专利名称：一种用于车辆的gps/dr组合导航装置的制作方法
技术领域：
本实用新型提供一种用于车辆的GPS/DR组合导航装置，属于机动车 辆定位指示技术领域。
技术背景
随着汽车销量的上升，人们出行频率的增加，对GPS车载导航系统的 需求日益增强。GPS车载导航系统正逐渐显示其广阔的应用前景和巨大市 场潜力。目前GPS水平定位精度已经达到3 5m，完全满足车辆定位精度 的要求。但是，由于在城市高建筑群中或穿过立交桥时，常常会出现GPS 信号遮挡问题，导致GPS不能正常定位。
车载定位定向导航系统是指装载在轮式及履带式车辆上,能自主地为 车辆提供方位基准和位置信息的一种装置。航位推算(简称DR)是常用的 车辆定位技术，但方向传感器随时间积累误差较大，不能单独、长时间地 使用。
发明内容
本实用新型提供一种用于车辆的GPS/DR组合导航装置，克服了 GPS 定位方法经常由于信号遮挡不能正常定位的缺欠，也解决了 DR定位技术 中由于方向传感器随时间积累误差较大，不能单独、长时间地使用的问题。 同时提高了在多层立交桥和多层复合车库时航位推算的准确性。
本实用新型的技术解决方案如下
由车速脉冲、陀螺仪、加速度传感器、GPS接收系统，数据采集MCU、导航主控CPU组成，陀螺仪和加速度传感器的模拟信号输出端连接到A/D
转换器的采样通道，通过高精度A/D转换器将陀螺仪和加速度传感器输出 的模拟信号转换为12位数字信号；A/D转换器的数字信号输出端连接到数 据采集MCU的SPI 口，数据采集MCU对A/D转换器的数字信号进行实时采 集；车速脉冲连接到数据采集MCU的脉冲捕捉10 口，数据采集MCU通过 对车速脉冲的捕捉推算当前车速；温度传感器连接到数据采集MCU的I2C 口采集DR系统的温度，对DR系统的温度补偿；GPS接收系统的UART1 口 连接到数据采集MCU的UART1 口，完成对GPS接收系统信息的提取；数据 采集MCU的UART 口连接到导航主控CPU的UART 口 ，导航主控CPU实时获 取GPS接收系统信息和DR系统信息，导航主控CPU存储有GPS与DR的组 合定位、DR航位推算两种定位机制。
采用加速度传感器测量行驶中汽车倾角的方法就可以帮助系统区分 当前路况的坡度状况，当行使在多层立交桥和多层复合车库时可以提高汽 车坐标的精度。
组合导航系统除了要完成大量运算处理工作外，还要实现惯性测量单 元IMU(陀螺仪和加速度计)和GPS等传感器的数据采集、与外部系统的通 信、时序逻辑控制和人机接口等功能。
本实用新型的积极效果在于将GPS/DR技术有机结合，采用了多传 感器数据融合，具有接收和处理里程计信息、惯性测量单元IMU以及GPS 的信息的功能。数据采集MCU采集GPS数据和DR组合导航数据，导航 主控CPU完成数据的融合处理，数据采集MCU和导航主控CPU通过UART 口进行通信，完成实时数据交互。GPS与DR的结合，提高了系统的有效
4性、完整性和定位精度。实现了全方位、全天候、无遮挡、高精度定位的 目的。
图1为本实用新型系统组成主框图； 图2为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
根据图1所示，GPS/DR组合导航系统的工作流程可以分成以下5个主 要步骤
(1) 通过GPS接收系统4接收卫星的定位数据；
(2) 通过陀螺仪2对车辆转角进行推算；
(3) 通过加速度传感器3对路面坡度进行推算；
(4) 通过车速脉冲1对车辆行驶距离进行推算；
(5) 数据采集MCU5将上述信息发送给通过导航主控CPU 6，对所有数 据进行筛选、滤波，推算出车辆行驶的具体位置。
