專利名稱：一種具有精確定位功能的車輛導(dǎo)航儀及其導(dǎo)航方法
一種具有精確定位功能的車輛導(dǎo)航儀及其導(dǎo)航方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能交通系統(tǒng)(ITS)中車輛導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一 種具有精確定位功能的車輛導(dǎo)航儀及其導(dǎo)航方法。 [背景技術(shù)]
近年來，衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)(Global Position System; GPS)導(dǎo)航的應(yīng) 用正如火如荼的在全球各地展開，以日本為例，其車載用GPS導(dǎo)航的普及 率已接近6成，歐美也達(dá)到3成以上。
GPS衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼， 一組稱為C/A碼(Coarse/Acquisition Code 11023MHz); —組稱為P碼(Precise Code 10123MHz)， P碼因頻率較高，不 易受干擾，定位精度高，但受美國軍方管制，并設(shè)有密碼， 一般民間無法 解讀，主要為美國軍方服務(wù)。因此，盡管基于GPS的導(dǎo)航產(chǎn)品目前已經(jīng)得 到了較為廣泛的應(yīng)用，但由于用來實現(xiàn)高精度定位功能的P碼受美國軍方 管制，并設(shè)有密碼，民間無法解讀，故只能采用C/A碼進(jìn)行導(dǎo)航定位。而 C/A碼是人為采取措施而刻意降低精度后開放給民間使用的，其定位精度 只有15米左右，這限制了基于這種技術(shù)的導(dǎo)航產(chǎn)品在較為特殊的、需要精 確定位的區(qū)域應(yīng)用。
目前，盡管基于差分定位的高精度導(dǎo)航定位技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，但 由于其器件和設(shè)備的價格非常昂貴，且目前無法獲得穩(wěn)定而可靠的器件，
這同樣限制了基于這種技術(shù)的導(dǎo)航產(chǎn)品在較為特殊的、需要精確定位的區(qū) 域應(yīng)用。這些區(qū)域包括象海關(guān)、港區(qū)、大型停車場等。另外，由于GPS信號無法進(jìn)入地下停車場、隧道等地下場所，這使得 GPS導(dǎo)航技術(shù)在這些區(qū)域的的導(dǎo)航定位應(yīng)用受到限制而成為應(yīng)用的盲區(qū)， 故目前急需能夠解決這類盲區(qū)的技術(shù)。
因此，本發(fā)明通過新型的無線定位技術(shù)有效地解決了海關(guān)、港區(qū)、大 型停車場的精確定位以及GPS信號無法進(jìn)入的區(qū)域車輛導(dǎo)航定位問題。 [發(fā)明內(nèi)容]
本發(fā)明的目的是提供一種為出行者提供信息服務(wù)的具有精確定位功能 的車輛導(dǎo)航儀，有效地解決海關(guān)、港區(qū)、大型停車場的精確定位以及GPS 信號無法進(jìn)入的區(qū)域車輛導(dǎo)航定位問題，使得發(fā)明涉及的導(dǎo)航終端的區(qū)域 導(dǎo)航定位精度可以到達(dá)1.5米左右，比單純的GPS定位精度提高了近一個 數(shù)量級，實現(xiàn)了區(qū)域車輛的高精度導(dǎo)航要求。與其它導(dǎo)航儀不同的是本 發(fā)明采用了新型的無線定位技術(shù)實現(xiàn)車輛的輔助精確定位，主要包括-用于獲得定位信息及車輛的定位的衛(wèi)星導(dǎo)航定位子系統(tǒng)； 用于進(jìn)行終端系統(tǒng)的道路導(dǎo)航解算及定位信息處理的微處理器子系
統(tǒng)；
用于導(dǎo)航信息的語音提示的語音子系統(tǒng)； 用于導(dǎo)航信息的電光顯示的信息顯示子系統(tǒng)； 用于存儲導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)的大容量信息存儲子系統(tǒng)； 用于終端的供電與電源管理的供電子系統(tǒng)； 其特征在于所述車輛導(dǎo)航儀還包括
