CN2518079Y - 多功能车载卫星导航系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车载卫星导航系统,尤其是一种根据GPS卫星定位系统提供的近地定位及时间数据和存储于设备中的地图数据对汽车进行导航,同时具有汽车音响功能,可以播放CD、VCD、MP3的多功能车载卫星导航系统,其硬件部分包括:主机、GPS天线、惯性导航设备、遥控器、CD机,其特征在于:集主机、显示屏幕、音响输出部分为一体,便于携带和安装并且可以与标准外围输入输出设备广泛兼容。

Description

多功能车载卫星导航系统

所属技术领域

本发明涉及一种车载卫星导航系统，尤其是一种根据GPS卫星定位系统提供的近地定位及时间数据和存储于设备中的地图数据对汽车进行导航，同时具有汽车音响功能，可以播放CD、VCD、MP3的多功能车载卫星导航系统。

背景技术

近几年来，国外车载GPS导航产业发展很快，普及率迅速提高，技术和功能也越来越完善。日本的车载GPS导航仪水平在全世界处于领先地位，短短五、六年时间，产品上了几个档次，代表了该产品的发展方向。显示屏从单色、彩色到现在的高分辨率、宽屏、多画面显示；信息量从只存公路网信息到现在的旅游、交通、企业、服务信息、电话号码、甚至住宅的门牌号码的位置，地理信息十分丰富；外存从原来的光盘到现在的DVD；定位手段从单独用GPS定位到GPS和惯导系统组合定位；用途从只能定位导航到把电视、玩游戏、听CD等学习娱乐功能综合在一起的汽车多媒体系统。

目前，GPS导航产品的技术还在不断发展，正在成为通讯和城市交通管理网络中的一部分。它可实时动态地将交通情况投影到屏幕上，自动为司机规划出最佳行车路线，可有效缓解城市交通堵塞状况。

当今，国内外研发的车载GPS导航产品主要存在以下问题：1.现有的车载GPS导航产品多为分体式设计，即主机和外设分开设置，不便于携带和安装；2.现有的车载GPS导航产品多采用专用总线方式，难以与更广泛的标准外设如CD、DVD兼容。

发明的内容

本发明的目的是提供一种集主机、显示屏幕、音响输出部分为一体的便于携带和安装的多功能车载卫星导航系统。

本发明的另一个目的是提供一种可以与标准外围输入输出设备广泛兼容，便于扩展外围设备的多功能车载卫星导航系统。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：

本发明的硬件部分包括：主机、GPS天线、惯性导航设备、车速表、遥控器、CD机。其中GPS天线、惯性导航设备、车速表和CD机分别与主机连接。

主机部分包括：

一个中央处理单元(CPU)；

一个GPS模块，能够通过GPS天线接收GPS卫星定位系统提供的汽车方位数据，输出经接口电路连接至中央处理单元；

一个存储地图数据的多媒体控制器(MMC)卡与中央处理单元连接；

一动态随机存取存储器(SDRAM)与中央处理单元连接；

一USB HOST控制器与中央处理单元连接；

一扬声器通过语音解码芯片与中央处理单元连接；

一程序存储器与中央处理单元连接；

一数据存储器与中央处理单元连接；

一显示器与中央处理单元连接；

一红外端口与中央处理单元连接；

一惯性导航设备/GSM模块与中央处理单元连接，使用时可在惯性导航设备和GSM模块间切换，GSM模块接口支持全双工的外围设备的连接，如调制解调器，可以实现主机之间的通讯；

一触摸屏与中央处理单元连接；

一键盘与中央处理单元连接。

本发明采用嵌入式软件进行开发，硬件为独立开发的主板，利用基于MMC存储卡和CDROM的数字地图数据库，结合GPS定位技术和角速度及速度航位推算技术，借助地图匹配技术和路径规划，引导算法把当前车辆位置和目的地位置以图标形式显示在电子地图上。可以根据需要为用户选择最佳的行车路线，并根据该路线以语音提示和图像方式为司机进行自动导航。同时，还考虑到司机在行车过程中休息和娱乐方面的需要，实现了CD、VCD、MP3播放等娱乐功能。允许用户用遥控器、触摸屏和面板按键进行人机交互。该系统精密组合硬件设计和先进的算法，充分考虑了系统在产品化过程中对车载导航系统的性能和成本方面的要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

图1是本发明的多功能车载卫星导航系统的结构框图；

图2是本发明的多功能车载卫星导航系统的主机的后视图；

图3是本发明的多功能车载卫星导航系统的主机的主视图；

图4是本发明的多功能车载卫星导航系统的主机的电路原理框图；

图5是本发明的多功能车载卫星导航系统的主机的电路连接图；

图6是本发明的多功能车载卫星导航系统的遥控器的原理框图；

图7是本发明的惯性导航系统的路径推算原理图；

图8是本发明的多功能车载卫星导航系统的工作流程图；

具体实施例

如图1、4所示，本发明硬件部分包括：主机、GPS模块、惯性导航设备、遥控器、CD机。其中GPS天线、惯性导航设备和CD机分别与主机连接。

如图2、3所示为多功能车载卫星导航系统的主视图和后视图，该多功能车载卫星导航系统的主机、显示器和音响输出部分集成在一个机箱中形成一个整合的单机系统，更便于携带和安装。

