專利名稱：一種嵌入式可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種嵌入式可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)、無線通訊技術(shù)、移動(dòng)計(jì)算技術(shù)、微型嵌入式技術(shù)以及微型RTOS技術(shù)的快速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)技術(shù)逐步滲透到各種日常的信息工具之中，并使這些工具更加功能化和智能化；信息技術(shù)的重心正在由信息管理與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)向信息快速獲取、信息加工、處理與整合、信息的高效利用等領(lǐng)域。另外，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展和不斷進(jìn)步，無線移動(dòng)與空間信息服務(wù)的結(jié)合，空間位置服務(wù)(LBS，Location-basedService)的需求出現(xiàn)了快速的增長，因此定位導(dǎo)航系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)是可以廣泛應(yīng)用在各類車載、手持、輕量級(jí)娛樂消費(fèi)產(chǎn)品中，同時(shí)也涉及到硬件、操作系統(tǒng)、地圖數(shù)據(jù)服務(wù)、導(dǎo)航應(yīng)用和用戶界面的多層次系統(tǒng)。隨著無線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展和城市信息化服務(wù)程度的提高，系統(tǒng)所提供的各種綜合信息服務(wù)己經(jīng)成為人們生活中不可或缺的關(guān)鍵組成，在國內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)了大量以嵌入式導(dǎo)航為基礎(chǔ)和主要內(nèi)容的智能交通系統(tǒng)，它們?cè)谏鐣?huì)的發(fā)展和進(jìn)步中，起到了重要的推動(dòng)作用。美國全球定位系統(tǒng)(GPS)以其全球性、全天候、較高的定位精度以及沒有誤差積累等諸多優(yōu)點(diǎn)，為全球范圍內(nèi)的用戶提供了一種廉價(jià)、實(shí)用的定位手段，也使得車載導(dǎo)航定位系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入了高潮。但是GPS也存在ー些不足，由于GPS信號(hào)采用直線傳播，其嚴(yán)重地受到ー些城市特定環(huán)境的影響，如多路徑效應(yīng)、電磁干擾、由樹木產(chǎn)生的信號(hào)衰減、城市高層建筑群及立交橋等對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的遮擋等。這些因素使得GPS信號(hào)的可見性變差，定位功能經(jīng)常失效。GPS定位誤差包括定位粗差和常規(guī)測(cè)量誤差。定位粗差是因?yàn)镚PS衛(wèi)星的失鎖、瞬時(shí)錯(cuò)誤的導(dǎo)航電文及通訊誤碼等引起；常規(guī)測(cè)量誤差主要包括GPS星鐘誤差、星歷誤差、電離層和對(duì)流層延遲誤差、接收機(jī)噪聲誤差與通道間偏差等。因此，在性能要求較高的導(dǎo)航系統(tǒng)中，需要采用以GPS為基本定位技術(shù)的多傳感器組合定位方式，如GPS/DR、GPS/MM.GPS/DR/MM等組合方式。多傳感器技術(shù)及信息融合技術(shù)的迅速發(fā)展，為組合導(dǎo)航系統(tǒng)提供了物質(zhì)前提和理論基礎(chǔ)。組合導(dǎo)航系統(tǒng)目前已經(jīng)成為導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展的主要方向之一，受到越來越多的重視。GPS (Global Positioning System)定位精度高,沒有誤差積累,但遇到障礙物會(huì)影響信號(hào)的正常接收而無法定位。航位推算(Dead Reckoning, DR)在短期內(nèi)具有較高的定位精度，但定位誤差隨時(shí)間發(fā)散。地圖匹配(Map Matching, MM)是ー種基于數(shù)字地圖道路信息的輔助定位技木。融合GPS、DR和匪信息有利于提高定位系統(tǒng)的精度、可靠性和適應(yīng)性，是組合定位技術(shù)的關(guān)鍵。對(duì)于不同的GPS導(dǎo)航、監(jiān)控以及應(yīng)急處理系統(tǒng)，其對(duì)系統(tǒng)的性能以及終端設(shè)備操作系統(tǒng)平臺(tái)的需求不盡相同，移動(dòng)終端的載體又有許多不同的情況，如行駛在大街上、在野夕卜、在地下、在空中、在水上(水中)等；而控制中心也可能在室內(nèi)，或在戶外。這樣，硬件的需求也就千差萬別，如傳統(tǒng)的車載單元、PDA、移動(dòng)電話、普通PC等。因此，針對(duì)不同的硬件設(shè)備，必須有與之匹配的軟件解決方案。另ー方面，雖然嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)近年來己經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用，并被人們所接受，但是由于嵌入式硬件的多祥性和操作系統(tǒng)的多祥性，嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)也一直存在著巨大的差異，系統(tǒng)的可移植能力弱，軟件的擴(kuò)展性非常有限。這些差異使得嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)的擴(kuò)展能力非常有限，且難以開展更廣泛的空間信息服務(wù)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供ー種嵌入式可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案?！N嵌入式可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)，該導(dǎo)航系統(tǒng)包括CPU、內(nèi)存、主存儲(chǔ)器、觸摸顯不屏以及GPS/DR模塊，所述內(nèi)存、主存儲(chǔ)器以及觸摸顯示屏與CPU相連，GPS/DR模塊包括與CPU相連的嵌入式處理器以及與嵌入式處理器分別相連的GPS模塊、陀螺儀和轉(zhuǎn)速傳感器。