基于3d传感器与辅助手机的导航定位系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型适用于车载导航领域，提供了一种基于3D传感器与辅助手机的导航定位系统，包括导航控制模块、惯性导航信息处理模块、TFT显示驱动模块、GPS信号接收模块、电源转换模块、车辆速度信号解析模块及无线通信模块，导航控制模块连接惯性导航信息处理模块，TFT显示驱动模块、无线通信模块分别连接导航控制模块，GPS信号接收模块、车辆速度信号解析模块输出端分别连接惯性导航信息处理模块输入端，导航控制模块、惯性导航信息处理模块、TFT显示驱动模块、GPS信号接收模块、车辆速度信号解析模块及无线通信模块分别电性连接电源转换模块。通过无线通信基站辅助车载导航系统，实现了车载导航定位启动时间短、定位精度高。
【专利说明】基于3D传感器与辅助手机的导航定位系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于车载导航领域，尤其涉及车载3D传感器信号与智能手机结合进行导航与定位的技术。
【背景技术】
[0002]随着交通工具的日益发达，城市规模的不断扩大，高速公路的飞速发展，国家经济实力的持续增强，车载导航和定位终端为人们的驾车出行和各行业服务提供了极大的方便。现阶段车载导航系统使用也越来越普遍，但车载导航所普遍采用美国GPS系统，并不能保证信号接收的持续性和有效性，尤其是在卫星信号屏蔽的室内或地下停车场等信号盲区，复杂的城市立体交通还会有GPS信号阻塞，从而引起导航不稳定，甚至误导航等问题。另外现阶段的车载导航还存在着启动定位时间长、定位精度差等问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型在于提供一种基于3D传感器与辅助手机的导航定位系统，旨在解决现有车载导航定位精度差、启动时间长，GPS信号阻塞或屏蔽等引起导航出错和误导航的问题。
[0004]本实用新型是这样实现的，一种基于3D传感器与辅助手机的导航定位系统，该导航定位系统包括导航控制模块、惯性导航信息处理模块、TFT显示驱动模块、GPS信号接收模块、电源转换模块、车辆速度信号解析模块及无线通信模块，所述导航控制模块连接所述惯性导航信息处理模块，所述TFT显示驱动模块、无线通信模块分别连接所述导航控制模块，所述GPS信号接收模块、车辆速度信号解析模块输出端分别连接所述惯性导航信息处理模块输入端，所述导航控制模块、惯性导航信息处理模块、TFT显示驱动模块、GPS信号接收模块、车辆速度信号解析模块及无线通信模块分别电性连接所述电源转换模块。
[0005]本实用新型的进一步技术方案是:该导航定位系统还包括陀螺仪角速度解析模块，所述陀螺仪角速度解析模块输出端连接所述惯性导航信息处理模块输入端，所述陀螺仪角速度解析模块电性连接所述电源转换模块。
[0006]本实用新型的进一步技术方案是:该导航定位系统还包括气压计海拔解析模块，所述气压计海拔解析模块输出端连接所述惯性导航信息处理模块输入端，所述气压计海拔解析模块电性连接所述电源转换模块。
[0007]本实用新型的进一步技术方案是:该导航定位系统还包括音频处理功放模块，所述音频处理功放模块输出端连接所述导航控制模块输入端，所述电源转换模块电性连接所述音频处理功放模块。
[0008]本实用新型的进一步技术方案是:该导航定位系统还包括一智能手机，所述智能手机采用无线通讯连接所述无线通信模块。
[0009]本实用新型的进一步技术方案是:所述无线通讯采用蓝牙通讯技术。
[0010]本实用新型的进一步技术方案是:所述气压计海拔解析模块包括FREESCALE车规级压阻式硅微机传感器及微电子混合集成微型压力器件，所述FREESCALE车规级压阻式硅微机传感器连接所述微电子混合集成微型压力器件。
[0011]本实用新型的进一步技术方案是:所述陀螺仪角速度解析模块采用EPSON XV8000角速度陀螺仪传感器。
[0012]本实用新型的进一步技术方案是:所述GPS信号接收模块与所述惯性导航信息处理模块采用串行方式通信。
[0013]本实用新型的有益效果是:通过无线通信基站网络下载星历、年历、精确时间和卫星状态来辅助车载导航系统进行互补定位，消除了卫星定位精度和卫星信号阻塞引起导航不稳定和误导航，通过GPS和惯性导航复合型的技术实现了车载导航定位启动时间短、定位精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型实施例提供的基于3D传感器与辅助手机的导航定位系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0015]附图标记:10_导航控制模块 20-惯性导航信息处理模块 30-车辆速度信号解析模块 40-气压计海拔解析模块 50-陀螺仪角速度解析模块60-无线通信模块70-电源转换模块80-GPS信号接收模块90-TFT显示驱动模块 91-音频处理功放模块。
