專(zhuān)利名稱(chēng)：陀螺儀在車(chē)載gps導(dǎo)航中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陀螺儀在車(chē)載GPS導(dǎo)航中的應(yīng)用，屬于車(chē)載導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著GPS在民用導(dǎo)航、特別是在汽車(chē)導(dǎo)航中的應(yīng)用，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用和地位越來(lái)越重要，但是，由于GPS接收模塊易受天氣、地形及其它環(huán)境因素影響，導(dǎo)致GPS在某一時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)定位錯(cuò)誤，進(jìn)而造成GPS無(wú)法保證導(dǎo)航的連續(xù)性，影響了整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)用性，使得一些要求具有較高定位精度和連續(xù)定位的場(chǎng)合無(wú)法使用GPS導(dǎo)航。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供陀螺儀在車(chē)載GPS導(dǎo)航中的應(yīng)用，解決現(xiàn)有在GPS導(dǎo)航系統(tǒng)中，由于GPS接收模塊易受天氣、地形及其它環(huán)境因素影B向，導(dǎo)致GPS在某一時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)定位錯(cuò)誤，進(jìn)而造成GPS無(wú)法保證導(dǎo)航的連續(xù)性的不足，通過(guò)本發(fā)明將陀螺儀應(yīng)用在車(chē)載GPS導(dǎo)航中，利用GPS的長(zhǎng)時(shí)間精確定位功能和陀螺的短時(shí)間精確定位功能，可以大大提高GPS導(dǎo)航在汽車(chē)導(dǎo)航中的精確定位功能。 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種陀螺儀在車(chē)載GPS導(dǎo)航中的應(yīng)用，包括車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是，設(shè)置通過(guò)串行口與車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)連接的CPU，設(shè)置以微型震動(dòng)傳感器為核心的陀螺與AD轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器組成的陀螺儀，微型震動(dòng)傳感器輸出的電壓信號(hào)接AD轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器數(shù)字信號(hào)輸出與溫度傳感器共用SPI總線(xiàn)接到與車(chē)載GPS連接的CPU上。
CPU采用MCMX31LCVMN4C芯片。 微型震動(dòng)傳感器提供零點(diǎn)在2. 5V、實(shí)際電壓0 5V輸出，采樣間隔用25ms。
微型震動(dòng)傳感器采用EWTS86芯片。
AD轉(zhuǎn)換器采用LTC1860芯片。
溫度傳感器采用LM70芯片。 本發(fā)明在現(xiàn)有車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)上設(shè)置以微型震動(dòng)傳感器為核心的陀螺儀和CPU，利用陀螺的慣性特性，在任意時(shí)刻都可輸出連續(xù)的角度相對(duì)差值，在相關(guān)陀螺軟件的支持下，再利用車(chē)身距離脈沖計(jì)算行走距離，在時(shí)間軸上的足夠小的時(shí)間內(nèi)，可以描述出汽車(chē)行走的軌跡。這樣利用GPS的長(zhǎng)時(shí)間精確定位功能和陀螺的短時(shí)間精確定位功能，可以大大提高GPS導(dǎo)航在汽車(chē)導(dǎo)航中的精確定位功能。


圖l為本發(fā)明電路框圖； 圖2為本發(fā)明中陀螺儀的電路原理具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，如圖1所示，本發(fā)明由車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)1，與車(chē)載GPS連接的CPU 2以及微型震動(dòng)傳感器3、AD轉(zhuǎn)換器4、溫度傳感器5組成的陀螺儀和SPI總線(xiàn)構(gòu)成；CPU采用MCMX31LCVMN4C芯片；如圖2所示，陀螺儀中溫度傳感器5采用LM70芯片，微型震動(dòng)傳感器3采用EWTS86芯片，微型震動(dòng)傳感器3提供零點(diǎn)在2. 5V、實(shí)際電壓0 5V輸出，采樣間隔用25ms。 AD轉(zhuǎn)換器4采用LTC1860芯片；微型震動(dòng)傳感器3輸出的電壓信號(hào)接AD轉(zhuǎn)換器4的信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器4的數(shù)字信號(hào)輸出與溫度傳感器5共用SPI 6總線(xiàn)接到與車(chē)載GPS 1連接的CPU 2上。
