CN103471601A - 一种车载组合导航方法及导航系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车载组合导航方法，包括步骤：分别获取卫星信号信息、车辆角度变化信息，通过对卫星信号进行解算出当前车辆的位置及速度信息，通过车辆角度变化信息获得实时角速度信息；输出相应信息供车载终端使用;其特征在于，通过OBD获取行车电脑的车速信息，并将所述卫星信号解算出的速度信息与所述OBD车速信息进行比较选择；若卫星信号接收不好，输出所述OBD车速信息。该方法可以在不提高硬件成本的基础上，较大程度地保证组合导航系统的连续性和可靠性。同时，本发明还提供一种车载组合导航系统。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航领域，特别涉及一种基于OBD技术的车载组合导航方法及导航系统。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高，对连续的实时定位提出了较高的要求，但由于使用环境的复杂，单一的卫星导航定位系统，难以满足车辆实时、连续定位需求。当前，车载组合定位系统多使用GPS接收机和以陀螺仪、车速脉冲或加速度计组成的DR（Dead Reckoning，航位推算）通过微处理器进行系统集成，组成GPS/DR组合定位方案，但这些方案均具有一定的局限性。首先，由于使用额外微处理器芯片增加了系统成本，其次，以陀螺仪、MEMS加速度计构成的DR方案，由于MEMS加速度计传感器的精度较低，使得解算后的速度信息误差较大，使得整个导航系统的精度不高且又增加了硬件成本；以陀螺仪和车速脉冲构成的DR方案，首先需要对车辆进行改装才能获取车速脉冲，此外，随着车辆行车电脑的数字化程度增加，对车辆的改装越来越难，其次，因为车辆各异，导致车速脉冲刻度因子参数标定较为困难；目前通过OBD接口获取车速的方式会出现通信中断，无法获取车速信息或者获取的车速信息错误，影响车速信息的连续性和准确性。因此，以上这些方案均具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过汽车OBD总线协议获取车辆速度信息，通过双通道射频接收器获取GPS、北斗2卫星信息的GNSS/DR车载组合导航系统及导航方法。本方法卫星导航解算、DR数据处理以及数据融合共用同一微处理器，克服了现有组合导航系统中使用额外微处理器芯片而增加的数据传输成本和硬件成本，此外，在获取车速方面，克服了需要对车辆进行改装、使用加速度计导致成本增加、通过OBD接口获取车速会出现车速无法获取或获取错误的问题，该方案具有成本低、精度高、实时性好，并能提供100%地域连续定位能力。
一种车载组合导航方法，包括步骤：分别获取卫星信号信息、车辆角度变化信息，通过对卫星信号进行解算出当前车辆的位置及速度信息，通过车辆角度变化信息获得实时角速度信息；输出相应信息供车载终端使用;通过OBD获取行车电脑的车速信息，并将所述卫星信号解算出的速度信息与所述OBD车速信息进行比较选择；若卫星信号接收不好，输出所述OBD车速信息。
若OBD车速信息出现故障，采用卫星信号解算出的速度信息进行修正，并输出修正后的车速信息。
其中，OBD车速信息出现故障，采用卫星信号解算出的速度信息进行修正方法包括：在第一预设时间内未收到OBD输出的车速信息，则判定OBD车速获取出现故障，用当前卫星信号解算出的速度信息来代替OBD车速信息。
或者，当OBD车速信息出现故障，采用卫星信号解算出的速度信息进行修正方法包括：在卫星信号接受良好的条件下，若在第二预设时间内的获取的OBD车速信息与卫星信号所解算出的速度信息之差大于预设阈值时，则判定OBD车速获取出现故障，通过对第二预设时间内卫星信号解算出的速度与OBD速度之差累加求平均值，使用所述平均值作为车速误差补偿给OBD车速。
一种车载组合导航系统，包括：导航信息采集模块、数据处理模块以及显示模块，所述模块依次连接；所述导航信息采集模块用于获取卫星信号信息、车辆角度变化信息以及行车电脑的车速信息；所述数据处理模块，用于接收导航信息采集模块传输过来的导航信息，并对导航信息进行解算，将所述卫星信号解算出的速度信息与所述OBD车速信息进行比较选择；若卫星信号接收不好，输出所述OBD车速信息；所述显示模块用于接收数据处理模传送的车速信息，并输出相应信息供车载终端使用。
所述数据处理模块还连接一故障检测修复模块；故障检测修复模块用于接收数据处理模块所解析的车速信息，对OBD车速信息进行故障检测和故障修复，并将修复后的车速信息传会给数据处理模块。