所述導(dǎo)航系統(tǒng)還包括與CPU相連的音頻解碼器。所述導(dǎo)航系統(tǒng)還包括與CPU相連的視頻轉(zhuǎn)換器。所述導(dǎo)航系統(tǒng)還包括與CPU相連的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊。所述網(wǎng)絡(luò)通訊模塊為GPRS模塊或⑶MA模塊。所述導(dǎo)航系統(tǒng)還包括與CPU相連的外接存儲(chǔ)擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)器。本實(shí)用新型所述可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)通過增加設(shè)置嵌入式處理器，對(duì)GPS模塊以及陀螺儀和轉(zhuǎn)速傳感器獲取的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理，然后再送入導(dǎo)航系統(tǒng)的CPU中，提高了導(dǎo)航系統(tǒng)的擴(kuò)展性和可植入性。本實(shí)用新型所述導(dǎo)航系統(tǒng)為具備核心導(dǎo)航能力的可移植嵌入式導(dǎo)航平臺(tái)，可以解決基于定位導(dǎo)航的嵌入式信息服務(wù)領(lǐng)域的空間數(shù)據(jù)組織管理、硬件平臺(tái)差異化、行業(yè)應(yīng)用和大眾服務(wù)拓展性等問題。本實(shí)用新型所述導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好、精度高、工作可靠，適合于低成本實(shí)現(xiàn)組合定位，是ー種在不同硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)快速移植的具備核心導(dǎo)航功能的嵌入式導(dǎo)航平臺(tái)。本實(shí)用新型能夠脫離與硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)的限制，有利于實(shí)現(xiàn)完全與UI無關(guān)的軟件移植方法，同時(shí)能夠結(jié)合定位技術(shù)進(jìn)行移動(dòng)定位和導(dǎo)航，進(jìn)一歩的，本實(shí)用新型所述導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合GPRS、CDMA等無線通信技術(shù)和GPS等空間定位技術(shù)，能夠針對(duì)專業(yè)的嵌入式導(dǎo)航領(lǐng)域和大眾定位導(dǎo)航服務(wù)應(yīng)用提供可二次開發(fā)的嵌入式導(dǎo)航平臺(tái)。
圖1為本實(shí)用新型所述導(dǎo)航系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)圖；圖2為本實(shí)用新型所述導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型所述導(dǎo)航系統(tǒng)的組合定位控制邏輯功能框圖；圖4為本實(shí)用新型所述導(dǎo)航系統(tǒng)的組合定位算法在導(dǎo)航主機(jī)上的實(shí)現(xiàn)；圖5為本實(shí)用新型所述導(dǎo)航系統(tǒng)的組合定位算法在串ロ驅(qū)動(dòng)中的實(shí)現(xiàn)原理；圖6為本實(shí)用新型所述導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序，其中，a為主程序流程，b為串ロ通訊流程，c為時(shí)間同步中斷處理流程。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說明。參見圖2，本實(shí)用新型所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括CPU(S3C2440A)、內(nèi)存(SDRAM)、主存儲(chǔ)器(Image Flash)、觸摸顯示屏以及GPS/DR模塊，所述內(nèi)存、主存儲(chǔ)器以及觸摸顯示屏與CPU相連，GPS/DR模塊包括與CPU相連的嵌入式處理器以及與嵌入式處理器分別相連的GPS模塊、陀螺儀和轉(zhuǎn)速傳感器。所述導(dǎo)航系統(tǒng)還包括與CPU相連的音頻解碼器(Audio Decoder),所述導(dǎo)航系統(tǒng)還包括與CPU相連的視頻轉(zhuǎn)換器(Video D/A)。所述導(dǎo)航系統(tǒng)還包括與CPU相連的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，所述網(wǎng)絡(luò)通訊模塊為GPRS模塊或CDMA模塊。所述導(dǎo)航系統(tǒng)還包括與CPU相連的外接存儲(chǔ)擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)器(SD I/F)。實(shí)施例基于嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的導(dǎo)航系統(tǒng)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)本實(shí)用新型涉及的車載導(dǎo)航系統(tǒng)定位為車載娛樂、信息平臺(tái)，系統(tǒng)功能包括導(dǎo)航、ITS、Radio、DVD、倒車后視、藍(lán)牙通信、多媒體播放、車輛信息顯示、車身故障診斷以及Internet等功能。圖1所示為所開發(fā)的導(dǎo)航系統(tǒng)總體方案，導(dǎo)航計(jì)算機(jī)提供一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，所有相關(guān)功能的硬件、操作系統(tǒng)及組合定位算法，采用軟件和相關(guān)硬件擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，因而系統(tǒng)配置相當(dāng)靈活，可以滿足各種差異性需求。車載導(dǎo)航系統(tǒng)是集定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、嵌入式技術(shù)、電子技術(shù)于一體的集成產(chǎn)品，通過聲音和圖像提供駕駛員當(dāng)前車輛位置、路徑規(guī)劃、導(dǎo)航信息和其他多媒體信息。