[0016]如图1所示，本实用新型提供的基于3D传感器与辅助手机的导航定位系统，该导航定位系统包括导航控制模块10、惯性导航信息处理模块20、TFT显示驱动模块90、GPS信号接收模块80、电源转换模块70、车辆速度信号解析模块30及无线通信模块60，所述导航控制模块10连接所述惯性导航信息处理模块20，所述TFT显示驱动模块90、无线通信模块60分别连接所述导航控制模块10，所述GPS信号接收模块80、车辆速度信号解析模块40输出端分别连接所述惯性导航信息处理模块20输入端，所述导航控制模块10、惯性导航信息处理模块20、TFT显示驱动模块90、GPS信号接收模块80、车辆速度信号解析模块30及无线通信模块60分别电性连接所述电源转换模块70。通过无线通信网络下载星历、年历、精确时间和卫星状态来辅助车载导航系统进行互补定位，消除了卫星定位精度和卫星信号阻塞引起导航不稳定和误导航，通过GPS和惯性导航复合型的技术实现了车载导航定位启动时间短、定位精度高。
[0017]所述TFT显示驱动模块90用于显示当前各个模块的工作信息与导航信息等供用户浏览。
[0018]所述惯性导航信息处理模块20对所述车辆速度信号解析模块30、气压计海拔解析模块40、陀螺仪角速度解析模块50、GPS信号接收模块80输出的数据，根据不同的数据做相应的算法处理，输出准确的当前坐标等信息。所述惯性导航信息处理模块20是采用一单片机的结构构成的。
[0019]所述导航控制模块10是整个系统的控制核心，采用的是RAM核片上系统构成。
[0020]所述电源转换模块70将车身电源经过线性稳压、DC/DC转换后，供给其它各个模块提供稳定的低噪声的稳定电压。
[0021]所述车辆速度信号解析模块30将车辆的速度脉冲信号进行隔离、滤波、整形电平转换后，由惯性导航信息处理模块20对速度脉冲信号进行采集、处理。所述车辆速度信号解析模块30与所述惯性导航信息处理模块20相连，通过对速度脉冲的计数，根据车轮直径可获取计数时间周期内的行驶距离，从而计算出速度。
[0022]所述无线通信模块60与所述导航控制模块10相连，通过无线网络进行数据信息交换。
[0023]所述GPS信号接收模块80与导航控制模块10相连，通过GPS信号接收单元捕获到跟踪的卫星信号后，GPS信号接收单元的微处器推算出用户所在大概地理位置的经纬度、高度、速度及时间等信息。
[0024]该导航定位系统还包括陀螺仪角速度解析模块50，所述陀螺仪角速度解析模块50输出端连接所述惯性导航信息处理模块20，所述陀螺仪角速度解析模块50电性连接所述电源转换模块70。
[0025]所述陀螺仪角速度解析模块50采用EPSON XV8000角速度陀螺仪传感器。
[0026]所述陀螺仪角速度解析模块50所述惯性导航信息处理模块20，利用陀螺仪角速度传感器去采集车辆角速度偏转信息，角度的变化陀螺仪会转化成输出一个连续变化量电压值，通过硬件电路滤波、采样、AD转换后通过SPI接口送到导航控制模块10。
[0027]该导航定位系统还包括气压计海拔解析模块40，所述气压计海拔解析模块40输出端连接所述惯性导航信息处理模块20输入端，所述气压计海拔解析模块40电性连接所述电源转换模块70。
[0028]所述气压计海拔解析模块40包括FREESCALE车规级压阻式硅微机传感器及微电子混合集成微型压力器件，所述FREESCALE车规级压阻式硅微机传感器连接所述微电子混合集成微型压力器件，内含ADC电路和接口电路。提供了二十位解析精度的压力和温度参数，通过测量车辆行进过程中大气压的变化趋势，再跟据气压与海拔的关系换算得到当前的海拔高度变化趋势。通过三线接口将上述信息传送到导航控制模块10，与GPS获得的高度信息和速度信号进行计算与校正。该模块设计为减少测量误差采用了自校准、在满足测量及时性的要求下降低工作时钟频率和转换速率，对信号进行温度补偿，使高度测量的精度达到0.3M，满足高架立交和隧道等立体交通对导航高度信息的需求。
[0029]该导航定位系统还包括音频处理功放模块91，所述音频处理功放模块91输入端连接所述导航控制模块10输出端，所述电源转换模块70电性连接所述音频处理功放模块91。
