一種基于手機設計的傳感器輔助車載定位系統技術方案

一種基于手機設計的傳感器輔助車載定位系統，包括無線通信單元，其特征在于：所述傳感器輔助車載定位系統還包括一個GPS單元和傳感器單元，所述無線通信單元與傳感器單元采用12C接口傳輸數據；所述無線通信單元通過GSM/3G網絡接收GPS單元信息，所述無線通信單元通過GSM/3G網絡傳輸數據給服務器或用戶手機。當車載GPS“失鎖”后，通過一種簡單實用的計算方法綜合判斷傳感器采集的車輛狀態信息而實現較小誤差的定位。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及車載定位系統，具體地涉及一種基于手機設計的傳感器輔助車載定位系統。
技術介紹
GPS (Global Postitioning System,全球定位系統)基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛星的數據就可計算出接收機的精確位置信息。隨著GPS技術的成熟，基于GPS信號的各種手持式、車載式、PDA等形式的定位導航系統被廣泛應用，但目前市場的定位系統及終端的弊病也日益顯露，GPS也有其局限性，如在衛星信號微弱，或者環境限制無法獲取足夠的衛星信息等情況下，則無法完成定位。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是針對上述現有技術中的不足，提供一種可在衛星信號極弱或無法獲取衛星信號的隧道，高架橋下，城市高建筑群，峽谷，樹林等出現“失鎖”的情況下，仍能實現較小誤差的一種基于手機設計的傳感器輔助車載定位系統。為解決上述技術問題，本技術的技術方案是一種基于手機設計的傳感器輔助車載定位系統，包括無線通信單元，其特征在于所述傳感器輔助車載定位系統還包括傳感器和一個GPS單元，所述無線通信單元與傳感器采用12C接口傳輸數據；所述無線通信單元通過GSM/3G網絡接收GPS單元信息，所述無線通信單元通過GSM/3G網絡傳輸數據給服務器或用戶手機。所述無線通信單元包括一主天線和一移動通信模塊。所述GPS單元包括GPS天線和GPS模塊。所述傳感器包括陀螺儀傳感器、加速計傳感器、磁力計傳感器和高度計傳感器。本技術的有益效果是使用攜帶GPS系統的手機，放于車輛內，利用衛星信號進行實時定位并上報移動通信模塊(主控臺)，在衛星信號極弱或無法獲取衛星信號的隧道，高架橋下，城市高建筑群，峽谷，樹林等環境中，會出現“失鎖”的情況，使得GPS無法工作，使得需要了解此車輛具體位置的移動通信模塊(主控臺)無法獲知其實時的位置信息，造成一定困難。本新型利用多種傳感器獲取汽車實時運動狀態信息，在車載GPS “失鎖”后，通過一種簡單實用的計算方法綜合判斷傳感器采集的車輛狀態信息而實現較小誤差的定位，具有較好的應用方向和意義。附圖說明圖I為本系統的功能模塊圖。圖2為本新型具體實施坐標圖。其中I無線通信單元；10、移動通信模塊；11、12C接口； 12、主天線；2、GPS 單元；21、GPS 模塊；22、GPS 天線；31、陀螺儀傳感器；32、加速計傳感器；33、磁力計傳感器；34、高度計傳感器；4、服務器或用戶手機；S、車輛。具體實施方式以下結合附圖通過實施例詳細介紹此方案的技術實現過程。如圖I所示，一種基于手機設計的傳感器輔助車載定位系統，包括無線通信單元UGPS單元2和陀螺儀傳感器31、加速計傳感器32、磁力計傳感器33、高度計傳感器34，無線通信單元I包括移動通信模塊10和主天線12，GPS單元2包括GPS模塊21 和GPS天線22，在衛星信號強時，GPS單元2接收衛星定位數據，通過GSM/3G網絡把數據傳輸到無線通信單元1，然后經過數據分析處理，由移動通信模塊通過GSM/3G網絡把數據傳輸給服務器或用戶4。當衛星信號極弱或無法獲取時，由若干傳感器輔助定位，如由陀螺儀傳感器31通過采集車輛相對原方向的轉向角度的信息發送給無線通信單元1，由移動通信模塊10 (主控臺)計算當前的方向偏移量來判斷車輛的運動狀態；加速計傳感器32，通過測量車輛在三軸空間所受到的加速度，從而判斷其運動狀態。