一種基于mems慣導(dǎo)的組合車載導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于MEMS慣導(dǎo)的組合車載導(dǎo)航系統(tǒng),包括衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、MEMS慣導(dǎo)模塊;還包括里程計(jì)信息處理模塊、電子地圖模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊和中央處理器模塊;所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、所述MEMS慣導(dǎo)模塊、所述里程計(jì)信息處理模塊分別與所述中央處理器模塊連接;所述電子地圖模塊分別與所述中央處理器模塊和所述存儲(chǔ)模塊連接,所述存儲(chǔ)模塊與所述顯示模塊連接。本發(fā)明的車載導(dǎo)航系統(tǒng)在衛(wèi)星信號(hào)失鎖情況下依然可以輸出準(zhǔn)確的導(dǎo)航信息,具有較高的精度和可靠性。
【專利說(shuō)明】一種基于MEMS慣導(dǎo)的組合車載導(dǎo)航系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】,特別是一種車載導(dǎo)航系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,大部分車輛上均安裝了車載導(dǎo)航儀,這些導(dǎo)航儀主要利用衛(wèi)星定位模塊進(jìn)行位置確定,得到的位置信息與電子地圖模塊進(jìn)行匹配,在電子地圖上進(jìn)行位置顯示、路徑規(guī)劃和導(dǎo)航。這種導(dǎo)航儀主要依賴衛(wèi)星進(jìn)行定位,例如GPS、GL0NASS、Galileo和北斗。但這種導(dǎo)航儀存在的一個(gè)主要問(wèn)題是,車輛在城市中行駛時(shí),經(jīng)常會(huì)在鄰近高大建筑物或樹(shù)林,或經(jīng)過(guò)隧道時(shí)發(fā)生衛(wèi)星信號(hào)失鎖,其實(shí)質(zhì)是衛(wèi)星信號(hào)被上述障礙物遮擋,導(dǎo)致這類導(dǎo)航儀無(wú)法正常工作。
[0003]為了解決車載導(dǎo)航儀的上述問(wèn)題,已有技術(shù)將慣性導(dǎo)航模塊加入到車載導(dǎo)航儀中。慣性導(dǎo)航模塊利用慣性元件(加速度計(jì))來(lái)測(cè)量運(yùn)載體(即車輛)本身的加速度,經(jīng)過(guò)積分和運(yùn)算得到運(yùn)載體的速度和位置,從而達(dá)到對(duì)運(yùn)載體導(dǎo)航定位的目的。這樣一來(lái),當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí),車輛仍可以依賴慣性導(dǎo)航模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航定位。
[0004]但引入慣性導(dǎo)航模塊進(jìn)行導(dǎo)航定位仍存在一定的問(wèn)題:出于成本考慮,車載導(dǎo)航系統(tǒng)中不能采用昂貴的慣性導(dǎo)航模塊,而低成本的慣性導(dǎo)航模塊精度非常低,這就導(dǎo)致車載導(dǎo)航儀在衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí),輸出的導(dǎo)航定位信息精度低,可靠性低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了解決現(xiàn)有車載導(dǎo)航儀存在的在衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí),輸出的導(dǎo)航定位信息精度低、可靠性低的問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種基于MEMS慣導(dǎo)的組合車載導(dǎo)航系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種基于MEMS慣導(dǎo)的組合車載導(dǎo)航系統(tǒng),包括衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、MEMS慣導(dǎo)模塊;還包括里程計(jì)信息處理模塊、電子地圖模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊和中央處理器模塊;
[0008]所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、所述MEMS慣導(dǎo)模塊、所述里程計(jì)信息處理模塊分別與所述中央處理器模塊連接;所述電子地圖模塊分別與所述中央處理器模塊和所述存儲(chǔ)模塊連接,所述存儲(chǔ)模塊與所述顯示模塊連接;
[0009]所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊向所述中央處理器模塊輸出的數(shù)據(jù)包括:速度和\或位置;
[0010]所述MEMS慣導(dǎo)模塊向所述中央處理器模塊輸出的數(shù)據(jù)包括:速度、位置、航向和\或俯仰角;
[0011]所述里程計(jì)信息處理模塊用于處理里程計(jì)信息,向所述中央處理器模塊輸出的數(shù)據(jù)包括:里程和\或速度;
[0012]所述中央處理器模塊用于判斷接收到的數(shù)據(jù)是否有效,并綜合有效數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,向所述電子地圖模塊輸出數(shù)據(jù),所輸出的數(shù)據(jù)包括:位置、速度、高度和\或航向;
[0013]所述電子地圖模塊用于接收所述中央處理器模塊輸出的數(shù)據(jù)并與所述存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配,得到位置、速度、高度和\或航向數(shù)據(jù),并輸出給所述顯示模塊;[0014]所述顯示模塊用于顯示所述電子地圖模塊輸出的數(shù)據(jù)。
[0015]所述車載導(dǎo)航系統(tǒng)還包括電子羅盤模塊;所述電子羅盤模塊與所述中央處理器模塊連接;所述電子羅盤模塊向所述中央處理器模塊輸出的數(shù)據(jù)包括航向和/或俯仰角;
[0016]所述中央處理器模塊接收所述電子羅盤模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理。
[0017]所述車載導(dǎo)航系統(tǒng)還包括氣壓計(jì)模塊;所述氣壓計(jì)模塊與所述中央處理器模塊連接;所述氣壓計(jì)模塊向所述中央處理器模塊輸出的數(shù)據(jù)包括高度;
[0018]所述中央處理器模塊接收所述氣壓計(jì)模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理。