根据图2所示，由车速脉冲l、陀螺仪2 (村田公司MEV50A)、加速度 传感器3(KI0NIX公司KXPA4) 、 GPS接收系统4(U-BL0X公司LEA-4H)，数 据采集MCU5 (MC9S08AW60单片机)、导航主控CPU 6(采用瑞萨导航平台 SH7770)组成本实用新型装置，陀螺仪2和加速度传感器3的模拟信号输 出端连接到A/D转换器7的采样通道，通过高精度A/D转换器7将陀螺仪2 和加速度传感器3输出的模拟信号转换为12位数字信号；A/D转换器7的 数字信号输出端连接到数据采集MCU5的SPI 口，数据采集MCU 5对A/D 转换器7的数字信号进行实时采集；车速脉冲1连接到数据采集MCU 5的脉冲捕捉10 口，数据采集MCU5通过对车速脉冲1的捕捉推算当前车速；
温度传感器8连接到数据采集MCU5的I2C 口采集DR系统的温度，对DR系 统的温度补偿；GPS接收系统4的UART1 口连接到数据采集MCU 5的UART1 口，完成对GPS接收系统4信息的提取；数据采集MCU 5的UART 口连接到 导航主控CPU6的UART 口 ，导航主控CPU6实时获取GPS接收系统4信息 和DR系统信息，导航主控CPU6存储有GPS与DR的组合定位、DR航位推 算两种定位机制，导航主控CPU6根据GPS系统的信号强度选择具体的定 位机制，实现了全方位、全天候、无遮挡、高精度定位的目的。
权利要求1、一种用于车辆的GPS/DR组合导航装置，其特征在于由车速脉冲(1)、陀螺仪(2)、加速度传感器(3)、GPS接收系统(4)，数据采集MCU(5)、导航主控CPU(6)组成，陀螺仪(2)和加速度传感器(3)的模拟信号输出端连接到A/D转换器(7)的采样通道，通过高精度A/D转换器(7)将陀螺仪(2)和加速度传感器(3)输出的模拟信号转换为12位数字信号；A/D转换器(7)的数字信号输出端连接到数据采集MCU(5)的SPI口，数据采集MCU(5)对A/D转换器(7)的数字信号进行实时采集；车速脉冲(1)连接到数据采集MCU(5)的脉冲捕捉IO口，数据采集MCU(5)通过对车速脉冲(1)的捕捉推算当前车速；温度传感器(8)连接到数据采集MCU(5)的I2C口采集DR系统的温度，对DR系统的温度补偿；GPS接收系统(4)的UART1口连接到数据采集MCU(5)的UART1口，完成对GPS接收系统(4)信息的提取；数据采集MCU(5)的UART口连接到导航主控CPU(6)的UART口，导航主控CPU(6)实时获取GPS接收系统(4)信息和DR系统信息，导航主控CPU(6)存储有GPS与DR的组合定位、DR航位推算两种定位机制。
专利摘要本实用新型提供一种用于车辆的GPS/DR组合导航装置，由车速脉冲、陀螺仪、加速度传感器、GPS接收系统，数据采集MCU、导航主控CPU、A/D转换器、温度传感器组成，陀螺仪和加速度传感器通过A/D转换器接数据采集单元实现采样；数据采集MCU分别与车速脉冲、温度传感器连接，完成对车速脉冲信号和DR的温度采样的采集；数据采集MCU和导航主控CPU通过UART口进行通信，完成实时数据交互，根据GPS接收系统提供的位置和速度信息对DR系统的误差进行实时的校正和补偿，克服了GPS定位方法经常由于信号遮挡不能正常定位的缺欠，也解决了DR定位技术中由于方向传感器随时间积累误差较大，不能单独、长时间地使用的问题。
文档编号G01C21/28GK201359500SQ20092009307
公开日2009年12月9日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者李掌宇, 军 渠, 宇 王, 杨 白, 赵孝国 申请人:启明信息技术股份有限公司