專利名稱：車輛定位導航裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種車輛定位導航裝置，屬于智能運輸系統(tǒng)(以下簡稱ITS)和GSM/GPRS無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領域，特別涉及汽車衛(wèi)星導航技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
自20世紀90年代以來，電子信息技術(shù)越來越多地進入交通運輸部門，并逐漸形成一個嶄新的工程領域，即智能運輸系統(tǒng)(Intelligent Transportation System)，簡稱ITS。所謂智能運輸系統(tǒng)，就是通過采用先進的電子技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)等高新技術(shù)，對傳統(tǒng)的交通運輸系統(tǒng)及管理體制進行改造，從而形成一種信息化、智能化、社會化的新型現(xiàn)代交通系統(tǒng)。ITS強調(diào)的是運輸設備的系統(tǒng)性、信息交流的交互性、以及服務的廣泛性。
由于ITS是將出行者、道路和交通運輸工具三者作為一個整體系統(tǒng)來綜合考慮，因此使交通運輸基礎設施得以發(fā)揮最大效能，車輛堵塞和交通擁擠得到有效解決，出行者的安全度和舒適度得到明顯改善，并通過節(jié)約能源和保護環(huán)境使全社會獲得巨大的社會經(jīng)濟效益。國內(nèi)現(xiàn)有的車輛自導航系統(tǒng)，主要是在現(xiàn)有工業(yè)控制板(如PC104工控板)的基礎上，增加無線通訊模塊和衛(wèi)星定位模塊，再加上其他外圍設備組成自導航系統(tǒng)。或者利用掌上電腦，在掌上電腦上安裝軟件組成自導航系統(tǒng)。這樣做的好處是開發(fā)周期短，在一個成熟的硬件設備上直接進行軟件開發(fā)，不用調(diào)試硬件設備，了解了硬件設備的性能指標后，就可以進行軟件開發(fā)，成功的可能性較大，形成產(chǎn)品的周期短，在小批量是產(chǎn)品成本相對較低。這樣做也有其較明顯的缺點，一是硬件母體已確定，設備功能拓展性不強；二是集成度不高，體積較大，不符合嵌入式系統(tǒng)的要求。三是功能特點不明顯，工業(yè)控制板是為工業(yè)用途而設計的，用于自導航的控制部分在功能上大打折扣，影響其性能發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種車輛定位導航裝置，從芯片集入手，充分考慮導航系統(tǒng)的特點及要求，選擇專用芯片，系統(tǒng)集成度高，體積小，嵌入式系統(tǒng)優(yōu)勢明顯，硬件、軟件可協(xié)同開發(fā)，以增強系統(tǒng)功能，成本易于控制，擴展性好。
本發(fā)明提出的車輛定位導航裝置，包括中央處理器、無線通訊模塊、衛(wèi)星信號接收模塊、液晶顯示器、控制信息輸入模塊、導航信息輸入模塊和存儲器；所述的衛(wèi)星信號接收模塊接收衛(wèi)星信號，并將接收到的信號傳送給中央處理器，中央處理器對接收到的衛(wèi)星信號進行處理后，在液晶顯示器電子地圖上顯示車輛的當前位置坐標、時間、速度、行駛方向，并將信息存儲到存儲器中，并通過無線通訊模塊，將信息傳送到監(jiān)控中心，同時無線通訊模塊將從監(jiān)控中心接收到的監(jiān)控指令傳送給中央處理器；所述的控制信息輸入模塊輸入報警信息和監(jiān)測信息，并將該信息傳送到中央處理器；所述的導航信息輸入模塊輸入電子地理信息，并將此信息存儲在存儲器中，所述的中央處理器對各結(jié)構(gòu)模塊進行功能控制和數(shù)據(jù)交換。
上述導航裝置中的無線通訊模塊包括無線信號處理器、信號輸入輸出模塊、身份識別裝置和音頻編解碼器；所述的信號輸入輸出模塊接收監(jiān)控中心的控制指令，并將經(jīng)無線處理器處理后的車輛當前位置坐標、時間、速度、行駛方向信息和報警信息以網(wǎng)絡標準格式向監(jiān)控中心發(fā)送；所述的身份識別裝置用于識別車輛身份；所述的音頻編解碼器用于車輛司機通過語音與監(jiān)控中心進行監(jiān)控信息交換。