用于車輛管理控制室與車輛之間調(diào)度及車輛狀態(tài)等信息的交互、同時
完成對車輛的精確定位的數(shù)據(jù)無線通訊及輔助精確定位子系統(tǒng)。
所述的數(shù)據(jù)無線通訊子系統(tǒng)采用Zigbee標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)收發(fā)芯片。所述的微處理器子系統(tǒng)采用ARM微處理器。
車輛導(dǎo)航儀的導(dǎo)航方法，其包括如下步驟
用于車輛定位的步驟；
用于將獲得的定位信息由串行總線送往微處理器子系統(tǒng)的步驟； 用于將微處理器子系統(tǒng)進(jìn)行終端系統(tǒng)的道路導(dǎo)航解算的步驟； 用于將解算后的信息經(jīng)通信設(shè)備傳送給信息顯示子系統(tǒng)、語音子系統(tǒng) 的步驟；
用于給終端的供電與電源管理的步驟； 其特征在于所述的車輛導(dǎo)航儀的導(dǎo)航方法還包括
將解算后的信息經(jīng)通信設(shè)備傳送給數(shù)據(jù)無線通訊及輔助精確定位子系 統(tǒng)的步驟；
用于由所述的微處理器運行配套的嵌入式導(dǎo)航軟件解算定位信息的步
驟；
用于數(shù)據(jù)無線通訊子系統(tǒng)與控制室PC的無線通訊的步驟； 用于無線收發(fā)系統(tǒng)與終端之間進(jìn)行無線通訊的步驟。
所述的導(dǎo)航方法還包括如下步驟當(dāng)裝有導(dǎo)航儀的車輛進(jìn)入無GPS信 號區(qū)域時，終端CPU根據(jù)事先設(shè)定的判斷標(biāo)準(zhǔn)，判斷是否進(jìn)入GPS信號盲 區(qū)，當(dāng)判斷結(jié)果為"真"時，系統(tǒng)CPU將自動啟動Zigbee定位引擎，當(dāng)所 在盲區(qū)有預(yù)先安裝的無線輔助定位系統(tǒng)時，導(dǎo)航儀進(jìn)入基于Zigbee無線定 位技術(shù)的無線定位狀態(tài)，完成車輛在GPS信號盲區(qū)的精確定位與導(dǎo)航功 能。
所述的導(dǎo)航方法還包括如下步驟當(dāng)車輛進(jìn)入特定的需要精確定位的 區(qū)域前，終端CPU根據(jù)GPS定位系統(tǒng)給出的車輛的目前位置信息，判斷是否進(jìn)入需要精確定位的區(qū)域，當(dāng)判斷結(jié)果為"真"時，系統(tǒng)CPU將自動啟 動Zigbee定位引擎，導(dǎo)航儀進(jìn)入基于Zigbee無線定位技術(shù)的導(dǎo)航定位狀 態(tài)，并配合預(yù)先安裝在需要精確導(dǎo)航區(qū)域的無線輔助定位系統(tǒng)完成車輛的 精確定位與導(dǎo)航功能。
本發(fā)明的一種具有精確定位功能的車輛導(dǎo)航儀，具有以下特點(1) 定位精度高。由于采用Zigbee無線通訊與定位引擎技術(shù)進(jìn)行精確定位，實 現(xiàn)了對特定區(qū)域車輛進(jìn)行精確引導(dǎo)、定位，定位精度可以達(dá)到1.5米左右， 比單純的GPS定位精度提高了近一個數(shù)量級，特別適合于小范圍、高定位 精度要求的場合；(2)彌補了GPS技術(shù)的不足。由于GPS信號無法進(jìn)入 象地下停車場、隧道等地下場所，這使得GPS導(dǎo)航技術(shù)在這些區(qū)域的的導(dǎo) 航定位應(yīng)用受到限制而成為應(yīng)用的盲區(qū)，本發(fā)明的導(dǎo)航儀當(dāng)車輛進(jìn)入無 GPS信號區(qū)域時，系統(tǒng)CPU將自動啟動Zigbee定位引擎，系統(tǒng)進(jìn)入基于 Zigbee無線定位技術(shù)的導(dǎo)航定位狀態(tài)，從而彌補車輛在GPS信號盲區(qū)的精 確定位與導(dǎo)航功能的不足；(3)成本低，由于采用了廉價的Zigbee無線通 訊與定位引擎技術(shù)，所以與采用其它技術(shù)如差分GPS技術(shù)的導(dǎo)航儀相比， 成本大大降低；(4)市場前景廣闊。由于導(dǎo)航儀的成本低，導(dǎo)航精度高， 因此市場前景很廣。 [


]
