专利名称：Gps定向测距模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种GPS导航系统，尤其涉及一种GPS定向测距模块，主 要应用在GPS车台监控调度系统，GPS自主导航仪，含GPS功能的移动手机， 也可在其它相关领域上应用。
背景技术：
目前市场上应用比较成熟的技术是将GPS功能集成在导航系统内，采用分 时复用的方法，同时处理导航算法和判断算法，这样必然造成增大系统负担后， 导致系统运行不稳定。把GPS模块集成在大型系统内，也必然增加了信息数据 库更新的难度和可靠性，很大程度上不能满足广大用户的要求，应用领域也受 到了限制。
发明内容
为了解决上述添加GPS功能造成系统不稳定和数据更新困难的不足，本实 用新型的目的是提供一种GPS定向测距模块，其在不影响原产品功能的基础上 进行创新，内置信息数据，同时增加软件算法，很大程度上减轻系统负担，增 加系统的稳定性，实现了GPS定向、测距的功能。
为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案
GPS定向测距模块，包括嵌入GPS芯片的ARMCPU处理器和输出串口， ARMCPU处理器内置有数据存储单元，数据存储单元存储数据和定向、测距模 块，所述的数据包括纬度、经度、测量距离、方向角和测量类型，GPS芯片接 收信息与数据存储单元内置的数据信息通过定向、测距模块计算后通过输出串 口输出所需的信息。
作为优选，上述的定向、测距模块依次包括接收判断数据有效性、检测数据是否符合数据库有效位置、计算到目标位置距离和数据输出。
作为优选，上述的GPS芯片采用SIRF芯片。采用了美国瑟孚公司(SIRF) 的专业GPS芯片，确保精准稳定的GPS定位。
作为优选，上述的输出串口包括两个输出串口，分别为独立输出标准协议 NMEA0183和自定义的协议，自定义的协议包括经纬度、测量开始信号、距离 类型、行车方向、车速和剩余距离。上述的自定义的协议可以根据用户要求随 时更改。
作为优选，上述的ARM CPU处理器设有数据和程序升级单元。硬件切换 到BOOT状态后重起，即可以方便的通过SIRF公司提供的Sirfflash软件升级 和信息数据更新。
本实用新型将数据库绑定在GPS模块中，通过模块对其进行预处理，可以 很大程度上减轻系统负担，增加系统的稳定性。本实用新型确保精准稳定的GPS 定位，具有独有的硬件结构和测距、定向软件算法，在提高产品性能的同时， 扩展了整个产品的应用领域。适用于GPS车台监控调度系统，GPS自主导航仪， 含GPS功能的移动手机等其它相关领域。
图l为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型测定时的示意图。
图3为本实用新型算法程序的流程框图。
图4 图7为本实用新型动态测试结果图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做一个详细的说明。 实施例l
如图1所示的GPS定向测距模±央，包括嵌入GPS芯片的ARM CPU处理器、 输出串口和数据和程序升级单元。GPS芯片采用SIRF芯片，输出串口包括两个 输出串口，串口 A为独立输出标准协议NMEA0183,串口B为自定义的协议， 自定义的协议包括经纬度、测量幵始信号、距离类型、行车方向、车速和剩余 距离。并在ARM CPU处理器内置有数据存储单元，数据存储单元存储数据和 定向、测距模块，所述的数据包括纬度、经度、测量距离、方向角和测量类型， GPS芯片接收信息与数据存储单元内置的数据信息通过定向、测距模块计算后 通过输出串口输出所需的信息。
定向、测距模块依次包括接收判断数据有效性模块、检测数据是否符合数 据库有效位置模块、计算到目标位置距离模块和数据输出模块。下面针对定向、 测距模块的算法进行详细的说明。
如图2所示，B点即数据库里的测距目标经纬度点，BD间距为测试有效距 离。当车进入以B为中心的圆圈，且行车方向与点的方向在夹角范围(即角度a) 内，确定方向后开始测距并输出有效的测量距离和方位角，当车驶出该圈，假 设行驶到C处，车和B点的距离还小于预设距离(即BD两点的距离)，且计算 夹角a角度确实在条件范围内，则还会输出测量距离和方位角等有效信息，直 到D点结束有效信息输出。
以B为中心的圆圈半径和角度a要根据需要调整，以满足在路的某些死角 不误报漏报的要求。目前通过多次测试，采用的推算结果是B圆圈半径80米， a的角度为25度。下面对算法的程序做详细的说明，框图如图3所示。
1、 初始化。
2、 对接收到GPS数据进行判断，是否有效。 一般GPS模块在接收到三 颗卫星以上才能精确定位，故此我们的算法应基于精确定位后的数据而进行测 距。数据无效则返回初始化。