上述導航裝置中的衛(wèi)星信號接收模塊包括12通道相關接收機、衛(wèi)星信號處理器和存儲器；所述的12通道相關接收機通過射頻前端接收衛(wèi)星信號；所述的衛(wèi)星信號處理器對接收到的衛(wèi)星信號進行處理，得到車輛的當前位置坐標、時間、速度、行駛方向信息，并將該信息傳送到中央處理器。
本發(fā)明設計的車輛定位導航裝置，其優(yōu)點是采用了芯片集的設計方法，能充分發(fā)揮系統(tǒng)功能。根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，優(yōu)化選擇合適的芯片，電路設計簡潔明了，冗余線路少，功能可擴展信強，既考慮了當前的功能要求，又顧及到今后的功能擴展需要，硬件設計和軟件設計相結(jié)合。本發(fā)明的裝置可以使用清華嵌入式操作系統(tǒng)和視窗(WINDOWS)操作系統(tǒng)，軟件兼容性好。在滿足調(diào)度、指揮、管理等功能的同時，充分發(fā)揮全球定位系統(tǒng)(GPS)、移動通訊網(wǎng)絡(GSM/GPRS)與地理信息系統(tǒng)(GIS)的衛(wèi)星定位、無線通信與直觀的電子地圖顯示的優(yōu)勢，實現(xiàn)對目標無地理及地域空間限制的跟蹤與控制，并可進行話音傳送及自動監(jiān)控和報警等功能。使整個系統(tǒng)的效果更臻完善。利用自身的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)行車導航、路況查詢、信息服務等功能。
利用本發(fā)明的導航裝置，再連接多媒體模塊及相應軟件，即可實現(xiàn)DVD、VCD、MP3播放、移動辦公、GSM/GPRS無線上網(wǎng)WWW瀏覽、E-MAIL、電腦語音控制、MP3音樂下載、文件傳輸?shù)榷嗝襟w功能。


圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明裝置中的無線通訊模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是其中的衛(wèi)無線通訊模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的車輛定位導航裝置，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，包括中央處理器、無線通訊模塊、衛(wèi)星信號接收模塊、液晶顯示器、控制信息輸入模塊、導航信息輸入模塊和存儲器；所述的衛(wèi)星信號接收模塊接收衛(wèi)星信號，并將接收到的信號傳送給中央處理器，中央處理器對接收到的衛(wèi)星信號進行處理后，在液晶顯示器的電子地圖上顯示車輛的當前位置坐標、時間、速度、行駛方向，并將信息存儲到存儲器中，該電子地圖由導航信息輸入模塊輸入，并通過無線通訊模塊，將信息傳到監(jiān)控中心，同時無線通訊模塊將從監(jiān)控中心接收到的監(jiān)控指令傳送給中央處理器；所述的控制信息輸入模塊輸入報警信息和監(jiān)測信息，并將該信息傳送到中央處理器；所述的導航信息輸入模塊輸入電子地理信息，并將此信息存儲在存儲器中，所述的中央處理器對各結(jié)構(gòu)模塊進行功能控制和數(shù)據(jù)交換。
本發(fā)明的導航裝置中的中央處理器可采用STMicroelectronics、Intel、Motorola等公司生產(chǎn)的最新嵌入式處理器。本發(fā)明的一個實施例中，中央處理器采用STMicroelectronics公司的STPC ATLAS中央處理器，內(nèi)部集成了彩色液晶控制器，可以直接與液晶顯示屏連接，最大支持液晶顯示屏的分辨率高達1024×768。系統(tǒng)集成的最大內(nèi)存64M，支持全部地理信息軟件。中央處理器工作非常穩(wěn)定，功耗很低，在0-60℃工作范圍內(nèi)無需風扇，體積小，適合高度集成。