圖1為本發(fā)明車輛導(dǎo)航儀的組成框圖2為為本發(fā)明車輛導(dǎo)航儀的硬件組成；
圖3為本發(fā)明車輛導(dǎo)航儀導(dǎo)航程序流程圖。 [具體實施方式
]以下結(jié)合附圖及附圖給出的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的 制造技術(shù)對本專業(yè)的人來說是容易實施的。
參見圖1，本發(fā)明包括衛(wèi)星導(dǎo)航定位子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)無線通訊及輔助精確 定位子系統(tǒng)、微處理器子系統(tǒng)、語音子系統(tǒng)、信息顯示子系統(tǒng)、大容量信 息存儲子系統(tǒng)、供電子系統(tǒng)。微處理器與數(shù)據(jù)無線通訊及輔助精確定位子 系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航定位子系統(tǒng)連接。衛(wèi)星導(dǎo)航定位子系統(tǒng)完成終端的粗略定
位功能，由該子系統(tǒng)獲得的定位信息通過串行總線送往ARM微處理器系 統(tǒng)，由微處理器運行配套的嵌入式導(dǎo)航軟件，如圖3所示，完成終端系統(tǒng) 的普通道路導(dǎo)航解算，解算后給出諸如轉(zhuǎn)彎、車輛距離目的地距離信息， 該信息通過信息顯示、提示子系統(tǒng)以語音、電光的形式提示或顯示；導(dǎo)航 儀處于非導(dǎo)航狀態(tài)時，系統(tǒng)通過顯示子系統(tǒng)顯示當(dāng)前時間信息；數(shù)據(jù)無線 通訊子系統(tǒng)完成與圖2中車輛管理控制室(傳達(dá)室)PC的無線通訊；供電 子系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成終端的供電與電源管理。
圖2是該終端詳細(xì)的模塊電路組成圖，圖左下方的方框圖內(nèi)是車輛管 理控制室，控制室通過無線收發(fā)系統(tǒng)與終端之間進(jìn)行無線通訊。衛(wèi)星導(dǎo)航 定位子系統(tǒng)由GPS天線、GPS模塊等構(gòu)成，本發(fā)明中采用GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定 位模塊LEA-5S完成車輛的粗略定位；微處理器優(yōu)選 ARM7(AT91SAM7S64)，實現(xiàn)導(dǎo)航的解算并完成車輛在普通道路上通常意 義的導(dǎo)航信息顯示與提示控制；數(shù)據(jù)無線通訊子系統(tǒng)采用帶有無線定位功 能的Zigbee標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)收發(fā)芯片CC2431，實現(xiàn)車輛管理控制室與車輛之間調(diào) 度及車輛狀態(tài)等信息的交互，同時完成對車輛的輔助精確定位。
CC2431是TI公司推出的帶硬件定位引擎的片上系統(tǒng)(SoC)解決方 案，能夠滿足低功耗ZigBee/IEEE 802.15.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需要。CC2431定位引擎基于RSSI技術(shù)，根據(jù)接收信號強度與已知參考節(jié)點位置 準(zhǔn)確計算出有關(guān)節(jié)點位置，然后將位置信息發(fā)送給接收端。相比于集中型 定位系統(tǒng)，RSSI功能減小了網(wǎng)絡(luò)流量與通信延遲，在典型應(yīng)用中可實現(xiàn)小 于3 m的定位精度和0.25 m的分辨率。
語音提示子系統(tǒng)通過預(yù)錄音的語音芯片ISD1790完成導(dǎo)航信息的語音 提示；信息顯示子系統(tǒng)通過LCD模塊完成導(dǎo)航信息的電光顯示；大容量信 息存儲子系統(tǒng)主要存儲導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)，由可擦除存儲器構(gòu)成。
