专利名称：一种具有精确定位功能的车辆导航仪及其导航方法
一种具有精确定位功能的车辆导航仪及其导航方法
技术领域：
本发明涉及智能交通系统(ITS)中车辆导航技术领域，具体地说是一 种具有精确定位功能的车辆导航仪及其导航方法。 [背景技术]
近年来，卫星全球定位系统(Global Position System; GPS)导航的应 用正如火如荼的在全球各地展开，以日本为例，其车载用GPS导航的普及 率已接近6成，欧美也达到3成以上。
GPS卫星产生两组电码， 一组称为C/A码(Coarse/Acquisition Code 11023MHz); —组称为P码(Precise Code 10123MHz)， P码因频率较高，不 易受干扰，定位精度高，但受美国军方管制，并设有密码， 一般民间无法 解读，主要为美国军方服务。因此，尽管基于GPS的导航产品目前已经得 到了较为广泛的应用，但由于用来实现高精度定位功能的P码受美国军方 管制，并设有密码，民间无法解读，故只能采用C/A码进行导航定位。而 C/A码是人为采取措施而刻意降低精度后开放给民间使用的，其定位精度 只有15米左右，这限制了基于这种技术的导航产品在较为特殊的、需要精 确定位的区域应用。
目前，尽管基于差分定位的高精度导航定位技术和设备已经出现，但 由于其器件和设备的价格非常昂贵，且目前无法获得稳定而可靠的器件，
这同样限制了基于这种技术的导航产品在较为特殊的、需要精确定位的区 域应用。这些区域包括象海关、港区、大型停车场等。另外，由于GPS信号无法进入地下停车场、隧道等地下场所，这使得 GPS导航技术在这些区域的的导航定位应用受到限制而成为应用的盲区， 故目前急需能够解决这类盲区的技术。
因此，本发明通过新型的无线定位技术有效地解决了海关、港区、大 型停车场的精确定位以及GPS信号无法进入的区域车辆导航定位问题。 [发明内容]
本发明的目的是提供一种为出行者提供信息服务的具有精确定位功能 的车辆导航仪，有效地解决海关、港区、大型停车场的精确定位以及GPS 信号无法进入的区域车辆导航定位问题，使得发明涉及的导航终端的区域 导航定位精度可以到达1.5米左右，比单纯的GPS定位精度提高了近一个 数量级，实现了区域车辆的高精度导航要求。与其它导航仪不同的是本 发明采用了新型的无线定位技术实现车辆的辅助精确定位，主要包括-用于获得定位信息及车辆的定位的卫星导航定位子系统； 用于进行终端系统的道路导航解算及定位信息处理的微处理器子系
统；
用于导航信息的语音提示的语音子系统； 用于导航信息的电光显示的信息显示子系统； 用于存储导航地图数据的大容量信息存储子系统； 用于终端的供电与电源管理的供电子系统； 其特征在于所述车辆导航仪还包括
用于车辆管理控制室与车辆之间调度及车辆状态等信息的交互、同时
完成对车辆的精确定位的数据无线通讯及辅助精确定位子系统。
所述的数据无线通讯子系统采用Zigbee标准数据收发芯片。所述的微处理器子系统采用ARM微处理器。
车辆导航仪的导航方法，其包括如下步骤
用于车辆定位的步骤；
用于将获得的定位信息由串行总线送往微处理器子系统的步骤； 用于将微处理器子系统进行终端系统的道路导航解算的步骤； 用于将解算后的信息经通信设备传送给信息显示子系统、语音子系统 的步骤；
用于给终端的供电与电源管理的步骤； 其特征在于所述的车辆导航仪的导航方法还包括
将解算后的信息经通信设备传送给数据无线通讯及辅助精确定位子系 统的步骤；
用于由所述的微处理器运行配套的嵌入式导航软件解算定位信息的步
骤；
用于数据无线通讯子系统与控制室PC的无线通讯的步骤； 用于无线收发系统与终端之间进行无线通讯的步骤。
所述的导航方法还包括如下步骤当装有导航仪的车辆进入无GPS信 号区域时，终端CPU根据事先设定的判断标准，判断是否进入GPS信号盲 区，当判断结果为"真"时，系统CPU将自动启动Zigbee定位引擎，当所 在盲区有预先安装的无线辅助定位系统时，导航仪进入基于Zigbee无线定 位技术的无线定位状态，完成车辆在GPS信号盲区的精确定位与导航功 能。
所述的导航方法还包括如下步骤当车辆进入特定的需要精确定位的 区域前，终端CPU根据GPS定位系统给出的车辆的目前位置信息，判断是否进入需要精确定位的区域，当判断结果为"真"时，系统CPU将自动启 动Zigbee定位引擎，导航仪进入基于Zigbee无线定位技术的导航定位状 态，并配合预先安装在需要精确导航区域的无线辅助定位系统完成车辆的 精确定位与导航功能。
