基于北斗导航的车载系统技术方案

本发明专利技术专利涉及载具的系统，具体涉及基于北斗导航的车载系统，包括：北斗BDS接收器，北斗BDS接收器用于定位车辆信息；陀螺仪模块，陀螺仪模块用于获取车辆姿态信息；电子罗盘，电子罗盘用于获取车辆方位信息；车载电子控制单元，车载电子控制单元用于获取车辆实时车速；微控制器，微控制器与北斗BDS接收器通信连接用于解析定位车辆信息，微控制器与陀螺仪模块通信连接用于解析车辆姿态信息；微控制器与电子罗盘通信连接用于解析车辆方位信息。通过采用本系统实现实时数据采集和数据解析、融合等功能，结构简单，能够对导航信息实时处理和提供准确导航信息，系统的测试取得了较好的效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
基于北斗导航的车载系统


[0001]本专利技术专利涉及载具的系统，具体涉及基于北斗导航的车载系统。

技术介绍

[0002]基于全球导航卫星系统(GNSS)/SINS的应用将是现在、也是未来导航技术的发展趋势。组合导航技术具有良好的互补性，不仅克服了惯导系统的误差长期积累的缺点，而且在GNSS信号受到遮挡时组合导航系统能够提供准确的位置等信息。因此，研究基于BDS的组合导航系统具有很高的价值。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于北斗导航的更好、定位更为准确的车载系统。
[0004]为了实现上述目的，本申请采用的技术方案是基于北斗导航的车载系统，包括：
[0005]北斗BDS接收器，所述北斗BDS接收器用于定位车辆信息；
[0006]陀螺仪模块，所述陀螺仪模块用于获取车辆姿态信息；
[0007]电子罗盘，所述电子罗盘用于获取车辆方位信息；
[0008]车载电子控制单元，所述车载电子控制单元用于获取车辆实时车速；
[0009]微控制器，所述微控制器与所述北斗BDS接收器通信连接用于解析定位车辆信息，所述微控制器与陀螺仪模块通信连接用于解析车辆姿态信息；所述微控制器与电子罗盘通信连接用于解析车辆方位信息。
[0010]具体的，所述陀螺仪模块包括姿态传感器，该姿态传感器为六轴传感器模块。
[0011]具体的，所述电子罗盘包含用于进行获取轨迹信息的三轴电磁计，所述微控制器接收所述轨迹信息进行轨迹推算。
[0012]具体的，所述微控制器解析北斗BDS接收器获取的定位车辆信息是否有效，当无效时进行所述的轨迹推算。
[0013]具体的，所述轨迹推算后得到定位数据包，微控制器根据所述定位数据包对车辆进行导航。
[0014]具体的，所述微控制器解析北斗BDS接收器获取的定位车辆信息得到定位数据包，微控制器根据所述定位数据包对车辆进行导航。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]通过采用本系统利用BDS接收器、陀螺仪模块、电子罗盘等传感器以及实现实时数据采集和数据解析、融合等功能，结构简单，能够对导航信息实时处理和提供准确导航信息，系统的测试取得了较好的效果。
附图说明
[0017]图1为本基于北斗导航的车载系统的示意图；
[0018]图中标记：北斗BDS接收器1、陀螺仪模块2、电子罗盘3、车载电子控制单元4、微控
制器5
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本专利技术。
[0020]参照图1，基于北斗导航的车载系统，包括北斗BDS接收器1、陀螺仪模块2、电子罗盘3、车载电子控制单元4和微控制器5。
[0021]所述北斗BDS接收器1用于定位车辆信息；所述陀螺仪模块2用于获取车辆姿态信息；所述电子罗盘3用于获取车辆方位信息；所述车载电子控制单元4用于获取车辆实时车速；所述微控制器5与所述北斗BDS接收器1通信连接用于解析定位车辆信息，所述微控制器5与陀螺仪模块2通信连接用于解析车辆姿态信息；所述微控制器5与电子罗盘3通信连接用于解析车辆方位信息。
