專利名稱：一種基于航位推算技術(shù)的車載定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車載定位技術(shù)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于航位推算技術(shù)的車載定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
車載航位推算技術(shù)是通過結(jié)合除全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)定位信息以外的多個(gè)傳感器信息，包括行車速度信息，行車方向信息，車輛上下坡加速度信息，氣壓信息等，通過數(shù)學(xué)模型和算法演算出車輛的行車軌跡，從而達(dá)到定位效果。此技術(shù)充分利用原車的行駛狀態(tài)信息來進(jìn)行定位，使得定位更加準(zhǔn)確可靠。并且可以在沒有GPS信號(hào)情況下實(shí)現(xiàn)定位，是定位系統(tǒng)更加安全可靠。目前航位推算技術(shù)與車輛通常采用專車專用的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，產(chǎn)品開發(fā)重復(fù)投入 大；由于器件的更新?lián)Q代難以控制，器件的更改導(dǎo)致產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性受到影響；在產(chǎn)品化過程由于局部電路更改，可能導(dǎo)致傳感器性能受到影響；由于硬件設(shè)計(jì)和表現(xiàn)的一致性存在差異，導(dǎo)致軟件算法設(shè)計(jì)本身需要針對(duì)個(gè)體產(chǎn)品匹配，導(dǎo)致算法模塊無法深入優(yōu)化，一定程度上阻礙了車載航位推算技術(shù)的深入發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于航位推算技術(shù)的車載定位系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的基于航位推算技術(shù)的車載定位系統(tǒng)軟硬件耦合性太高的技術(shù)問題。。一種基于航位推算技術(shù)的車載定位系統(tǒng)，包括運(yùn)行操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)端和用于采集車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集端，在所述操作系統(tǒng)上運(yùn)行航位推算算法模塊，在數(shù)據(jù)采集端上設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊、陀螺儀、加速度傳感器和車輛速度采集模塊，陀螺儀向所述數(shù)據(jù)采集模塊傳輸陀螺儀數(shù)據(jù)，加速度傳感器向所述數(shù)據(jù)采集模塊傳輸加速度傳感器數(shù)據(jù)，車輛速度采集模塊向所述數(shù)據(jù)采集模塊傳輸速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)發(fā)陀螺儀數(shù)據(jù)、加速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)到運(yùn)行在操作系統(tǒng)端的航位推算算法模塊，航位推算算法模塊根據(jù)接收到的陀螺儀數(shù)據(jù)、加速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算出車輛的行車軌跡。進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)陀螺儀數(shù)據(jù)、加速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝并轉(zhuǎn)發(fā)到航位推算算法模塊，所述航位推算算法模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解封裝，得到陀螺儀數(shù)據(jù)、加速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)。進(jìn)一步的，在數(shù)據(jù)采集模塊與陀螺儀之間以及在數(shù)據(jù)采集模塊與加速度傳感器之間均設(shè)有信號(hào)過濾單元。進(jìn)一步的，所述操作系統(tǒng)端和數(shù)據(jù)采集端采用UART連接方式進(jìn)行通信。UART全稱為 Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,是一種通用異步接收 / 發(fā)送裝置，UART是一個(gè)并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成在主板上，多數(shù)是16550AFN芯片。進(jìn)一步的，操作系統(tǒng)端和數(shù)據(jù)采集端的通信，采用隨機(jī)數(shù)進(jìn)行加密和解密校驗(yàn)。
進(jìn)一步的，還包括運(yùn)行在操作系統(tǒng)上的定位數(shù)據(jù)處理模塊和導(dǎo)航模塊。更進(jìn)一步的，所述航位推算算法模塊和導(dǎo)航模塊之間通過內(nèi)存數(shù)據(jù)共享的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。再進(jìn)一步的，所述航位推算算法模塊和導(dǎo)航模塊之間的數(shù)據(jù)交換設(shè)有數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制。本發(fā)明可以非常便利的對(duì)航位推算系統(tǒng)進(jìn)行移植；同時(shí)可以將定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化，方便的與不同的導(dǎo)航軟件系統(tǒng)進(jìn)行配合使用，從而達(dá)到系統(tǒng)的高重用性。通過將算法設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)采集部署在兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)中，可以將軟硬件設(shè)計(jì)解耦，使算法設(shè)計(jì)和硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有更獨(dú)立的發(fā)展空間，可以對(duì)軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化。同時(shí)也保證了算法和數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性處理需求。