圖2中，由衛(wèi)星導(dǎo)航定位子系統(tǒng)獲得的定位信息通過串行總線送往 ARM微處理器系統(tǒng)，由微處理器運行配套的嵌入式導(dǎo)航軟件完成終端系統(tǒng) 的普通道路導(dǎo)航解算，解算后給出諸如轉(zhuǎn)彎、車輛距離目的地距離信息， 該信息通過串口、 SPI或fC總線傳送給LCD信息顯示模塊、語音模塊以電 光、語音的形式顯示或提示駕駛者。
圖2框內(nèi)的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)包括Zigbee數(shù)據(jù)收發(fā)電路，該電路由具 有定位和數(shù)據(jù)校驗等功能的集成電路芯片及其外圍器件組成。
當(dāng)車輛進(jìn)入無GPS信號區(qū)域時，終端CPU根據(jù)事先設(shè)定的判斷標(biāo)準(zhǔn)， 判斷是否進(jìn)入進(jìn)入GPS信號盲區(qū)，當(dāng)判斷結(jié)果為"真"時，系統(tǒng)CPU將自 動啟動Zigbee定位引擎，當(dāng)所在盲區(qū)有預(yù)先安裝的無線輔助定位系統(tǒng)時， 導(dǎo)航儀進(jìn)入基于Zigbee無線定位技術(shù)的無線定位狀態(tài)，完成車輛在GPS信 號盲區(qū)的精確定位與導(dǎo)航功能。
當(dāng)車輛進(jìn)入特定的需要精確定位的區(qū)域前，終端CPU根據(jù)GPS定位系 統(tǒng)給出的車輛的目前位置信息，判斷是否進(jìn)入需要精確定位的區(qū)域，當(dāng)判 斷結(jié)果為"真"時，系統(tǒng)CPU將自動啟動Zigbee定位引擎，導(dǎo)航儀進(jìn)入基 于Zigbee無線定位技術(shù)的導(dǎo)航定位狀態(tài)，并配合預(yù)先安裝在需要精確導(dǎo)航區(qū)域的無線輔助定位系統(tǒng)完成車輛的精確定位與導(dǎo)航功能。
圖2中，信息顯示采用LCD顯示模塊，導(dǎo)航儀處于非導(dǎo)航狀態(tài)時，系 統(tǒng)通過LCD顯示模塊顯示當(dāng)前時間信息；大容量信息存儲子系統(tǒng)主要存儲 導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)，由可擦除存儲器構(gòu)成，它通過SPI總線和微處理器進(jìn)行通 訊，實現(xiàn)對地圖數(shù)據(jù)的讀寫、存儲；供電電路由降壓電路，電源管理芯片 及相應(yīng)的外圍器件組成，負(fù)責(zé)完成終端的供電與電源管理。
權(quán)利要求
1、一種具有精確定位功能的車輛導(dǎo)航儀，包括用于獲得定位信息及車輛的定位的衛(wèi)星導(dǎo)航定位子系統(tǒng)；用于進(jìn)行終端系統(tǒng)的道路導(dǎo)航解算及定位信息處理的微處理器子系統(tǒng)；用于導(dǎo)航信息的語音提示的語音子系統(tǒng)；用于導(dǎo)航信息的電光顯示的信息顯示子系統(tǒng)；用于存儲導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)的大容量信息存儲子系統(tǒng)；用于終端的供電與電源管理的供電子系統(tǒng)；其特征在于所述車輛導(dǎo)航儀還包括用于車輛管理控制室與車輛之間調(diào)度及車輛狀態(tài)等信息的交互、同時完成對車輛的精確定位的數(shù)據(jù)無線通訊及輔助精確定位子系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有精確定位功能的車輛導(dǎo)航儀，其特 征在于所述的數(shù)據(jù)無線通訊子系統(tǒng)采用Zigbee標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)收發(fā)芯片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有精確定位功能的車輛導(dǎo)航儀，其特 征在于所述的微處理器子系統(tǒng)采用ARM微處理器。