本发明的一种具有精确定位功能的车辆导航仪，具有以下特点(1) 定位精度高。由于采用Zigbee无线通讯与定位引擎技术进行精确定位，实 现了对特定区域车辆进行精确引导、定位，定位精度可以达到1.5米左右， 比单纯的GPS定位精度提高了近一个数量级，特别适合于小范围、高定位 精度要求的场合；(2)弥补了GPS技术的不足。由于GPS信号无法进入 象地下停车场、隧道等地下场所，这使得GPS导航技术在这些区域的的导 航定位应用受到限制而成为应用的盲区，本发明的导航仪当车辆进入无 GPS信号区域时，系统CPU将自动启动Zigbee定位引擎，系统进入基于 Zigbee无线定位技术的导航定位状态，从而弥补车辆在GPS信号盲区的精 确定位与导航功能的不足；(3)成本低，由于采用了廉价的Zigbee无线通 讯与定位引擎技术，所以与采用其它技术如差分GPS技术的导航仪相比， 成本大大降低；(4)市场前景广阔。由于导航仪的成本低，导航精度高， 因此市场前景很广。 [
]
图1为本发明车辆导航仪的组成框图2为为本发明车辆导航仪的硬件组成；
图3为本发明车辆导航仪导航程序流程图。 [具体实施方式
]以下结合附图及附图给出的实施例对本发明作进一步说明。本发明的 制造技术对本专业的人来说是容易实施的。
参见图1，本发明包括卫星导航定位子系统、数据无线通讯及辅助精确 定位子系统、微处理器子系统、语音子系统、信息显示子系统、大容量信 息存储子系统、供电子系统。微处理器与数据无线通讯及辅助精确定位子 系统和卫星导航定位子系统连接。卫星导航定位子系统完成终端的粗略定
位功能，由该子系统获得的定位信息通过串行总线送往ARM微处理器系 统，由微处理器运行配套的嵌入式导航软件，如图3所示，完成终端系统 的普通道路导航解算，解算后给出诸如转弯、车辆距离目的地距离信息， 该信息通过信息显示、提示子系统以语音、电光的形式提示或显示；导航 仪处于非导航状态时，系统通过显示子系统显示当前时间信息；数据无线 通讯子系统完成与图2中车辆管理控制室(传达室)PC的无线通讯；供电 子系统负责完成终端的供电与电源管理。
图2是该终端详细的模块电路组成图，图左下方的方框图内是车辆管 理控制室，控制室通过无线收发系统与终端之间进行无线通讯。卫星导航 定位子系统由GPS天线、GPS模块等构成，本发明中采用GPS卫星导航定 位模块LEA-5S完成车辆的粗略定位；微处理器优选 ARM7(AT91SAM7S64)，实现导航的解算并完成车辆在普通道路上通常意 义的导航信息显示与提示控制；数据无线通讯子系统采用带有无线定位功 能的Zigbee标准数据收发芯片CC2431，实现车辆管理控制室与车辆之间调 度及车辆状态等信息的交互，同时完成对车辆的辅助精确定位。
CC2431是TI公司推出的带硬件定位引擎的片上系统(SoC)解决方 案，能够满足低功耗ZigBee/IEEE 802.15.4无线传感器网络的应用需要。CC2431定位引擎基于RSSI技术，根据接收信号强度与已知参考节点位置 准确计算出有关节点位置，然后将位置信息发送给接收端。相比于集中型 定位系统，RSSI功能减小了网络流量与通信延迟，在典型应用中可实现小 于3 m的定位精度和0.25 m的分辨率。
语音提示子系统通过预录音的语音芯片ISD1790完成导航信息的语音 提示；信息显示子系统通过LCD模块完成导航信息的电光显示；大容量信 息存储子系统主要存储导航地图数据，由可擦除存储器构成。
图2中，由卫星导航定位子系统获得的定位信息通过串行总线送往 ARM微处理器系统，由微处理器运行配套的嵌入式导航软件完成终端系统 的普通道路导航解算，解算后给出诸如转弯、车辆距离目的地距离信息， 该信息通过串口、 SPI或fC总线传送给LCD信息显示模块、语音模块以电 光、语音的形式显示或提示驾驶者。
图2框内的无线数据收发系统包括Zigbee数据收发电路，该电路由具 有定位和数据校验等功能的集成电路芯片及其外围器件组成。
当车辆进入无GPS信号区域时，终端CPU根据事先设定的判断标准， 判断是否进入进入GPS信号盲区，当判断结果为"真"时，系统CPU将自 动启动Zigbee定位引擎，当所在盲区有预先安装的无线辅助定位系统时， 导航仪进入基于Zigbee无线定位技术的无线定位状态，完成车辆在GPS信 号盲区的精确定位与导航功能。