上述導航裝置中的無線通訊模塊，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括無線信號處理器、信號輸入輸出模塊、身份識別裝置和音頻編解碼器。信號輸入輸出模塊接收監(jiān)控中心的控制指令，并將經(jīng)無線處理器處理后的車輛當前位置坐標、時間、速度、行駛方向信息和報警信息以網(wǎng)絡標準格式向監(jiān)控中心發(fā)送；所述的身份識別裝置用于識別車輛身份。音頻編解碼器用于車輛司機通過語音與監(jiān)控中心進行監(jiān)控信息交換。
本發(fā)明的導航裝置中的無線通訊模塊可采用Wavecom、Siemens、Ubinetics等公司生產(chǎn)的最新GSM/GPRS Module。本發(fā)明的一個實施例中，無線通訊處理器采用法國WAVECOM公司的雙頻通信模塊。該模塊支持GPRS功能，符合E-GSM900/GSM1800(E-GSM900/GSM1900)標準的第二代無線雙頻通信模塊。信號抗干擾能力強，工業(yè)級模塊環(huán)境適應性強。
無線通訊模塊中的通訊信號收發(fā)通過信號輸入、輸出模塊即天線進行，中央處理器對通訊部分的控制通過串行通訊接口，用AT命令控制。通過串口控制，完成所有通訊操作。身份識別裝置中插入手機卡，起車輛身份識別的作用。車輛駕駛員通過麥克風和揚聲器與車輛服務中心進行語音通話，組成一個移動信息系統(tǒng)。車輛服務中心提供緊急救援、道路求助、氣囊應用提醒、導航、遙控鎖門、車輛安全設防，以及被竊車輛跟蹤等服務。
上述導航裝置中的衛(wèi)星信號接收模塊，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括12通道相關接收機、衛(wèi)星信號處理器和存儲器。由于所有的衛(wèi)星都使用相同的頻率1575.42MHz和粗捕獲碼(C/A碼)，對于多個衛(wèi)星而言，只需要一個射頻模擬通道。在射頻前端完成信號的數(shù)字化后，送給相關接收機作數(shù)字基帶信號處理。在12通道相關接收機中，將信號按照每顆衛(wèi)星的不同編碼進行采集，最高可以同時跟蹤12顆不同的可視衛(wèi)星。相關處理的結(jié)果形成積累數(shù)據(jù)，傳送給衛(wèi)星信號處理器，以提取導航數(shù)據(jù)。衛(wèi)星信號處理器對接收到的導航數(shù)據(jù)進行處理，得到車輛的當前位置坐標、時間、速度、行駛方向信息，并將該信息傳送到中央處理器。
下面介紹本發(fā)明裝置的工作過程衛(wèi)星信號接收模塊通過接收天線接收衛(wèi)星信號，并將接收下來的衛(wèi)星信號傳送到中央處理器，中央處理器把得到的衛(wèi)星信號進行解析，得到車輛當前的位置坐標、時間、車輛行駛速度、行駛方向信息。液晶顯示屏上顯示當前車輛行駛的電子地圖，中央處理器把得到的車輛當前位置坐標用圖標的形式顯示在電子地圖上，同時把時間、車輛行駛速度、行駛方向等信息也顯示在電子地圖上。隨著車輛的移動，電子地圖上的圖標(表示車輛的位置坐標)也隨著移動。車輛駕駛員通過液晶屏可以清楚地了解到自己所處的位置以及當前時間、行駛速度和行駛方向。
如果駕駛員想要到達某一目的地，又不認識行駛路線，可以通過控制信息輸入模塊輸入當前車輛位置信息和目的地地址信息，在電子地圖上就會自動用顏色標注出將要去的地方的行駛路線，駕駛員就可以按照路線的指引到達目的地。
車輛駕駛員也可以通過控制信息輸入模塊在液晶屏上進行查詢，中央處理器就會根據(jù)查詢命令，在存儲器中查找附近的加油站、旅館、醫(yī)院等地方的具體位置、電話號碼等信息，為駕駛員提供服務。
如果車輛發(fā)生意外，駕駛員可以通過控制信息輸入模塊輸入報警信息，中央處理器接收到報警信息后，通過無線通訊模塊把報警信息傳送到監(jiān)控服務中心，監(jiān)控服務中心得到報警信息后，做出相應的報警處理。
監(jiān)控服務中心想得到車輛當前的位置坐標、速度、行駛方向等信息，通過無線網(wǎng)絡車載終端發(fā)送指令。中央處理器通過無線通信模塊接收到指令后，解析指令內(nèi)容，然后把衛(wèi)星信號接收模塊接收下來的車輛當前位置坐標、速度和行駛方向按照規(guī)定的指令格式，通過無線通信模塊傳送到監(jiān)控服務中心。
車輛駕駛員可以利用車載設備的麥克風和揚聲器，和監(jiān)控服務中心實現(xiàn)語音通話。
