專利名稱：陀螺儀在車載gps導航中的應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陀螺儀在車載GPS導航中的應用，屬于車載導航技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著GPS在民用導航、特別是在汽車導航中的應用，GPS導航系統(tǒng)在國民經(jīng)濟中的作用和地位越來越重要，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，導致GPS在某一時間段內(nèi)出現(xiàn)定位錯誤，進而造成GPS無法保證導航的連續(xù)性，影響了整個導航系統(tǒng)的實用性，使得一些要求具有較高定位精度和連續(xù)定位的場合無法使用GPS導航。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供陀螺儀在車載GPS導航中的應用，解決現(xiàn)有在GPS導航系統(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，導致GPS在某一時間段內(nèi)出現(xiàn)定位錯誤，進而造成GPS無法保證導航的連續(xù)性的不足，通過本發(fā)明將陀螺儀應用在車載GPS導航中，利用GPS的長時間精確定位功能和陀螺的短時間精確定位功能，可以大大提高GPS導航在汽車導航中的精確定位功能。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種陀螺儀在車載GPS導航中的應用，包括車載GPS導航系統(tǒng)，其特征是，設置通過串行口與車載GPS導航系統(tǒng)連接的CPU，設置以微型震動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，微型震動傳感器輸出的電壓信號接AD轉(zhuǎn)換器的信號輸入端，AD轉(zhuǎn)換器數(shù)字信號輸出與溫度傳感器共用SPI總線接到與車載GPS連接的CPU上。
CPU采用MCMX31LCVMN4C芯片。 微型震動傳感器提供零點在2. 5V、實際電壓0 5V輸出，采樣間隔用25ms。
微型震動傳感器采用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)有車載GPS導航系統(tǒng)基礎上設置以微型震動傳感器為核心的陀螺儀和CPU，利用陀螺的慣性特性，在任意時刻都可輸出連續(xù)的角度相對差值，在相關(guān)陀螺軟件的支持下，再利用車身距離脈沖計算行走距離，在時間軸上的足夠小的時間內(nèi)，可以描述出汽車行走的軌跡。這樣利用GPS的長時間精確定位功能和陀螺的短時間精確定位功能，可以大大提高GPS導航在汽車導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施例方式
結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明，如圖1所示，本發(fā)明由車載GPS導航系統(tǒng)1，與車載GPS連接的CPU 2以及微型震動傳感器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，微型震動傳感器3采用EWTS86芯片，微型震動傳感器3提供零點在2. 5V、實際電壓0 5V輸出，采樣間隔用25ms。 AD轉(zhuǎn)換器4采用LTC1860芯片；微型震動傳感器3輸出的電壓信號接AD轉(zhuǎn)換器4的信號輸入端，AD轉(zhuǎn)換器4的數(shù)字信號輸出與溫度傳感器5共用SPI 6總線接到與車載GPS 1連接的CPU 2上。
1、積分，梯形，圖形顯示 當采樣時間間隔(t〈m+l>-tm)足夠小的時候，E sm趨向與電壓實際曲線的積分面積，故陀螺儀的采樣時間間隔采用25ms (40Hz)。當正向旋轉(zhuǎn)360度時，記下此時的Sp =E sm，求出正向系數(shù)Kp = 360/Sp ;當反向旋轉(zhuǎn)360度時，記下此時的Sn = E sm，求出反向系數(shù)Kn = 360/Sp。在實際運行時，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前角度。
2、軟件實現(xiàn) 開辟一25ms的定時器，分別計算陀螺工作死區(qū)〈零點上限與下限，零點活動范圍，
零點曲線圖〉，工作正向變比和反向變比。
3、考慮溫度補償 補償原因，溫度影響造成屬性變化較大。
補償算法 二次拋物線抽樣算法Y = K1*X2+K2*X+K3