相对于现有技术，本发明提供的一种车载组合导航方法，分别获取卫星信号信息、车辆角度变化信息，通过对卫星信号进行解算出当前车辆的位置及速度信息，通过车辆角度变化信息获得实时角速度信息；输出相应信息供车载终端使用;通过OBD获取行车电脑的车速信息，并将所述卫星信号解算出的速度信息与所述OBD车速信息进行比较选择；若卫星信号接收不好，输出所述OBD车速信息。可以在不提高硬件成本的基础上，最大程度地保证组合导航系统的连续性和可靠性。
附图说明
图1是本发明的一种车载组合导航方法实施例的流程示意图；
图2是本发明的一种车载组合导航方法实施例的实物结构示意图；
图3是本发明的一种车载组合导航系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合其中的较佳实施方式对本发明方案进行详细阐述。图1中示出了本发明一种车载组合导航方法实施例的流程示意图。
如图1所示，本实施例中的方法包括步骤：
S101：分别获取卫星信号信息、车辆角度变化信息，通过对卫星信号进行解算出当前车辆的位置及速度信息，通过车辆角度变化信息获得实时角速度信息，同时通过OBD获取行车电脑的车速信息。
如图2所示，分别通过双通道射频接收器将接收到的卫星信号、车辆的OBD接口将获取到的行车电脑信息以及陀螺仪获取到的车辆角度变化信息传输给中控CPU；中控CPU在内部基带中断发生的同时接收各传感器信息，再将接收到的信息进行数据处理，这种在同一时间点接收数据的策略可以使各传感器信息达到时间同步，避免因时间不同步导致接收到的传感器信息不是当前时间的信息，最终致使递推的位置和航向错误；同时，中控CPU对接收到的卫星信号进行常规的GNSS定位定速处理，最终解算出车辆的位置速度信息。同时，将数据发送给存储器进行存储。
S102：将所述卫星信号解算出的速度信息与所述OBD车速信息进行比较选择；若卫星信号接收不好，输出所述OBD车速信息。
在此步骤中，卫星信号解算出的速度信息与OBD车速信息都包含有车速信息，此时车载系统须根据当前实际的情况从这个信息中获取更好的数据，以便得到更准确的定位信息。
由于GNSS卫星信号容易受外界环境的干扰，在城市峡谷、立交桥下、隧道中等环境下无法提供持续准确的定位定速结果，而一般情况下OBD所接受的数据较为稳定，不受外界环境的干扰。
因此，当若卫星信号接收良好时，直接采用卫星信号解算出的速度信息；而若卫星信号接收不好，输出所述OBD车速信息，可以保障车速信息的连续性和准确性。
当然，OBD车速信息也会出现故障。若OBD车速信息出现故障，采用卫星信号解算出的速度信息进行修正，并输出修正后的车速信息。
OBD车速信息出现故障，采用卫星信号解算出的速度信息进行修正方法包括下列两者方式：A、在第一预设时间内未收到OBD输出的车速信息，则判定OBD车速获取出现故障，用当前卫星信号解算出的速度信息来代替OBD车速信息。如在通过OBD接口获取车速过程中，如果出现连续30秒（第一预设时间内）没有车速信息，则判定OBD车速获取出现故障。此时可以通过用当前GNSS的速度虚拟代替OBD车速来修复故障，直至OBD车速可以再次获取。这个方式主要是防止组合导航的滤波模块由于缺失了OBD车速这个观测值而导致滤波器不能正常工作，进而不能对此时段的数据进行滤波修正，影响定位精度。
B、在卫星信号接受良好的条件下，若在第二预设时间内的获取的OBD车速信息与卫星信号所解算出的速度信息之差大于预设阈值时，则判定OBD车速获取出现故障，通过对第二预设时间内卫星信号解算出的速度与OBD速度之差累加求平均值，使用该平均值作为车速误差补偿给OBD车速。比如，若出现连续60秒（第二预设时间内）车速信息与GNSS在定位定速都很好的条件下获取的车速信息相差大于2m/s时，则判定OBD车速获取出现错误，通过计算每个时间点的GNSS速度与OBD速度之差，再对计算得到的这组速度差累加求平均，将求得的平均值作为车速误差补偿给OBD车速来修复此故障。A、B这两种方式都提供了OBD故障诊断和修复的方法。可以在车辆的OBD车速出现故障时对故障进行修复，保证后续在GNSS信号差或无信号时仍可以输出正确的速度信息，最终通过速度信息和上一周期的车辆位置计算出当前周期的车辆位置，保证了组合导航系统的连续性和可靠性。
如图3所示，本实施例中的系统模块包括：
导航信息采集模块，用于获取卫星信号信息、车辆角度变化信息以及行车电脑的车速信息；
其中，双通道射频接收器用于接收卫星信号传、车辆的OBD用于获取行车电脑信息的车速信息，而陀螺仪则获取车辆角度变化信息。
数据处理模块，用于接收导航信息采集模块传输过来的导航信息，并对导航信息进行解算，将所述卫星信号解算出的速度信息与所述OBD车速信息进行比较选择；若卫星信号接收不好，输出所述OBD车速信息。
在同一时间点接收数据可以使各传感器信息达到时间同步，避免因时间不同步导致接收到的传感器信息不是当前时间的信息，最终致使递推的位置和航向错误；数据处理模块还对接收到的卫星信号进行常规的GNSS定位定速处理，最终解算出车辆的位置车速信息；