加速計傳感器32采集的模擬量發送給無線通信單元1，由移動通信模塊10 (主控臺)計算當前的加速度大小來判斷車輛的運動狀態；磁力儀傳感器33，通過采集地球南北極磁力線，判斷出準確的地理南北極方向，且在系統中建立坐標參考系，采集的信息發送給無線通信單元1，由移動通信模塊10 (主控臺)判斷車輛運動相對于地球經緯度的運動方向和偏移量；高度計傳感器34，以海平面作為參考點，采集車輛所處環境的大氣壓，采集的信息發送給無線通信單元1，由移動通信模塊10 (主控臺)計算得到車輛所處精確的海拔高度和運動狀態。移動通信模塊10經過綜合分析得出的數據，通過GSM/3G網絡把數據傳輸給服務器或用戶4。上述所有傳感器均采用I2C接口與無線通信單元I相連，完成數據傳輸。結合圖I、圖2，以陀螺儀傳感器31采用ST的L3G4200D，加速計傳感器32采用ST的LIS3DH,磁力儀傳感器33采用Freescale的MAG3100,高度計傳感器34采用Freescale的MPL3115A2，無線通信單元I和GPS單元2采用MTK的3G smartphone智能機平臺為例，描述詳細過程車輛S，其從起始點a開始運動，在O點GPS單元2“失鎖”，b點GPS單元2重新工作。坐標系的建立參考磁力計傳感器33標識的南北極，位置O為原點，X軸代表地理經度，Y軸代表地理緯度。在位置O之前由GPS模塊21定位經緯度，車輛S運動軌跡用實體線標識，在O時由于GPS單元2無法正常工作，車輛S出現位置漂移或進入“失鎖”狀態，無法得到O點與b點之間的位置，其實際運動軌跡用虛線標識。箭頭方向為車輛S瞬時運動方向，即車體方向。步驟1，先考慮O點之前的運動情況，要利用已知運動軌跡計算出車輛S的平均速度；由于車輛S不規則運動，取其中一小段，如圖位置d，e之間，可近似認為是直線運動，可通過已知GPS位置信息計算出d，e的實際距離，并且時間差已知，如此可計算出車輛S的速度；重復取多段可近似直線的軌跡，如上述計算出車輛S的速度，將所有速度取平均值，可得出車輛S較長時間內的平均速度V。步驟2，考慮O點后車輛S的運動狀態由傳感器采集。磁力計傳感器33需經過校準，使磁力計傳感器33原始位置和車體一致，在車體方向改變時，磁力計傳感器33可得出車體運行方向與地理南北極的角度信息，可建立起坐標參考系。如圖2，0點后車輛S沿OA方向做近似直線運動，由磁力計傳感器33讀出其與緯度偏移量為角度n，在此運動過程中，由前面得出的V，由加速計得到計入誤差量的速度為V土 Λ V乘以運動時間，得到實際運動距離，結合已知O點“失鎖”時的經緯度信息，已知了上述條件，可計算出在車輛S的實時經緯度信息。近似直線運動的判斷依據由陀螺儀傳感器31和磁力計傳感器33共同提供，在此運動過程中，陀螺儀感器31不斷檢測車輛S與原運動方向OA的偏向，做為一個隨時間遞增的累積角度偏移量nl ;磁力儀傳感器33不斷檢測車輛S與地理南北極的偏向，因已知原OA角度n，則可得到其車輛S與原運動方向OA的偏向，作為一個隨時間變化的瞬態角度偏移量n2 ;當nl和n2同時滿足達到一定值(此處可設為10° )，可認為車輛S不再做近似直線運動，如圖2，在運動到臨界位置f時，偏移量nl，n2同時到達15°。O和f之間的經緯度由前述方法求得。考慮f之后車輛S的運動，此時將f作為坐標原點建立同樣的坐標系,方法和步驟2相同，直到下一個臨界位置點f2，之間的經緯度計算方法和各種應用條件不變。如圖2根據運算結果可描繪出車輛S的運動軌跡。直到車輛S到達位置b，GPS單元2進入正常工作狀態。加速計傳感器32作為判斷車輛S是否保持運動的條件，在O點之前加速計得到的時間平均值和O點之后得到的時間平均值比較，根據步驟I得到的速度V，計入誤差量Λ V得到O點后的相對速度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于手機設計的傳感器輔助車載定位系統，包括無線通信單元，其特征在于：所述傳感器輔助車載定位系統還包括傳感器和一個GPS單元，所述無線通信單元與傳感器采用12C接口傳輸數據；所述無線通信單元通過GSM/3G網絡接收GPS單元信息，所述無線通信單元通過GSM/3G網絡傳輸數據給服務器或用戶手機。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：何寧寧，
申請(專利權)人：深圳市迪思通信設備設計有限公司，
類型：實用新型
國別省市：