1、積分，梯形，圖形顯示 當(dāng)采樣時(shí)間間隔(t〈m+l>-tm)足夠小的時(shí)候，E sm趨向與電壓實(shí)際曲線(xiàn)的積分面積，故陀螺儀的采樣時(shí)間間隔采用25ms (40Hz)。當(dāng)正向旋轉(zhuǎn)360度時(shí)，記下此時(shí)的Sp =E sm，求出正向系數(shù)Kp = 360/Sp ;當(dāng)反向旋轉(zhuǎn)360度時(shí)，記下此時(shí)的Sn = E sm，求出反向系數(shù)Kn = 360/Sp。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，用Kp或Kn乘電壓變化即得角度的變化值，其與角度初
始值的和即得陀螺儀當(dāng)前角度。
2、軟件實(shí)現(xiàn) 開(kāi)辟一25ms的定時(shí)器，分別計(jì)算陀螺工作死區(qū)〈零點(diǎn)上限與下限，零點(diǎn)活動(dòng)范圍，
零點(diǎn)曲線(xiàn)圖〉，工作正向變比和反向變比。
3、考慮溫度補(bǔ)償 補(bǔ)償原因，溫度影響造成屬性變化較大。
補(bǔ)償算法 二次拋物線(xiàn)抽樣算法Y = K1*X2+K2*X+K3
補(bǔ)償環(huán)節(jié) 零點(diǎn)補(bǔ)償〈零點(diǎn)電壓、零點(diǎn)電壓上限、零點(diǎn)電壓下限> 正向補(bǔ)償〈正向電壓、正向系數(shù)〉 負(fù)向補(bǔ)償〈負(fù)向電壓、負(fù)向系數(shù)〉 三、陀螺儀與GPS導(dǎo)航軟件之間信息的交互 由于在實(shí)際應(yīng)用中，我們不可能將所有的陀螺屬性都測(cè)量下來(lái)，這就要求陀螺儀軟件具有自學(xué)習(xí)過(guò)程。這種自學(xué)習(xí)過(guò)程要求GPS導(dǎo)航軟件能提供正確的行車(chē)軌跡。以下是GPS導(dǎo)航軟件和陀螺儀的交互信息。 1、GPS可信，車(chē)速^ 30Km/h，連續(xù)輸出GPS的方位角度。注意GPS信號(hào)強(qiáng)度處于臨界狀態(tài)時(shí)，判斷條件要增強(qiáng) A、較正系數(shù)導(dǎo)航軟件輸出方位角，兩次角度差值在〔75度，105度〕之間時(shí)，較正陀螺儀系數(shù)； 首次使用時(shí)校正陀螺儀系數(shù)； 校正方法左右各轉(zhuǎn)兩周〈8*90度 >，即每次90度左右(在〔75度，105度〕之間
即可)的角度轉(zhuǎn)彎，左轉(zhuǎn)彎八次，右轉(zhuǎn)彎八次，此時(shí)角度可信度能在80%以上，以后用戶(hù)轉(zhuǎn)
彎次數(shù)越多，校正系數(shù)的次數(shù)也越多，角度也就越可信。 B、校正角度GPS每次輸出方位角度，陀螺儀都校正自身偏差。 2、無(wú)GPS信號(hào)，道路匹配，車(chē)速^ 30Km/h，6秒內(nèi)陀螺儀輸出角度累計(jì)差小于l度，
4校正陀螺儀角度，校正后一分鐘內(nèi)不再校正。
目的避免變道及轉(zhuǎn)彎時(shí)修正陀螺儀角度。
3、零點(diǎn)校正 A、車(chē)身靜止時(shí)〈無(wú)距離脈沖 > :當(dāng)連續(xù)1秒〈20>車(chē)身脈沖不發(fā)生變化時(shí)作車(chē)身靜止的起始條件，此時(shí)取當(dāng)前電壓作零點(diǎn)及其上下限接下7秒若車(chē)身繼續(xù)保持靜止，則認(rèn)為可以進(jìn)行一次零點(diǎn)校正，該7秒中的前6秒?yún)⑴c統(tǒng)計(jì)〈200〉，第7秒〈20>不參與統(tǒng)計(jì)，如果車(chē)身繼續(xù)靜止，則不再作零點(diǎn)校正了，并作為當(dāng)前的溫度點(diǎn)的零點(diǎn)記錄到SD卡中。
B、校正時(shí)考慮到車(chē)身自身停止時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或電源噪聲等其它抖動(dòng)，將會(huì)出現(xiàn)陀螺儀實(shí)時(shí)電壓震動(dòng)較大現(xiàn)象，需要采取濾波〈均值X0. 005 = 12. 5mV〉來(lái)計(jì)算零點(diǎn)。