[0030]该导航定位系统还包括一智能手机，所述智能手机采用无线通讯连接所述无线通信模块。
[0031]所述无线通讯采用蓝牙通讯技术。
[0032]无线通信模块60主要实现AGPS定位即网系络辅助GPS定位，无线通信模块60通过蓝牙技术与智能手机互联，智能手机先将本身的基站地址通过网络传输到位置服务器；位置服务器根据该手机的大概位置传输与该位置相关的GPS辅助信息(包含GPS的星历和方位俯仰角等)到车载导航系统，车载导航模块根据网络提供的辅助信息接收GPS原始信号；车载导航在接收到GPS原始信号后解调信号，计算手机到卫星的伪距，并将有关信息通过网络传输到位置服务器；位置服务器根据传来的GPS伪距信息完成对GPS信息的处理，提高定位精度；大大缩短首次捕获GPS信号的时间。
[0033]GPS信号接收模块80主要进行卫星信号的接收和解析，通过终端模块接收、解调卫星的广播C/A码信号，运算与每个卫星的伪距离，采用距离交会法求出接收机的所在位置的经度、纬度、高度和时间修正量这四个参数。GPS信号接收模块80通过串行通信不断输出NMEA格式的定位信息及辅助信息给惯性导航信息处理模块20，惯性导航信息处理模块20将数据通过一定算法进行综合处理输送给导航控制模块10，由导航控制模块10接收这些信息进行处理和地图匹配。
[0034]本实用新型与现有技术相比带有如下改进:改进在于通过无线通信基站信息来辅助车载导航系统进行快速定位，进一步的改进在于通过陀螺仪测量车辆行进过程中的方位角度信息，利用惯性航位推算当前的航位信息，对从卫星获得的定位信息进行比对和校正，改善由于卫星定位精度和卫星信号阻塞引起导航不稳定和误导航，进一步的改进在于通过气压传感器测量的车辆行进过程中的海拔信息，获取当前车辆行进中的高度变化信息，跟据当前位置高度的变化趋势，建立立体行驶模型，进行自主惯性导航，解决在GPS信号定位精度差或没有GPS信号下三维导航和定位，为实际的应用带来极大的便利。
[0035]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于3D传感器与辅助手机的导航定位系统，其特征在于:该导航定位系统包括导航控制模块、惯性导航信息处理模块、TFT显示驱动模块、GPS信号接收模块、电源转换模块、车辆速度信号解析模块及无线通信模块，所述导航控制模块连接所述惯性导航信息处理模块，所述TFT显示驱动模块、无线通信模块分别连接所述导航控制模块，所述GPS信号接收模块、车辆速度信号解析模块输出端分别连接所述惯性导航信息处理模块输入端，所述导航控制模块、惯性导航信息处理模块、TFT显示驱动模块、GPS信号接收模块、车辆速度信号解析模块及无线通信模块分别电性连接所述电源转换模块。
2.根据权利要求1所述的导航定位系统，其特征在于:该导航定位系统还包括陀螺仪角速度解析模块，所述陀螺仪角速度解析模块输出端连接所述惯性导航信息处理模块输入端，所述陀螺仪角速度解析模块电性连接所述电源转换模块。
3.根据权利要求2所述的导航定位系统，其特征在于:该导航定位系统还包括气压计海拔解析模块，所述气压计海拔解析模块输出端连接所述惯性导航信息处理模块输入端，所述气压计海拔解析模块电性连接所述电源转换模块。
4.根据权利要求1-3任一项所述的导航定位系统，其特征在于:该导航定位系统还包括音频处理功放模块，所述音频处理功放模块出端连接所述导航控制模块输入端，所述电源转换模块电性连接所述音频处理功放模块。
5.根据权利要求4所述的导航定位系统，其特征在于:该导航定位系统还包括一智能手机，所述智能手机采用无线通讯连接所述无线通信模块。
6.根据权利要求5所述的导航定位系统，其特征在于:所述无线通讯采用蓝牙通讯技术。
7.根据权利要求3所述的导航定位系统，其特征在于:所述气压计海拔解析模块包括FREESCALE车规级压阻式硅微机传感器及微电子混合集成微型压力器件，所述FREESCALE车规级压阻式硅微机传感器连接所述微电子混合集成微型压力器件。
8.根据权利要求3所述的导航定位系统，其特征在于:所述陀螺仪角速度解析模块采用EPSON XV8000角速度陀螺仪传感器。
9.根据权利要求4所述的导航定位系统，其特征在于:所述GPS信号接收模块与所述惯性导航信息处理模块采用串行方式通信。
【文档编号】G01C21/26GK203519012SQ201320624331
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】张继文, 刘少平, 方星, 王显林, 周伟, 黄熙 申请人:深圳市航盛电子股份有限公司