補償環(huán)節(jié) 零點補償〈零點電壓、零點電壓上限、零點電壓下限> 正向補償〈正向電壓、正向系數(shù)〉 負向補償〈負向電壓、負向系數(shù)〉 三、陀螺儀與GPS導航軟件之間信息的交互 由于在實際應用中，我們不可能將所有的陀螺屬性都測量下來，這就要求陀螺儀軟件具有自學習過程。這種自學習過程要求GPS導航軟件能提供正確的行車軌跡。以下是GPS導航軟件和陀螺儀的交互信息。 1、GPS可信，車速^ 30Km/h，連續(xù)輸出GPS的方位角度。注意GPS信號強度處于臨界狀態(tài)時，判斷條件要增強 A、較正系數(shù)導航軟件輸出方位角，兩次角度差值在〔75度，105度〕之間時，較正陀螺儀系數(shù)； 首次使用時校正陀螺儀系數(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，此時角度可信度能在80%以上，以后用戶轉(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GPS信號，道路匹配，車速^ 30Km/h，6秒內(nèi)陀螺儀輸出角度累計差小于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)彎時修正陀螺儀角度。
3、零點校正 A、車身靜止時〈無距離脈沖 > :當連續(xù)1秒〈20>車身脈沖不發(fā)生變化時作車身靜止的起始條件，此時取當前電壓作零點及其上下限接下7秒若車身繼續(xù)保持靜止，則認為可以進行一次零點校正，該7秒中的前6秒?yún)⑴c統(tǒng)計〈200〉，第7秒〈20>不參與統(tǒng)計，如果車身繼續(xù)靜止，則不再作零點校正了，并作為當前的溫度點的零點記錄到SD卡中。
B、校正時考慮到車身自身停止時，發(fā)動機轉(zhuǎn)動或電源噪聲等其它抖動，將會出現(xiàn)陀螺儀實時電壓震動較大現(xiàn)象，需要采取濾波〈均值X0. 005 = 12. 5mV〉來計算零點。
4、算法實現(xiàn) (1)自動修正溫度零點列表 溫度范圍《-50 =>>99》
開機判斷參數(shù)文件是否存在 a、首次使用參數(shù)文件不存在零點采用當前電壓，上下限《0.995，1.005》；系數(shù)采用20。 b、首次以后參數(shù)文件存在判斷當前溫度點的零點電壓是否存在？不存在=零點采用當前電壓。
(2)自動修正正/反向系數(shù)
系數(shù)初始值默認為20 ;范圍《15， 25》
每轉(zhuǎn)彎一次，修正一次系數(shù)。
(3)計算正反向系數(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
一種陀螺儀在車載GPS導航中的應用，包括車載GPS導航系統(tǒng)，其特征是，設置通過串行口與車載GPS導航系統(tǒng)連接的CPU，設置以微型震動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，微型震動傳感器輸出的電壓信號接AD轉(zhuǎn)換器的信號輸入端，AD轉(zhuǎn)換器數(shù)字信號輸出與溫度傳感器共用SPI總線接到與車載GPS連接的CPU上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陀螺儀在車載GPS導航中的應用，其特征是，CPU采用MC頂X31LCVMN4C芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陀螺儀在車載GPS導航中的應用，其特征是，微型震動傳感器提供零點在2. 5V、實際電壓0 5V輸出，采樣間隔用25ms。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的陀螺儀在車載GPS導航中的應用，其特征是，微型震動傳感器采用EWTS86芯片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陀螺儀在車載GPS導航中的應用，其特征是，AD轉(zhuǎn)換器采用LTC1860芯片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陀螺儀在車載GPS導航中的應用，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載GPS導航中的應用，屬于車載導航技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明在現(xiàn)有車載GPS導航系統(tǒng)基礎上設置以微型震動傳感器為核心的陀螺儀和CPU，利用陀螺的慣性特性，在任意時刻都可輸出連續(xù)的角度相對差值，在相關(guān)陀螺軟件的支持下，再利用車身距離脈沖計算行走距離，在時間軸上的足夠小的時間內(nèi)，可以描述出汽車行走的軌跡。這樣利用GPS的長時間精確定位功能和陀螺的短時間精確定位功能，可以大大提高GPS導航在汽車導航中的精確定位功能。
文檔編號G01C21/28GK101718559SQ200910232589
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者張振 申請人:江蘇尚揚電子科技有限公司