一种基于mems惯导的组合车载导航系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于MEMS惯导的组合车载导航系统，包括卫星导航模块、MEMS惯导模块；还包括里程计信息处理模块、电子地图模块、存储模块、显示模块和中央处理器模块；所述卫星导航模块、所述MEMS惯导模块、所述里程计信息处理模块分别与所述中央处理器模块连接；所述电子地图模块分别与所述中央处理器模块和所述存储模块连接，所述存储模块与所述显示模块连接。本发明的车载导航系统在卫星信号失锁情况下依然可以输出准确的导航信息，具有较高的精度和可靠性。
【专利说明】一种基于MEMS惯导的组合车载导航系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及导航【技术领域】，特别是一种车载导航系统。
【背景技术】
[0002]目前，大部分车辆上均安装了车载导航仪，这些导航仪主要利用卫星定位模块进行位置确定，得到的位置信息与电子地图模块进行匹配，在电子地图上进行位置显示、路径规划和导航。这种导航仪主要依赖卫星进行定位，例如GPS、GL0NASS、Galileo和北斗。但这种导航仪存在的一个主要问题是，车辆在城市中行驶时，经常会在邻近高大建筑物或树林，或经过隧道时发生卫星信号失锁，其实质是卫星信号被上述障碍物遮挡，导致这类导航仪无法正常工作。
[0003]为了解决车载导航仪的上述问题，已有技术将惯性导航模块加入到车载导航仪中。惯性导航模块利用惯性元件(加速度计)来测量运载体(即车辆)本身的加速度，经过积分和运算得到运载体的速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。这样一来，当卫星信号失锁时，车辆仍可以依赖惯性导航模块输出的数据进行导航定位。
[0004]但引入惯性导航模块进行导航定位仍存在一定的问题:出于成本考虑，车载导航系统中不能采用昂贵的惯性导航模块，而低成本的惯性导航模块精度非常低，这就导致车载导航仪在卫星信号失锁时，输出的导航定位信息精度低，可靠性低。
【发明内容】
[0005]为了解决现有车载导航仪存在的在卫星信号失锁时，输出的导航定位信息精度低、可靠性低的问题，本发明提供了一种基于MEMS惯导的组合车载导航系统。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]—种基于MEMS惯导的组合车载导航系统，包括卫星导航模块、MEMS惯导模块；还包括里程计信息处理模块、电子地图模块、存储模块、显示模块和中央处理器模块；
[0008]所述卫星导航模块、所述MEMS惯导模块、所述里程计信息处理模块分别与所述中央处理器模块连接；所述电子地图模块分别与所述中央处理器模块和所述存储模块连接，所述存储模块与所述显示模块连接；
[0009]所述卫星导航模块向所述中央处理器模块输出的数据包括:速度和\或位置；
[0010]所述MEMS惯导模块向所述中央处理器模块输出的数据包括:速度、位置、航向和\或俯仰角；
[0011]所述里程计信息处理模块用于处理里程计信息，向所述中央处理器模块输出的数据包括:里程和\或速度；
[0012]所述中央处理器模块用于判断接收到的数据是否有效，并综合有效数据进行优化计算，向所述电子地图模块输出数据，所输出的数据包括:位置、速度、高度和\或航向；
[0013]所述电子地图模块用于接收所述中央处理器模块输出的数据并与所述存储模块存储的地图数据进行匹配，得到位置、速度、高度和\或航向数据，并输出给所述显示模块；[0014]所述显示模块用于显示所述电子地图模块输出的数据。
[0015]所述车载导航系统还包括电子罗盘模块；所述电子罗盘模块与所述中央处理器模块连接；所述电子罗盘模块向所述中央处理器模块输出的数据包括航向和/或俯仰角；
[0016]所述中央处理器模块接收所述电子罗盘模块输出的数据进行相应处理。
[0017]所述车载导航系统还包括气压计模块；所述气压计模块与所述中央处理器模块连接；所述气压计模块向所述中央处理器模块输出的数据包括高度；