当车辆进入特定的需要精确定位的区域前，终端CPU根据GPS定位系 统给出的车辆的目前位置信息，判断是否进入需要精确定位的区域，当判 断结果为"真"时，系统CPU将自动启动Zigbee定位引擎，导航仪进入基 于Zigbee无线定位技术的导航定位状态，并配合预先安装在需要精确导航区域的无线辅助定位系统完成车辆的精确定位与导航功能。
图2中，信息显示采用LCD显示模块，导航仪处于非导航状态时，系 统通过LCD显示模块显示当前时间信息；大容量信息存储子系统主要存储 导航地图数据，由可擦除存储器构成，它通过SPI总线和微处理器进行通 讯，实现对地图数据的读写、存储；供电电路由降压电路，电源管理芯片 及相应的外围器件组成，负责完成终端的供电与电源管理。
权利要求
1、一种具有精确定位功能的车辆导航仪，包括用于获得定位信息及车辆的定位的卫星导航定位子系统；用于进行终端系统的道路导航解算及定位信息处理的微处理器子系统；用于导航信息的语音提示的语音子系统；用于导航信息的电光显示的信息显示子系统；用于存储导航地图数据的大容量信息存储子系统；用于终端的供电与电源管理的供电子系统；其特征在于所述车辆导航仪还包括用于车辆管理控制室与车辆之间调度及车辆状态等信息的交互、同时完成对车辆的精确定位的数据无线通讯及辅助精确定位子系统。
2、 根据权利要求1所述的一种具有精确定位功能的车辆导航仪，其特 征在于所述的数据无线通讯子系统采用Zigbee标准数据收发芯片。
3、 根据权利要求1所述的一种具有精确定位功能的车辆导航仪，其特 征在于所述的微处理器子系统采用ARM微处理器。
4、 一种具有精确定位功能的车辆导航仪的导航方法，其包括如下步 骤用于车辆定位的步骤；用于将获得的定位信息由串行总线送往微处理器子系统的步骤； 用于将微处理器子系统进行终端系统的道路导航解算的步骤； 用于将解算后的信息经通信设备传送给信息显示子系统、语音子系统 的步骤；用于给终端的供电与电源管理的步骤；其特征在于所述的车辆导航仪的导航方法还包括将解算后的信息经通信设备传送给数据无线通讯及辅助精确定位子系统的步骤；用于由所述的微处理器运行配套的嵌入式导航软件解算定位信息的步 骤；用于数据无线通讯子系统与控制室PC的无线通讯的步骤； 用于无线收发系统与终端之间进行无线通讯的步骤。
5、 根据权利要求4所述的一种具有精确定位功能的车辆导航仪的导航 方法，其特征在于所述的导航方法还包括如下步骤当装有导航仪的 车辆进入无GPS信号区域时，终端CPU根据事先设定的判断标准，判 断是否进入GPS信号盲区，当判断结果为"真"时，系统CPU将自动 启动Zigbee定位引擎，当所在盲区有预先安装的无线辅助定位系统 时，导航仪进入基于Zigbee无线定位技术的无线定位状态，完成车辆 在GPS信号盲区的精确定位与导航功能。
6、 根据权利要求4所述的一种具有精确定位功能的车辆导航仪的导航 方法，其特征在于所述的导航方法还包括如下步骤当车辆进入特定 的需要精确定位的区域前，终端CPU根据GPS定位系统给出的车辆的 目前位置信息，判断是否进入需要精确定位的区域，当判断结果为 "真"时，系统CPU将自动启动Zigbee定位引擎，导航仪进入基于Zigbee无线定位技术的导航定位状态，并配合预先安装在需要精确导 航区域的无线辅助定位系统完成车辆的精确定位与导航功能。
全文摘要
本发明涉及车辆导航技术领域，具体地说是一种具有精确定位功能的车辆导航仪及其导航方法，包括卫星导航定位子系统、微处理器子系统和用于车辆管理控制室与车辆之间调度及车辆状态等信息的交互、同时完成对车辆的精确定位的数据无线通讯及辅助精确定位子系统，采用Zigbee标准数据收发芯片；当车辆进入无GPS信号区域时，系统CPU将自动启动Zigbee定位引擎，系统进入基于Zigbee无线定位技术的导航定位状态，从而弥补车辆在GPS信号盲区的精确定位与导航功能的不足。本发明采用了采用Zigbee无线通讯与定位引擎技术实现车辆的辅助精确定位，使得本发明涉及的导航终端的区域导航定位精度可以到达1.5米左右。
文档编号G01C21/26GK101619980SQ20091004750
公开日2010年1月6日 申请日期2009年3月13日 优先权日2009年3月13日
发明者王贵甫 申请人:上海申腾信息技术有限公司;上海海事大学