圖I為本發(fā)明實(shí)施例的模塊框圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例操作系統(tǒng)端和數(shù)據(jù)采集端的通信示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖I所示為本發(fā)明實(shí)施例的模塊框圖。本實(shí)施例包括運(yùn)行操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)端I和用于采集車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集端2。在本實(shí)施例中，操作系統(tǒng)為微軟公司的Windows CE操作系統(tǒng)，實(shí)際上也可以采用其他的各種操作系統(tǒng)，包括嵌入式或者非嵌入式的操作系統(tǒng)。在Windows CE操作系統(tǒng)上運(yùn)行航位推算算法模塊11、定位數(shù)據(jù)處理模塊12和導(dǎo)航模塊13，其中，定位數(shù)據(jù)處理模塊12主要從GPS模塊14中獲取并處理GPS定位數(shù)據(jù)，用于對(duì)航位推算算法模塊11計(jì)算的行車軌跡進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)充，實(shí)際上在某些實(shí)現(xiàn)方式中，也可以去掉定位數(shù)據(jù)處理模塊12而僅僅采用航位推算算法模塊11的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行導(dǎo)航。航位推算軟件模塊11和導(dǎo)航模塊13通過內(nèi)存數(shù)據(jù)共享的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在數(shù)據(jù)交換過程通過系統(tǒng)事件通知方式通知對(duì)方數(shù)據(jù)更新。此方式避免持續(xù)詢問導(dǎo)致系統(tǒng)性能消耗。通過內(nèi)存數(shù)據(jù)共享方式可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛿?shù)據(jù)獲取的速度。在數(shù)據(jù)獲取過程中采用數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制，保證數(shù)據(jù)能夠及時(shí)的保存和完整的使用，保證定位數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。在?shù)據(jù)采集端2上設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊21、陀螺儀22、加速度傳感器23和車輛速度采集模塊24，陀螺儀22向數(shù)據(jù)采集模塊21傳輸陀螺儀數(shù)據(jù)，加速度傳感器23向數(shù)據(jù)采集模塊21傳輸加速度傳感器數(shù)據(jù)，車輛速度采集模塊24向數(shù)據(jù)采集模塊21傳輸速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集端2通過UART連接方式與操作系統(tǒng)端I鏈接，降低數(shù)據(jù)傳輸對(duì)距離的依賴性，以便可以較方便的移植和復(fù)用。數(shù)據(jù)采集模塊21對(duì)陀螺儀數(shù)據(jù)、加速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝并發(fā)送到運(yùn)行在操作系統(tǒng)端I的航位推算算法模塊11，航位推算算法模塊11對(duì)從數(shù)據(jù)采集模塊21接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解封裝得到陀螺儀數(shù)據(jù)、力口速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)，并根據(jù)陀螺儀數(shù)據(jù)、加速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算出車輛的行車軌跡。
操作系統(tǒng)端I的航位推算算法模塊11主要負(fù)責(zé)算法設(shè)計(jì)，而數(shù)據(jù)采集端2主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，由于操作系統(tǒng)端I和數(shù)據(jù)采集端2為兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，因此通過將算法設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)采集部署在兩個(gè)子系統(tǒng)中，可以將軟硬件設(shè)計(jì)解耦，使算法設(shè)計(jì)和硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有更獨(dú)立的發(fā)展空間，可以對(duì)軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化。同時(shí)也保證了算法和數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性處理需求。數(shù)據(jù)采集端2內(nèi)部的傳感器(如加速度傳感器和陀螺儀)更改或升級(jí)不影響外部操作系統(tǒng)端I的應(yīng)用，因此模塊相對(duì)獨(dú)立便于推廣。通過此方案，可以非常便利的對(duì)航位推算系統(tǒng)進(jìn)行移植；同時(shí)可以將定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化，方便的與不同的導(dǎo)航軟件系統(tǒng)進(jìn)行配合使用，從而達(dá)到系統(tǒng)的高重用性。其中，在數(shù)據(jù)采集模塊21與陀螺儀22之間以及在數(shù)據(jù)采集模塊21與加速度傳感器23之間均設(shè)有信號(hào)過濾單元25。因此對(duì)器件信號(hào)的分析和過濾可在數(shù)據(jù)采集端2完成，為操作系統(tǒng)端I提供穩(wěn)定、可靠的信號(hào)，以免問題影響擴(kuò)大化。操作系統(tǒng)端I (主要是航位推算軟件模塊11)與數(shù)據(jù)采集端2 (主要是數(shù)據(jù)采集 模塊21)之間的通信進(jìn)行通訊校驗(yàn)，如圖2所示。