利用無線通訊模塊的GSM/GPRS業(yè)務，再配合相應的軟件，就可以接收基于GSM的WAP服務了。利用車載導航裝置中中央處理器的高速度，可以快速執(zhí)行這些軟件，輕松地完成無線上網(wǎng)功能。實現(xiàn)網(wǎng)絡瀏覽、收發(fā)電子郵件、MP3音樂下載播放、文件傳輸?shù)染W(wǎng)絡功能。
利用無線通訊模塊的GSM/GPRS業(yè)務，實現(xiàn)監(jiān)控中心和車載終端設備之間的實時在線數(shù)據(jù)傳輸。車輛在行駛過程中，監(jiān)控中心如果需要知道車輛的實時位置，就可以通過無線通訊模塊，利用GSM/GPRS業(yè)務，把監(jiān)控中心和車載終端聯(lián)通，車載終端把位置坐標實時傳到監(jiān)控中心，車輛的位置坐標就實時動態(tài)地顯示在監(jiān)控中心的顯示屏幕上。
利用無線通訊模塊的GSM/GPRS業(yè)務，當車輛行駛到異地時，可以通過網(wǎng)絡，把異地的電子地圖傳送安裝到車載導航裝置上，使駕駛員在異地也能享受到優(yōu)質(zhì)的服務。
權(quán)利要求
1.一種車輛定位導航裝置，其特征在于該裝置包括中央處理器、無線通訊模塊、衛(wèi)星信號接收模塊、液晶顯示器、控制信息輸入模塊、導航信息輸入模塊和存儲器；所述的衛(wèi)星信號接收模塊接收衛(wèi)星信號，并將接收到的信號傳送給中央處理器，中央處理器對接收到的衛(wèi)星信號進行處理后，在液晶顯示器的電子地圖上顯示車輛的當前位置坐標、時間、速度、行駛方向，將信息存儲到存儲器中，并通過無線通訊模塊，將信息傳送到監(jiān)控中心，同時無線通訊模塊將從監(jiān)控中心接收到的監(jiān)控指令傳送給中央處理器；所述的控制信息輸入模塊輸入報警信息和監(jiān)測信息，并將該信息傳送到中央處理器；所述的導航信息輸入模塊輸入電子地理信息，并將此信息存儲在存儲器中，所述的中央處理器對各結(jié)構(gòu)模塊進行功能控制和數(shù)據(jù)交換。
2.如權(quán)利要求1所述的導航裝置，其特征在于其中所述的無線通訊模塊包括無線信號處理器、信號輸入輸出模塊、身份識別裝置和音頻編解碼器；所述的信號輸入輸出模塊接收監(jiān)控中心的控制指令，并將經(jīng)無線處理器處理后的車輛當前位置坐標、時間、速度、行駛方向信息和報警信息以網(wǎng)絡標準格式向監(jiān)控中心發(fā)送；所述的身份識別裝置用于識別車輛身份；所述的音頻編解碼器用于車輛司機通過語音與監(jiān)控中心進行監(jiān)控信息交換。
3.如權(quán)利要求1所述的導航裝置，其特征在于其中所述的衛(wèi)星信號接收模塊包括12通道相關接收機、衛(wèi)星信號處理器和存儲器；所述的12通道相關接收機通過射頻前端接收衛(wèi)星信號；所述的衛(wèi)星信號處理器對接收到的衛(wèi)星信號進行處理，得到車輛的當前位置坐標、時間、速度、行駛方向信息，并將該信息傳送到中央處理器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輛定位導航裝置，屬車輛定位技術(shù)領域。該裝置中衛(wèi)星信號接收模塊將接收到的信號傳送給中央處理器，中央處理器對接收到的衛(wèi)星信號進行處理后在顯示器上顯示車輛的當前位置坐標、時間、速度、行駛方向，將信息存儲到存儲器中，并通過無線通訊模塊，將信息傳送到監(jiān)控中心，同時無線通訊模塊將從監(jiān)控中心接收到的監(jiān)控指令傳送給中央處理器?？刂菩畔⑤斎肽K輸入報警信息和監(jiān)測信息，并將該信息傳送到中央處理器。導航信息輸入模塊輸入電子地理信息，并將此信息存儲在存儲器中。本發(fā)明設計的車輛定位導航裝置，可以利用自身的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)行車導航、路況查詢、信息服務等功能。
文檔編號G01C21/26GK1450338SQ03123068
公開日2003年10月22日 申請日期2003年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月29日
發(fā)明者張躍, 宿波, 云懷中 申請人:清華大學, 北京同構(gòu)高技術(shù)有限公司