4、 一種具有精確定位功能的車輛導(dǎo)航儀的導(dǎo)航方法，其包括如下步 驟用于車輛定位的步驟；用于將獲得的定位信息由串行總線送往微處理器子系統(tǒng)的步驟； 用于將微處理器子系統(tǒng)進(jìn)行終端系統(tǒng)的道路導(dǎo)航解算的步驟； 用于將解算后的信息經(jīng)通信設(shè)備傳送給信息顯示子系統(tǒng)、語音子系統(tǒng) 的步驟；用于給終端的供電與電源管理的步驟；其特征在于所述的車輛導(dǎo)航儀的導(dǎo)航方法還包括將解算后的信息經(jīng)通信設(shè)備傳送給數(shù)據(jù)無線通訊及輔助精確定位子系統(tǒng)的步驟；用于由所述的微處理器運行配套的嵌入式導(dǎo)航軟件解算定位信息的步 驟；用于數(shù)據(jù)無線通訊子系統(tǒng)與控制室PC的無線通訊的步驟； 用于無線收發(fā)系統(tǒng)與終端之間進(jìn)行無線通訊的步驟。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有精確定位功能的車輛導(dǎo)航儀的導(dǎo)航 方法，其特征在于所述的導(dǎo)航方法還包括如下步驟當(dāng)裝有導(dǎo)航儀的 車輛進(jìn)入無GPS信號區(qū)域時，終端CPU根據(jù)事先設(shè)定的判斷標(biāo)準(zhǔn)，判 斷是否進(jìn)入GPS信號盲區(qū)，當(dāng)判斷結(jié)果為"真"時，系統(tǒng)CPU將自動 啟動Zigbee定位引擎，當(dāng)所在盲區(qū)有預(yù)先安裝的無線輔助定位系統(tǒng) 時，導(dǎo)航儀進(jìn)入基于Zigbee無線定位技術(shù)的無線定位狀態(tài)，完成車輛 在GPS信號盲區(qū)的精確定位與導(dǎo)航功能。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有精確定位功能的車輛導(dǎo)航儀的導(dǎo)航 方法，其特征在于所述的導(dǎo)航方法還包括如下步驟當(dāng)車輛進(jìn)入特定 的需要精確定位的區(qū)域前，終端CPU根據(jù)GPS定位系統(tǒng)給出的車輛的 目前位置信息，判斷是否進(jìn)入需要精確定位的區(qū)域，當(dāng)判斷結(jié)果為 "真"時，系統(tǒng)CPU將自動啟動Zigbee定位引擎，導(dǎo)航儀進(jìn)入基于Zigbee無線定位技術(shù)的導(dǎo)航定位狀態(tài)，并配合預(yù)先安裝在需要精確導(dǎo) 航區(qū)域的無線輔助定位系統(tǒng)完成車輛的精確定位與導(dǎo)航功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及車輛導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種具有精確定位功能的車輛導(dǎo)航儀及其導(dǎo)航方法，包括衛(wèi)星導(dǎo)航定位子系統(tǒng)、微處理器子系統(tǒng)和用于車輛管理控制室與車輛之間調(diào)度及車輛狀態(tài)等信息的交互、同時完成對車輛的精確定位的數(shù)據(jù)無線通訊及輔助精確定位子系統(tǒng)，采用Zigbee標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)收發(fā)芯片；當(dāng)車輛進(jìn)入無GPS信號區(qū)域時，系統(tǒng)CPU將自動啟動Zigbee定位引擎，系統(tǒng)進(jìn)入基于Zigbee無線定位技術(shù)的導(dǎo)航定位狀態(tài)，從而彌補車輛在GPS信號盲區(qū)的精確定位與導(dǎo)航功能的不足。本發(fā)明采用了采用Zigbee無線通訊與定位引擎技術(shù)實現(xiàn)車輛的輔助精確定位，使得本發(fā)明涉及的導(dǎo)航終端的區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ痪瓤梢缘竭_(dá)1.5米左右。
文檔編號G01C21/26GK101619980SQ20091004750
公開日2010年1月6日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者王貴甫 申請人:上海申騰信息技術(shù)有限公司;上海海事大學(xué)