3、 检测GPS数据是否符合数据库内的有效位置。①检测车辆位置到数据 库内起测点位置间距离小于等于数据库中存储的有效测量距离80米；②检测车 辆运动方向和数据库中测量道路方向一致；③起测位置到车辆方向和数据库中 测量道路方向一致。满足条件①、②后在车辆进入图2中的起始测量圈内就开 始测量距离，出圈后车辆运动GPS数据必须满足全部三个条件才能输出有效测 量数据。
4、 开始计算到目标位置距离。
5、 车辆行使中，在串口 A输出有效定位数据；串口B输出计算数据，表 明当前距目标位置的距离等其他状态。车辆在停止后，会丢失准确的运动方位， 故此我们将当前有效测量距离保持10s，在保持10s中时间内，如出现车辆继续 运动后，结束保持状态，回到正常测量条件下。
试验例1
软件算法测试结果如下
采用纪录轨迹track,将此纪录轨迹数据转换到卫星空照地图上显示对比的方 法测试地点嘉兴环城路。测试时间2007.09.07。 动态测试结果
图4所示，为保存在FLASH数据库中一样例点，编号为2513，且己经把它 在google-earth上显示出来，数据类型为4，起测点与结束点之间的方位角346度(正北为0度，顺时针增加)，测距有效距离为352m。
如图5所示，dzgl为第一个起测点，行车方向为325度，此时，数据库点 2513的起测方位为346度，两者之差为21度，小于算法中的起测条件a角25 度。故此定向测距输出了有效数据。算法里面增加了预先起测点80m幵始定向 测量有效，dzgl到dzg10的测量点都是有效的，且之间距离软件测量工具验证 为80.11m，与设定的80m误差在lm内。此种做法是防止车速过快，在测量计 算周期内冲过起测点导致该数据点无测试数据输出。实际测试效果明显，符合 要求。
如图6所示，特殊标记符号(mark点)表示测距有效地段(从dzgl点到 dzg40点，点与点的时间间隔为1S)，由算法可知，dzgl虽然该点处在弯道上， 但其行车角度与起测位置偏角在误差范围内，距起测点位置距离也符合条件， 即此点符合起测条件，直到dzg40点，该数据库点2513的测试结束，通过软件 比例测量工具验证，测量结果dzg40点与点2513的有效距离为349.67m，与要 求的测量距离352m误差为2米多，完全相符实际要求。
如图7所示，该条测试数据为车辆逆向与图3方向的轨迹，行车方向为185 度左右，由于2513点的方向要求是346度，虽然该点距离2513点的距离小于 80米，但是两者的方向差161度，不符合起报条件，所以该条轨迹方向上是不 会进行距离测量，测试的结果也符合实际情况。
静态测试结果-
静态状态下测试48小时，初次开机状态下一分半即可定位，随后最好状态 下可同时接收8颗卫星数据，且信噪比均值44 45之间。此情况表明模块定位 十分稳定。
权利要求1.GPS定向测距模块，其特征在于包括嵌入GPS芯片的ARM CPU处理器和输出串口，ARM CPU处理器内置有数据存储单元，数据存储单元存储数据和定向、测距模块软件，所述的数据包括纬度、经度、测量距离、方向角和测量类型，GPS芯片接收信息与数据存储单元内置的数据信息通过定向、测距模块计算后通过输出串口输出所需的信息。
2. 根据权利要求1所述的GPS定向测距模块，其特征在于定向、测距模块的 依次包括接收判断数据有效性、检测数据是否符合数据库有效位置、计算到 目标位置距离和数据输出。
3. 根据权利要求1或2所述的GPS定向测距模块，其特征在于GPS芯片采 用SIRF芯片。
4. 根据权利要求3所述的GPS定向测距模块，其特征在于输出串口包括两个 输出串口，分别为独立输出标准协议NMEA 0183和自定义的协议，自定义 的协议包括经纬度、测量开始信号、距离类型、行车方向、车速和剩余距离。
5. 根据权利要求4所述的GPS定向测距模块，其特征在于ARMCPU处理器 设有数据和程序升级单元。
专利摘要本实用新型涉及一种GPS导航系统，尤其涉及一种GPS定向测距模块，主要应用在GPS车台监控调度系统，GPS自主导航仪，含GPS功能的移动手机，也可在其它相关领域上应用。GPS定向测距模块，包括嵌入GPS芯片的ARMCPU处理器和输出串口，ARM CPU处理器内置有数据存储单元，数据存储单元存储数据和定向、测距模块，所述的数据包括纬度、经度、测量距离、方向角和测量类型，GPS芯片接收信息与数据存储单元内置的数据信息通过定向、测距模块计算后通过输出串口输出所需的信息。本实用新型可以减轻系统负担，增加系统的稳定性。
文档编号G01C21/00GK201378205SQ20082008320
公开日2010年1月6日 申请日期2008年2月4日 优先权日2008年2月4日
发明者远 张, 杨夏格, 柯美鑫, 梁奋强, 滕栖龙 申请人:浙江正原电气股份有限公司