4、算法實(shí)現(xiàn) (1)自動(dòng)修正溫度零點(diǎn)列表 溫度范圍《-50 =>>99》
開(kāi)機(jī)判斷參數(shù)文件是否存在 a、首次使用參數(shù)文件不存在零點(diǎn)采用當(dāng)前電壓，上下限《0.995，1.005》；系數(shù)采用20。 b、首次以后參數(shù)文件存在判斷當(dāng)前溫度點(diǎn)的零點(diǎn)電壓是否存在？不存在=零點(diǎn)采用當(dāng)前電壓。
(2)自動(dòng)修正正/反向系數(shù)
系數(shù)初始值默認(rèn)為20 ;范圍《15， 25》
每轉(zhuǎn)彎一次，修正一次系數(shù)。
(3)計(jì)算正反向系數(shù)的可信度 OIdPereent = 0. 8即歷史系數(shù)占80 % ，新系數(shù)占20 %
Kn = 1—K〈n—l》0idPereent ;KO = 1 ;〃可信度計(jì)算
〃1次=20%〃4次=59. 04%〃5次=67. 232%〃6次=73. 7856%〃7次=79. 0285%〃8次=83. 2228%〃10次==89. 2626%〃11次==91. 4101%〃20次==98. 8471%〃30次==99. 8762%〃40次==99. 9867%。
權(quán)利要求
一種陀螺儀在車(chē)載GPS導(dǎo)航中的應(yīng)用，包括車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是，設(shè)置通過(guò)串行口與車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)連接的CPU，設(shè)置以微型震動(dòng)傳感器為核心的陀螺與AD轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器組成的陀螺儀，微型震動(dòng)傳感器輸出的電壓信號(hào)接AD轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器數(shù)字信號(hào)輸出與溫度傳感器共用SPI總線(xiàn)接到與車(chē)載GPS連接的CPU上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陀螺儀在車(chē)載GPS導(dǎo)航中的應(yīng)用，其特征是，CPU采用MC頂X31LCVMN4C芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陀螺儀在車(chē)載GPS導(dǎo)航中的應(yīng)用，其特征是，微型震動(dòng)傳感器提供零點(diǎn)在2. 5V、實(shí)際電壓0 5V輸出，采樣間隔用25ms。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的陀螺儀在車(chē)載GPS導(dǎo)航中的應(yīng)用，其特征是，微型震動(dòng)傳感器采用EWTS86芯片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陀螺儀在車(chē)載GPS導(dǎo)航中的應(yīng)用，其特征是，AD轉(zhuǎn)換器采用LTC1860芯片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陀螺儀在車(chē)載GPS導(dǎo)航中的應(yīng)用，其特征是，溫度傳感器采用LM70芯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陀螺儀在車(chē)載GPS導(dǎo)航中的應(yīng)用，屬于車(chē)載導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明在現(xiàn)有車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)上設(shè)置以微型震動(dòng)傳感器為核心的陀螺儀和CPU，利用陀螺的慣性特性，在任意時(shí)刻都可輸出連續(xù)的角度相對(duì)差值，在相關(guān)陀螺軟件的支持下，再利用車(chē)身距離脈沖計(jì)算行走距離，在時(shí)間軸上的足夠小的時(shí)間內(nèi)，可以描述出汽車(chē)行走的軌跡。這樣利用GPS的長(zhǎng)時(shí)間精確定位功能和陀螺的短時(shí)間精確定位功能，可以大大提高GPS導(dǎo)航在汽車(chē)導(dǎo)航中的精確定位功能。
文檔編號(hào)G01C21/28GK101718559SQ200910232589
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者張振 申請(qǐng)人:江蘇尚揚(yáng)電子科技有限公司