X為系統(tǒng)隨機(jī)數(shù)生成數(shù)，H(X)為數(shù)據(jù)采集端2采用X對(duì)封裝數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，H’ (x)表示操作系統(tǒng)端I采用X對(duì)封裝數(shù)據(jù)進(jìn)行解密及校驗(yàn)，X為系統(tǒng)隨機(jī)數(shù)生成數(shù)，G(X)為操作系統(tǒng)端I采用X對(duì)發(fā)送給數(shù)據(jù)采集端2的響應(yīng)信息進(jìn)行加密，G’ (x)表示數(shù)據(jù)采集端2采用X對(duì)接收到的響應(yīng)信息進(jìn)行解密及校驗(yàn)。采用隨機(jī)數(shù)進(jìn)行加密和解密校驗(yàn)可以防止通過UART進(jìn)行數(shù)據(jù)竊取，并模擬固定數(shù)據(jù)發(fā)送，進(jìn)行破解的方式，從而起到對(duì)技術(shù)的保護(hù)作用。
權(quán)利要求
1.一種基于航位推算技術(shù)的車載定位系統(tǒng)，其特征在于，包括 運(yùn)行操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)端和用于采集車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集端，在所述操作系統(tǒng)上運(yùn)行航位推算算法模塊，在數(shù)據(jù)采集端上設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊、陀螺儀、加速度傳感器和車輛速度采集模塊，陀螺儀向所述數(shù)據(jù)采集模塊傳輸陀螺儀數(shù)據(jù)，加速度傳感器向所述數(shù)據(jù)采集模塊傳輸加速度傳感器數(shù)據(jù)，車輛速度采集模塊向所述數(shù)據(jù)采集模塊傳輸速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)發(fā)陀螺儀數(shù)據(jù)、加速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)到運(yùn)行在操作系統(tǒng)端的航位推算算法模塊，航位推算算法模塊根據(jù)接收到的陀螺儀數(shù)據(jù)、加速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算出車輛的行車軌跡。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載定位系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)陀螺儀數(shù)據(jù)、加速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝并轉(zhuǎn)發(fā)到航位推算算法模塊，所述航位推算算法模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解封裝，得到陀螺儀數(shù)據(jù)、加速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載定位系統(tǒng)，其特征在于，在數(shù)據(jù)采集模塊與陀螺儀之間以及在數(shù)據(jù)采集模塊與加速度傳感器之間均設(shè)有信號(hào)過濾單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載定位系統(tǒng)，其特征在于，所述操作系統(tǒng)端和數(shù)據(jù)采集端采用UART連接方式進(jìn)行通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載定位系統(tǒng)，其特征在于，操作系統(tǒng)端和數(shù)據(jù)采集端的通信，采用隨機(jī)數(shù)進(jìn)行加密和解密校驗(yàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括運(yùn)行在操作系統(tǒng)上的定位數(shù)據(jù)處理模塊和導(dǎo)航模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車載定位系統(tǒng)，其特征在于，所述航位推算算法模塊和導(dǎo)航模塊之間通過內(nèi)存數(shù)據(jù)共享的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車載定位系統(tǒng)，其特征在于，所述航位推算算法模塊和導(dǎo)航模塊之間的數(shù)據(jù)交換設(shè)有數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制。
全文摘要
本發(fā)明涉及車載定位技術(shù)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于航位推算技術(shù)的車載定位系統(tǒng)，包括操作系統(tǒng)端和數(shù)據(jù)采集端，在所述操作系統(tǒng)上運(yùn)行航位推算算法模塊，在數(shù)據(jù)采集端上設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊、陀螺儀、加速度傳感器和車輛速度采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)發(fā)陀螺儀數(shù)據(jù)、加速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)到運(yùn)行在操作系統(tǒng)端的航位推算算法模塊，航位推算算法模塊根據(jù)接收到的陀螺儀數(shù)據(jù)、加速度傳感器數(shù)據(jù)和車輛速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算出車輛的行車軌跡。本發(fā)明可以非常便利的對(duì)航位推算系統(tǒng)進(jìn)行移植；同時(shí)可以將定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化，方便的與不同的導(dǎo)航軟件系統(tǒng)進(jìn)行配合使用，從而達(dá)到系統(tǒng)的高重用性。
文檔編號(hào)G01C21/34GK102721418SQ20121020347
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者黃錦昌 申請(qǐng)人:惠州市德賽西威汽車電子有限公司