[0019]以所述里程計(jì)信息處理模塊輸出的數(shù)據(jù)對(duì)所述MEMS慣導(dǎo)模塊進(jìn)行校正。
[0020]所述中央處理器模塊對(duì)所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊與所述MEMS慣導(dǎo)模塊之間的桿臂誤差進(jìn)行消除。
[0021]采用低通濾波器對(duì)高頻桿臂誤差進(jìn)行消除。
[0022]所述低通濾波器包括二階巴特沃斯低通濾波器,離散傳遞函數(shù)為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于MEMS慣導(dǎo)的組合車載導(dǎo)航系統(tǒng),包括衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、MEMS慣導(dǎo)模塊;其特征在于:還包括里程計(jì)信息處理模塊、電子地圖模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊和中央處理器模塊; 所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、所述MEMS慣導(dǎo)模塊、所述里程計(jì)信息處理模塊分別與所述中央處理器模塊連接;所述電子地圖模塊分別與所述中央處理器模塊和所述存儲(chǔ)模塊連接,所述存儲(chǔ)模塊與所述顯示模塊連接; 所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊向所述中央處理器模塊輸出的數(shù)據(jù)包括:速度和\或位置; 所述MEMS慣導(dǎo)模塊向所述中央處理器模塊輸出的數(shù)據(jù)包括:速度、位置、航向和\或俯仰角; 所述里程計(jì)信息處理模塊用于處理里程計(jì)信息,向所述中央處理器模塊輸出的數(shù)據(jù)包括:里程和\或速度; 所述中央處理器模塊用于判斷接收到的數(shù)據(jù)是否有效,并綜合有效數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,向所述電子地圖模塊輸出數(shù)據(jù),所輸出的數(shù)據(jù)包括:位置、速度、高度和\或航向; 所述電子地圖模塊用于接收所述中央處理器模塊輸出的數(shù)據(jù)并與所述存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配,得到位置、速度、高度和\或航向數(shù)據(jù),并輸出給所述顯示模塊; 所述顯示模塊用于顯示所述電子地圖模塊輸出的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利 要求1所述車載導(dǎo)航系統(tǒng),其特征在于:還包括電子羅盤模塊;所述電子羅盤模塊與所述中央處理器模塊連接 ;所述電子羅盤模塊向所述中央處理器模塊輸出的數(shù)據(jù)包括航向和/或俯仰角; 所述中央處理器模塊接收所述電子羅盤模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述車載導(dǎo)航系統(tǒng),其特征在于:還包括氣壓計(jì)模塊;所述氣壓計(jì)模塊與所述中央處理器模塊連接;所述氣壓計(jì)模塊向所述中央處理器模塊輸出的數(shù)據(jù)包括高度; 所述中央處理器模塊接收所述氣壓計(jì)模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述車載導(dǎo)航系統(tǒng),其特征在于:以所述里程計(jì)信息處理模塊輸出的數(shù)據(jù)對(duì)所述MEMS慣導(dǎo)模塊進(jìn)行校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述車載導(dǎo)航系統(tǒng),其特征在于:所述中央處理器模塊對(duì)所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊與所述MEMS慣導(dǎo)模塊之間的桿臂誤差進(jìn)行消除。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述車載導(dǎo)航系統(tǒng),其特征在于:消除所述桿臂誤差的方法:采用低通濾波器對(duì)高頻桿臂誤差進(jìn)行消除。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述車載導(dǎo)航系統(tǒng),其特征在于:所述低通濾波器包括二階巴特沃斯低通濾波器,離散傳遞函數(shù)為:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述車載導(dǎo)航系統(tǒng),其特征在于:所述中央處理器模塊在得到所述MEMS慣導(dǎo)模塊與所述里程計(jì)信息處理模塊輸出速度差超過(guò)設(shè)定的速度閾值時(shí),則判定MEMS慣導(dǎo)模塊出現(xiàn)故障。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述車載導(dǎo)航系統(tǒng),其特征在于:所述中央處理器模塊在得到所述電子羅盤模塊輸出的俯仰角大于設(shè)定的俯仰角閾值時(shí),則判定所述電子羅盤模塊出現(xiàn)故障。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述車載導(dǎo)航系統(tǒng),其特征在于:所述中央處理器模塊在得到所述氣壓計(jì)模塊單位時(shí)間內(nèi)高度差異超過(guò)高度閾值時(shí),則判定所述氣壓計(jì)模塊出現(xiàn)故障。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述車載導(dǎo)航系統(tǒng),其特征在于:所述中央處理器模塊為所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、所述MEMS慣導(dǎo)模塊、所述里程計(jì)信息處理模塊、所述電子羅盤和所述氣壓計(jì)模塊的輸出分別分配權(quán)重系數(shù);權(quán)重系數(shù)的大小根據(jù)模塊的精度和/或可靠性大小進(jìn)行分配。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述車載導(dǎo)航系統(tǒng),其特征在于:所述中央處理器模塊設(shè)置聯(lián)邦卡爾曼濾波器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障處理及優(yōu)化計(jì)算;所述里程計(jì)信息處理模塊輸出的數(shù)據(jù)作為所述 聯(lián)邦卡爾曼濾波器的參考系。
【文檔編號(hào)】G01C23/00GK103791916SQ201410042460
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】王博, 李冰 申請(qǐng)人:北京融智利達(dá)科技有限公司