[发明专利]一种车辆自组网系统的定位子系统及定位方法

说明书

技术领域

一种车辆自组网系统的定位子系统及定位方法，涉及一定范围内的嵌入式车载定位子系统平台、车辆定位技术及方法，属于车辆自组网相关技术领域。

背景技术

在车辆自组网系统中，信息在车辆间的传递、中继往往要求知道车辆间的相对或绝对地理位置，这就要求参与自组网的车辆具备自身定位功能，以能够获得各个车辆的具体位置信息。

GPS全球定位系统是一种定位方法，GPS卫星定位系统将其获得的经纬度信息进行地图匹配，以确定车辆具体位置。但是GPS卫星定位系统对系统所处的环境有其特殊的要求，它要求任何时刻都有不少于4颗卫星的观测之下，方可实现定位。当车辆行驶在实际道路环境之下，GPS卫星所传送的定位信号可能会受到一些建筑物或地理自然物体的遮挡，造成GPS卫星定位接收设备对GPS定位卫星信号的接收情况不理想的情况(无法接收到GPS卫星信号、仅能接收到少于4颗卫星的信号、接收到的卫星信号受到了干扰等)，就无法获得完整的地理位置信息，导致GPS卫星定位系统无法正常运行。这时，我们就需要另外寻找一个定位方法，能够在GPS卫星定位系统无法正常工作时替代其进行应急定位。

现有的技术中有涉及组合定位的技术，如发明专利“GPS/DR车载组合定位系统及定位方法”，利用GPS提供的绝对位置信息对DR的初始值进行误差校正，同时根据DR的推算结果补偿GPS定位中的随即误差，从而实现连续定位。该系统通过陀螺仪、里程表采集DR技术所需数据，并通过采集到的数据计算出方向等所需数据，而且使用了联合卡尔曼滤波算法进行信息融合，整个系统的实现及算法较为复杂，而且方向数据的获取需要额外计算。

发明内容

本发明内容在于设计一种车辆自组网系统的定位子系统，将GPS卫星定位技术与传感器定位技术相结合，提出一种能够利用特定的传感器进行应急定位的定位方法和定位技术。该系统在GPS卫星定位系统运行正常情况下，主要由GPS卫星定位系统进行卫星定位；在GPS卫星定位系统不能正常运行的情况下，利用运动方向传感器和车辆自带的速度传感器，实时地获取车辆当前的运动方向和速度信息，结合一些特定的算法，计算出车辆行驶的轨迹，进而完成对车辆的定位，为车辆自组网系统提供一种环境适应性强，稳定、可靠的定位子系统。

本发明所提出的车辆自组网系统的定位子系统平台由GPS卫星定位接收模块、运动方向传感器、速度采集模块、存储设备(SD卡)组成。GPS卫星定位接收模块接收GPS定位卫星传送的信号，获取各个车辆的定位信息数据，通过串口传输到车辆自组网主控制系统；用于采集车辆运动方向数据的运动方向传感器通过串口与车辆自组网主控制系统相连接，实时采集车辆当前运行的方向数据；由采集车辆运行速度的速度传感器组成的速度采集模块通过串口与车辆自组网主控制系统相连接，实时采集车辆当前运行的速度数据；采用大容量SD卡的存储设备通过存储设备接口(SD卡接口)与车辆自组网主控制系统相连接，用于记录并保存电子地图、地理环境信息、车辆状态信息等。

本发明系统的定位方法特征如下：

基于以上所述平台，本发明提出的车辆自组网系统的定位子系统包括GPS车辆导航定位模块、传感器定位模块、定位基础控制模块和位置信息存储模块。定位基础控制模块主要用于对各个功能模块之间相互的协调、联系、调度进行统一控制，判断采取何种车辆定位方式，在两种定位功能模块之间按照某种判定机制进行及时切换，并控制、处理整个系统定位的流程，同时能够帮助传感器定位模块对相关算法的运算进行协助处理；传感器定位模块包括定位数据的采集以及对车辆位置的相关数据的计算，通过运动方向传感器对车辆当前运行的方向数据进行实时的采集，通过车辆本身自带的速度传感器对车辆的当前速度数据进行实时的采集；位置信息存储模块将系统得到的二维本地坐标系形式下的车辆位置信息与存储在存储设备(SD卡)上的电子地图匹配，生成相关定位数据信息并进行实时的存储。

首先，启动GPS接收模块并对GPS定位卫星信号进行接收，由定位基础控制模块进行分析，判断其是否能够获取到完整的GPS卫星定位信息；

在GPS卫星定位系统能够正常运行的情况下，通过GPS接收模块接收GPS卫星定位信号，获取车辆的相关位置信息，通过串口传送这些数据到车辆自组网主控制系统并对其作相应解析和转换处理，而后可以结合存储在存储设备(SD卡)上的电子地图对车辆进行相对精确、可靠的定位；