[0018]所述中央处理器模块接收所述气压计模块输出的数据进行相应处理。
[0019]以所述里程计信息处理模块输出的数据对所述MEMS惯导模块进行校正。
[0020]所述中央处理器模块对所述卫星导航模块与所述MEMS惯导模块之间的杆臂误差进行消除。
[0021]采用低通滤波器对高频杆臂误差进行消除。
[0022]所述低通滤波器包括二阶巴特沃斯低通滤波器，离散传递函数为:
【权利要求】
1.一种基于MEMS惯导的组合车载导航系统，包括卫星导航模块、MEMS惯导模块；其特征在于:还包括里程计信息处理模块、电子地图模块、存储模块、显示模块和中央处理器模块； 所述卫星导航模块、所述MEMS惯导模块、所述里程计信息处理模块分别与所述中央处理器模块连接；所述电子地图模块分别与所述中央处理器模块和所述存储模块连接，所述存储模块与所述显示模块连接； 所述卫星导航模块向所述中央处理器模块输出的数据包括:速度和\或位置； 所述MEMS惯导模块向所述中央处理器模块输出的数据包括:速度、位置、航向和\或俯仰角； 所述里程计信息处理模块用于处理里程计信息，向所述中央处理器模块输出的数据包括:里程和\或速度； 所述中央处理器模块用于判断接收到的数据是否有效，并综合有效数据进行优化计算，向所述电子地图模块输出数据，所输出的数据包括:位置、速度、高度和\或航向； 所述电子地图模块用于接收所述中央处理器模块输出的数据并与所述存储模块存储的地图数据进行匹配，得到位置、速度、高度和\或航向数据，并输出给所述显示模块； 所述显示模块用于显示所述电子地图模块输出的数据。
2.根据权利 要求1所述车载导航系统，其特征在于:还包括电子罗盘模块；所述电子罗盘模块与所述中央处理器模块连接 ；所述电子罗盘模块向所述中央处理器模块输出的数据包括航向和/或俯仰角； 所述中央处理器模块接收所述电子罗盘模块输出的数据进行相应处理。
3.根据权利要求1所述车载导航系统，其特征在于:还包括气压计模块；所述气压计模块与所述中央处理器模块连接；所述气压计模块向所述中央处理器模块输出的数据包括高度； 所述中央处理器模块接收所述气压计模块输出的数据进行相应处理。
4.根据权利要求1所述车载导航系统，其特征在于:以所述里程计信息处理模块输出的数据对所述MEMS惯导模块进行校正。
5.根据权利要求1至3之一所述车载导航系统，其特征在于:所述中央处理器模块对所述卫星导航模块与所述MEMS惯导模块之间的杆臂误差进行消除。
6.根据权利要求5所述车载导航系统，其特征在于:消除所述杆臂误差的方法:采用低通滤波器对高频杆臂误差进行消除。
7.根据权利要求6所述车载导航系统，其特征在于:所述低通滤波器包括二阶巴特沃斯低通滤波器，离散传递函数为:
8.根据权利要求1所述车载导航系统，其特征在于:所述中央处理器模块在得到所述MEMS惯导模块与所述里程计信息处理模块输出速度差超过设定的速度阈值时，则判定MEMS惯导模块出现故障。
9.根据权利要求2所述车载导航系统，其特征在于:所述中央处理器模块在得到所述电子罗盘模块输出的俯仰角大于设定的俯仰角阈值时，则判定所述电子罗盘模块出现故障。
10.根据权利要求3所述车载导航系统，其特征在于:所述中央处理器模块在得到所述气压计模块单位时间内高度差异超过高度阈值时，则判定所述气压计模块出现故障。
11.根据权利要求3所述车载导航系统，其特征在于:所述中央处理器模块为所述卫星导航模块、所述MEMS惯导模块、所述里程计信息处理模块、所述电子罗盘和所述气压计模块的输出分别分配权重系数；权重系数的大小根据模块的精度和/或可靠性大小进行分配。
12.根据权利要求3所述车载导航系统，其特征在于:所述中央处理器模块设置联邦卡尔曼滤波器对接收到的数据进行故障处理及优化计算；所述里程计信息处理模块输出的数据作为所述 联邦卡尔曼滤波器的参考系。
【文档编号】G01C23/00GK103791916SQ201410042460
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】王博, 李冰 申请人:北京融智利达科技有限公司