如图4、5所示，主机部分包括：

一个中央处理单元SA-1110(CPU)；

一个GPS模块，能够接收GPS卫星定位系统提供的汽车方位数据，输出经接口电路连接至中央处理单元的串口3；

一个存储地图数据的多媒体控制器(MMC)卡与中央处理单元连接；

一动态随机存取存储器(SDRAM)与中央处理单元连接；

一USB HOST控制器ITE8152与中央处理单元连接；

一语音解码芯片UDA1341与中央处理单元连接；

一32MB的程序存储器NORFLASH与中央处理单元连接；

一32MB的数据存储器NAND FLASH与中央处理单元连接；

一640X480点阵的TFT液晶显示器与中央处理单元连接；

一惯性导航设备/GSM模块与中央处理单元的串口1连接，使用时可在惯性导航设备和GSM模块间切换，GSM模块接口支持全双工的外围设备的连接，如调制解调器，可以实现主机之间的通讯；

一红外端口与中央处理单元的串口2连接；

一触摸屏通过A/D转换器与中央处理单元的串口4连接；

一键盘与中央处理单元连接；

如图6所示，遥控器除有按键外，还带有触摸屏和触摸笔，可以直接从遥控器输入触摸信息，使用户操作更方便。遥控器上按键通过红外收发模块与主机交换信息。遥控器上触摸信号通过外接连线与主机交换信息。

CD机与主机采用USB或1394接口方式便于连接和使用。

本发明多功能车载卫星导航系统的工作过程如下：

系统开机后完成初始化，CPU通过串行异步通信口连接GPS模块和航位推算模块。由GPS天线接收的卫星信息输入到主机的GPS模块，经解码后的信号事先存有精确中国地图和交通图的存储器(MMC卡或CDROM)进行对比，GPS模块与航位推算模块提供的推算数据进行融合处理，每秒均给出当前车辆经纬度，即使在卫星信号受遮挡时仍能给出当前经纬度，并由此计算出该点的地图坐标。其中航位推算的原理如下： $x_n=x_0+\underset{i=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i\cos {\mathrm{\θ}}_i$ $y_n=y_0+\underset{i=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i\sin {\mathrm{\θ}}_i$ ${\mathrm{\θ}}_n=\underset{i=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_i$ 其中，(x₀，y₀)是t₀时刻车辆的初始位置，即GPS卫星在t₀时刻提供的位置值。d_i是行驶距离或t_n-1到t_n的位移量(由速度传感器与t_n-t₁的时间共同求出)；是位移向量的方向(取向)；ω_i是由角速度传感器测出的等时间间隔的角速度。其原理图如图7所示。

本发明的多功能车载卫星导航系统可以根据GPS模块和控制程序中的航位推算模块的数据处理结果，在液晶屏幕上显示车辆的位置、运行速度和方向，并能实时地提供环境信息(如：城镇、道桥、路口等)，可以根据需要把地图的视野放大或缩小，还能增加新的环境信息存储。本发明设有的语音器由扬声器和声音解码芯片UDA1341构成，能在计算机控制下自动地、适时地发出声音，预告前方的交通环境信息。惯性导航系统(即角速度传感器和速度传感器)是为解决车辆在穿越地下通道、树荫、密集楼群时收不到卫星信号的问题，目前已有成熟的OEM部件供选用。汽车电源供给本导向仪的电能，可以保证正常工作。实现流程如图8所示。

Claims (8)

1.一种多功能车载卫星导航系统，包括：主机、GPS天线、惯性导航设备、车速表、遥控器、CD机，其中GPS天线、惯性导航设备、车速表和CD机分别与主机连接，其特征在于：

主机部分包括：

一个中央处理单元(CPU)；

一个GPS模块，能够通过GPS天线接收GPS卫星定位系统提供的汽车方位数据，输出经接口电路连接至中央处理单元；

一个存储地图数据的多媒体控制器(MMC)卡与中央处理单元连接；

一动态随机存取存储器(SDRAM)与中央处理单元连接；

一USB HOST控制器与中央处理单元连接；

一扬声器通过语音解码芯片与中央处理单元连接；

一程序存储器与中央处理单元连接；

一数据存储器与中央处理单元连接；

一显示器与中央处理单元连接；

一红外端口与中央处理单元连接；

一惯性导航设备/GSM模块与中央处理单元连接；

一触摸屏与中央处理单元连接；

一键盘与中央处理单元连接。

2.根据权利要求1所述的多功能车载卫星导航系统，其特征在于：所述的主机的各部件都集成制造在一个机箱装置中，便于携带和安装。

3.根据权利要求1所述的多功能车载卫星导航系统，其特征在于：所述的接口控制器为USB HOST控制器ITE8152。

4.根据权利要求3所述的多功能车载卫星导航系统，其特征在于：所述的USBHOST接口控制器可连接CD驱动器。

5.根据权利要求1所述的多功能车载卫星导航系统，其特征在于：所述的惯性导航设备/GSM模块连接在中央处理器的串口1上。

6.根据权利要求1所述的多功能车载卫星导航系统，其特征在于：所述的中央处理器为32位SA1110CPU。

7.根据权利要求1所述的多功能车载卫星导航系统，其特征在于：所述的显示器为640X480点阵的TFT液晶显示器。

8.根据权利要求1所述的多功能车载卫星导航系统，其特征在于：所述的语音解码芯片为UDA 1341。

Images