[0022]具体的是，微控制器5选择了ARM的一种基于Cortem—M4微处理器STM32F407，其主要优点是高性能、高安全、低功耗，配备了的USART、CAN通信、I2C总线等资源，满足了本系统设计的需要。控制器主要负责通过USART接收和解析北斗定位信息、I2C总线驱动程序读取电子罗盘3和陀螺仪模块2的信息以及CAN通信通过车载电子控制单元4(electronicscontrolunit)获取实时车速，同时融合BDS和惯性导航的数据，得出精确的时间、经度和纬度等信息，最后通过B4G(Beyond4G)网络上传信息至服务器。
[0023]北斗BDS接收器1主要为组合导航仪提供经纬度、车速、航向角和时间等信息，与SINS系统一同完成组合导航仪数据的计算。北斗BDS接收器1在上电后，会主动搜寻北斗卫星信号，然后通过串口将定位信息发送至微控制器5。本次定位采用差分定位，消除了卫星时钟、星历误差和电离层、对流层的延迟，进一步提高定位的精度，组合导航仪的结果更加精准。
[0024]电子罗盘3选用三轴电磁计HMC5983，一种被广泛用于磁场检测的高集成模块。其具有以下特性:数据的输出带有温度补偿、输出最大速率220Hz(I2C接口)、能够实现2mGs的分辨率(
±
8Gs的磁场)。HMC5983模块的作用主要是采集航向角，以修复组合导航系统航向角误差。HMC5983模块与STM32F407芯片之间通过I2C总线来完成通信，I2C总线是全双工通信，主要是用于与外部的设备进行通信，由SDA数据线和SCL始终线组成，可发送数据和接收数据。
[0025]北斗BDS接收器1的频率为5Hz，惯导器件模块的频率为40Hz，电子罗盘3修复陀螺仪模块2累计误差，车载电子控制单元4通过CAN总线通信获取实时车速，修复北斗BDS接收器1无信号时的车速估计值。当系统上电后，各个模块开始工作，当卫星数据有效时，直接提取卫星数据中有用的信息构成定位数据包；当卫星数据无效时，利用前一时刻定位数据包和当前的惯性器件进行航迹估算，然后通过大地坐标系与平面直角坐标系进行经纬度坐标的转换，构造定位数据包，经卡尔曼滤波，最后通过B4G按需上传或共享自身数据至指定服务器或云储存器。
[0026]上述的定位数据包经过卡尔曼滤波得到B4G数据。
[0027]1)预测状态方程是根据系统状态变量k－1时刻的最优值和系统输入计算出k时刻系统预测值，即
[0028]X
k|k
‑1＝F
k
X
k
‑
1|k
‑1+B
k
U
k
ꢀꢀꢀ
(1)
[0029]式中，X
k|k
‑1为利用k－1时刻预测的当前状态结果；X
k－1|k－1
为k－1时刻最优值；F
k
为作用在X
k－1|k－1
状态下的变换矩阵；B
k
为作用在控制量上的变换矩阵；U
k
为当前状态的控制增益，一般为0。
[0030]2)预测协方差方程是根据k－1时刻系统协方差矩阵预测k时刻系统协方差，即
[0031][0032]式中，P
k|k－1
为k时刻系统协方差矩阵；P
k－1|k－1
为k－1时刻系统协方差矩阵；Q
k
为系统过程噪声的协方差。
[0033]3)卡尔曼增益方程是根据协方差矩阵预测值计算卡尔曼增益，即
[0034][0035]式中，K
k
为卡尔曼增益；H
k
为对象的预测矩阵；R
k
为对象测量噪声的协方差矩阵，它是一个数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于北斗导航的车载系统，其特征在于，包括：北斗BDS接收器，所述北斗BDS接收器用于定位车辆信息；陀螺仪模块，所述陀螺仪模块用于获取车辆姿态信息；电子罗盘，所述电子罗盘用于获取车辆方位信息；车载电子控制单元，所述车载电子控制单元用于获取车辆实时车速；微控制器，所述微控制器与所述北斗BDS接收器通信连接用于解析定位车辆信息，所述微控制器与陀螺仪模块通信连接用于解析车辆姿态信息；所述微控制器与电子罗盘通信连接用于解析车辆方位信息。2.如权利要求1所述的基于北斗导航的车载系统，其特征在于，所述陀螺仪模块包括姿态传感器，该姿态传感器为六轴传感器模块。3.如权利要求1所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪松，黄力刚，李勇，周泽波，张选，
申请(专利权)人：成都天合智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：