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一種基于mems慣導的組合車載導航系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種基于MEMS慣導的組合車載導航系統，包括衛星導航模塊、MEMS慣導模塊；還包括里程計信息處理模塊、電子地圖模塊、存儲模塊、顯示模塊和中央處理器模塊；所述衛星導航模塊、所述MEMS慣導模塊、所述里程計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模塊連接，所述存儲模塊與所述顯示模塊連接。本發明的車載導航系統在衛星信號失鎖情況下依然可以輸出準確的導航信息，具有較高的精度和可靠性。
【專利說明】一種基于MEMS慣導的組合車載導航系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及導航【技術領域】，特別是一種車載導航系統。
【背景技術】
[0002]目前，大部分車輛上均安裝了車載導航儀，這些導航儀主要利用衛星定位模塊進行位置確定，得到的位置信息與電子地圖模塊進行匹配，在電子地圖上進行位置顯示、路徑規劃和導航。這種導航儀主要依賴衛星進行定位，例如GPS、GL0NASS、Galileo和北斗。但這種導航儀存在的一個主要問題是，車輛在城市中行駛時，經常會在鄰近高大建筑物或樹林，或經過隧道時發生衛星信號失鎖，其實質是衛星信號被上述障礙物遮擋，導致這類導航儀無法正常工作。
[0003]為了解決車載導航儀的上述問題，已有技術將慣性導航模塊加入到車載導航儀中。慣性導航模塊利用慣性元件(加速度計)來測量運載體(即車輛)本身的加速度，經過積分和運算得到運載體的速度和位置，從而達到對運載體導航定位的目的。這樣一來，當衛星信號失鎖時，車輛仍可以依賴慣性導航模塊輸出的數據進行導航定位。
[0004]但引入慣性導航模塊進行導航定位仍存在一定的問題:出于成本考慮，車載導航系統中不能采用昂貴的慣性導航模塊，而低成本的慣性導航模塊精度非常低，這就導致車載導航儀在衛星信號失鎖時，輸出的導航定位信息精度低，可靠性低。

【發明內容】

[0005]為了解決現有車載導航儀存在的在衛星信號失鎖時，輸出的導航定位信息精度低、可靠性低的問題，本發明提供了一種基于MEMS慣導的組合車載導航系統。
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007]—種基于MEMS慣導的組合車載導航系統，包括衛星導航模塊、MEMS慣導模塊；還包括里程計信息處理模塊、電子地圖模塊、存儲模塊、顯示模塊和中央處理器模塊；
[0008]所述衛星導航模塊、所述MEMS慣導模塊、所述里程計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模塊連接，所述存儲模塊與所述顯示模塊連接；
[0009]所述衛星導航模塊向所述中央處理器模塊輸出的數據包括:速度和\或位置；
[0010]所述MEMS慣導模塊向所述中央處理器模塊輸出的數據包括:速度、位置、航向和\或俯仰角；
[0011]所述里程計信息處理模塊用于處理里程計信息，向所述中央處理器模塊輸出的數據包括: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據是否有效，并綜合有效數據進行優化計算，向所述電子地圖模塊輸出數據，所輸出的數據包括: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據并與所述存儲模塊存儲的地圖數據進行匹配，得到位置、速度、高度和\或航向數據，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據。
[0015]所述車載導航系統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據包括航向和/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據進行相應處理。
[0017]所述車載導航系統還包括氣壓計模塊；所述氣壓計模塊與所述中央處理器模塊連接；所述氣壓計模塊向所述中央處理器模塊輸出的數據包括高度；
[0018]所述中央處理器模塊接收所述氣壓計模塊輸出的數據進行相應處理。
[0019]以所述里程計信息處理模塊輸出的數據對所述MEMS慣導模塊進行校正。
[0020]所述中央處理器模塊對所述衛星導航模塊與所述MEMS慣導模塊之間的桿臂誤差進行消除。
[0021]采用低通濾波器對高頻桿臂誤差進行消除。
[0022]所述低通濾波器包括二階巴特沃斯低通濾波器，離散傳遞函數為:
【權利要求】
1.一種基于MEMS慣導的組合車載導航系統，包括衛星導航模塊、MEMS慣導模塊；其特征在于:還包括里程計信息處理模塊、電子地圖模塊、存儲模塊、顯示模塊和中央處理器模塊； 所述衛星導航模塊、所述MEMS慣導模塊、所述里程計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模塊連接，所述存儲模塊與所述顯示模塊連接； 所述衛星導航模塊向所述中央處理器模塊輸出的數據包括:速度和\或位置； 所述MEMS慣導模塊向所述中央處理器模塊輸出的數據包括:速度、位置、航向和\或俯仰角； 所述里程計信息處理模塊用于處理里程計信息，向所述中央處理器模塊輸出的數據包括:里程和\或速度； 所述中央處理器模塊用于判斷接收到的數據是否有效，并綜合有效數據進行優化計算，向所述電子地圖模塊輸出數據，所輸出的數據包括: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據并與所述存儲模塊存儲的地圖數據進行匹配，得到位置、速度、高度和\或航向數據，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據。
2.根據權利 要求1所述車載導航系統，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據包括航向和/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據進行相應處理。
3.根據權利要求1所述車載導航系統，其特征在于:還包括氣壓計模塊；所述氣壓計模塊與所述中央處理器模塊連接；所述氣壓計模塊向所述中央處理器模塊輸出的數據包括高度； 所述中央處理器模塊接收所述氣壓計模塊輸出的數據進行相應處理。
4.根據權利要求1所述車載導航系統，其特征在于:以所述里程計信息處理模塊輸出的數據對所述MEMS慣導模塊進行校正。
5.根據權利要求1至3之一所述車載導航系統，其特征在于:所述中央處理器模塊對所述衛星導航模塊與所述MEMS慣導模塊之間的桿臂誤差進行消除。
6.根據權利要求5所述車載導航系統，其特征在于:消除所述桿臂誤差的方法:采用低通濾波器對高頻桿臂誤差進行消除。
7.根據權利要求6所述車載導航系統，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，離散傳遞函數為:
8.根據權利要求1所述車載導航系統，其特征在于:所述中央處理器模塊在得到所述MEMS慣導模塊與所述里程計信息處理模塊輸出速度差超過設定的速度閾值時，則判定MEMS慣導模塊出現故障。
9.根據權利要求2所述車載導航系統，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定的俯仰角閾值時，則判定所述電子羅盤模塊出現故障。
10.根據權利要求3所述車載導航系統，其特征在于:所述中央處理器模塊在得到所述氣壓計模塊單位時間內高度差異超過高度閾值時，則判定所述氣壓計模塊出現故障。
11.根據權利要求3所述車載導航系統，其特征在于:所述中央處理器模塊為所述衛星導航模塊、所述MEMS慣導模塊、所述里程計信息處理模塊、所述電子羅盤和所述氣壓計模塊的輸出分別分配權重系數；權重系數的大小根據模塊的精度和/或可靠性大小進行分配。
12.根據權利要求3所述車載導航系統，其特征在于:所述中央處理器模塊設置聯邦卡爾曼濾波器對接收到的數據進行故障處理及優化計算；所述里程計信息處理模塊輸出的數據作為所述 聯邦卡爾曼濾波器的參考系。
【文檔編號】G01C23/00GK103791916SQ201410042460
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2014年1月28日
【發明者】王博, 李冰 申請人:北京融智利達科技有限公司