硬件方案采用Samsung公司的ARM9微處理器S3C2440A為主控CPU，擴(kuò)展存儲(chǔ)、夕卜設(shè)電路和相關(guān)電源管理、電源監(jiān)控模塊，用于硬件平臺(tái)的供電，構(gòu)成導(dǎo)航計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)。硬件框圖如圖2所示。系統(tǒng)平臺(tái)的移植性設(shè)計(jì)由于本實(shí)用新型是可移植嵌入式導(dǎo)航平臺(tái)，因此，需要從軟件的可移植角度進(jìn)行分析，結(jié)合嵌入式硬件的特征，設(shè)計(jì)合理的跨平臺(tái)方案。首先是對(duì)于嵌入式系統(tǒng)多架構(gòu)多系統(tǒng)平臺(tái)的差異化，為了便于操作系統(tǒng)在不同硬件結(jié)構(gòu)上進(jìn)行移植，將底層與硬件相關(guān)的部分單獨(dú)設(shè)計(jì)成硬件抽象層HAL (Hardware Abstraction Layer)。硬件抽象層的引入推動(dòng)了嵌入式操作系統(tǒng)的通用程度，為嵌入式操作系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。硬件抽象層通過硬件抽象層接ロ向操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序提供對(duì)硬件進(jìn)行抽象后的服務(wù)。當(dāng)操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序使用硬件抽象層API進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，只要硬件抽象層API能夠在下層硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，那么操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的代碼就可以移植。另ー種是操作系統(tǒng)的抽象層，操作系統(tǒng)抽象層由ー系列的接ロ函數(shù)組成，這些接ロ提供了應(yīng)用所需要的各種操作系統(tǒng)服務(wù)，如優(yōu)先級(jí)映射、任務(wù)服務(wù)、同步、消息隊(duì)列、時(shí)間服務(wù)和臨界區(qū)訪問等等。操作系統(tǒng)抽象層適合用于跨操作系統(tǒng)的互操作。平臺(tái)的移植性設(shè)計(jì)是參照平臺(tái)獨(dú)立的思想設(shè)計(jì)的，將共有的系統(tǒng)特性或數(shù)據(jù)統(tǒng)ー管理，對(duì)異構(gòu)平臺(tái)的獨(dú)立性，用分別組織在對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的文件中的方法來解決。在平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)時(shí)，僅對(duì)需要的系統(tǒng)進(jìn)行編譯，從而實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)的支持，對(duì)于新的硬件平臺(tái)和特性，僅需要增加這樣的文件即可，如表I所示表I平臺(tái)異構(gòu)性的抽象組織方式
權(quán)利要求1.一種嵌入式可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于該導(dǎo)航系統(tǒng)包括CPU、內(nèi)存、主存儲(chǔ)器、觸摸顯示屏以及GPS/DR模塊，所述內(nèi)存、主存儲(chǔ)器以及觸摸顯示屏與CPU相連，GPS/DR模塊包括與CPU相連的嵌入式處理器以及與嵌入式處理器分別相連的GPS模塊、陀螺儀和轉(zhuǎn)速傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種嵌入式可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)航系統(tǒng)還包括與CPU相連的音頻解碼器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種嵌入式可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)航系統(tǒng)還包括與CPU相連的視頻轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種嵌入式可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)航系統(tǒng)還包括與CPU相連的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種嵌入式可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)通訊模塊為GPRS模塊或CDMA模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種嵌入式可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)航系統(tǒng)還包括與CPU相連的外接存儲(chǔ)擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種嵌入式可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)，該導(dǎo)航系統(tǒng)包括CPU、內(nèi)存、主存儲(chǔ)器、觸摸顯示屏以及GPS/DR模塊，所述內(nèi)存、主存儲(chǔ)器以及觸摸顯示屏與CPU相連，GPS/DR模塊包括與CPU相連的嵌入式處理器以及與嵌入式處理器相連的GPS模塊、陀螺儀和轉(zhuǎn)速傳感器，本實(shí)用新型所述可移植組合導(dǎo)航系統(tǒng)通過增加設(shè)置嵌入式處理器，對(duì)GPS模塊以及陀螺儀和轉(zhuǎn)速傳感器獲取的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理，然后再送入導(dǎo)航系統(tǒng)的CPU中，提高了導(dǎo)航系統(tǒng)的擴(kuò)展性和可植入性。
文檔編號(hào)G01S19/45GK202870301SQ20122054743
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者李秦君, 楊麗君, 兀旦暉 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)