故障检测修复模块，用于接收数据处理模块所解析的车速信息，对OBD车速信息进行故障检测和故障修复，并将修复后的车速信息传会给数据处理模块。
OBD车速信息出现故障，采用卫星信号解算出的速度信息进行修正方法包括下列两者方式：A、在第一预设时间内未收到OBD输出的车速信息，则判定OBD车速获取出现故障，用当前卫星信号解算出的速度信息来代替OBD车速信息。如在通过OBD接口获取车速过程中，如果出现连续30秒没有车速信息，则判定OBD车速获取出现故障。此时可以通过用当前GNSS的速度虚拟代替OBD车速来修复故障，直至OBD车速可以再次获取。这个方式主要是防止组合导航的滤波模块由于缺失了OBD车速这个观测值而导致滤波器不能正常工作，进而不能对此时段的数据进行滤波修正，影响定位精度。
B、在卫星信号接受良好的条件下，若在第二预设时间内的获取的OBD车速信息与卫星信号所解算出的速度信息之差大于预设阈值时，则判定OBD车速获取出现故障，通过对第二预设时间内卫星信号解算出的速度与OBD速度之差累加求平均值，使用该平均值作为车速误差补偿给OBD车速。比如，若出现连续60秒车速信息与GNSS在定位定速都很好的条件下获取的车速信息相差大于2m/s时，则判定OBD车速获取出现错误，通过计算每个时间点的GNSS速度与OBD速度之差，再对计算得到的这组速度差累加求平均，将求得的平均值作为车速误差补偿给OBD车速来修复此故障。A、B这两种方式都提供了OBD故障诊断和修复的方法。可以在车辆的OBD车速出现故障时对故障进行修复，保证后续在GNSS信号差或无信号时仍可以输出正确的速度信息，最终通过速度信息和上一周期的车辆位置计算出当前周期的车辆位置，保证了组合导航系统的连续性和可靠性。显示模块，接收数据处理模块的车速信息，并输出相应信息供车载终端使用。
显示模块，用于接收数据处理模传送的车速信息，并输出相应信息供车载终端使用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种车载组合导航方法，包括步骤：分别获取卫星信号信息、车辆角度变化信息，通过对卫星信号进行解算出当前车辆的位置及速度信息，通过车辆角度变化信息获得实时角速度信息；输出相应信息供车载终端使用;其特征在于，通过OBD获取行车电脑的车速信息，并将所述卫星信号解算出的速度信息与所述OBD车速信息进行选择；若卫星信号接收不好，输出所述OBD车速信息。
2.根据权利要求1所述的车载组合导航方法，其特征在于，若OBD车速信息出现故障，采用卫星信号解算出的速度信息进行修正，并输出修正后的车速信息。
3.根据权利要求2所述的车载组合导航方法，其特征在于，所述OBD车速信息出现故障，采用卫星信号解算出的速度信息进行修正方法包括：在第一预设时间内未收到OBD输出的车速信息，则判定OBD车速获取出现故障，用当前卫星信号解算出的速度信息来代替OBD车速信息。
4.根据权利要求2所述的车载组合导航方法，其特征在于，所述OBD车速信息出现故障，采用卫星信号解算出的速度信息进行修正方法包括：在卫星信号接受良好的条件下，若在第二预设时间内的获取的OBD车速信息与卫星信号所解算出的速度信息之差大于预设阈值时，则判定OBD车速获取出现故障，通过对第二预设时间内卫星信号解算出的速度与OBD速度之差累加求平均值，使用所述平均值作为车速误差补偿给OBD车速。
5.一种车载组合导航系统，其特征在于，包括：导航信息采集模块、数据处理模块以及显示模块，所述模块依次连接；所述导航信息采集模块用于获取卫星信号信息、车辆角度变化信息以及行车电脑的车速信息；所述数据处理模块，用于接收导航信息采集模块传输过来的导航信息，并对导航信息进行解算，将所述卫星信号解算出的速度信息与所述OBD车速信息进行比较选择；若卫星信号接收不好，输出所述OBD车速信息；所述显示模块用于接收数据处理模块传送的车速信息，并输出相应信息供车载终端使用。
6.根据权利要求5所述的车载组合导航系统，其特征在于，所述数据处理模块还连接一故障检测修复模块；故障检测修复模块用于接收数据处理模块所解析的车速信息，对OBD车速信息进行故障检测和故障修复，并将修复后的车速信息传回给数据处理模块。
7.根据权利要求6所述的车载组合导航系统，其特征在于，所述故障检测修复模块，对故障的检测和修复包括: 第一预设时间内未收到OBD输出的车速信息，则判定OBD车速获取出现故障，用当前卫星信号解算出的速度信息来代替OBD车速信息。
8.根据权利要求6所述的车载组合导航系统，其特征在于，所述故障检测修复模块，对故障的检测和修复包括: 在卫星信号接受良好的条件下，若在第二预设时间内的获取的OBD车速信息与卫星信号所解算出的速度信息之差大于预设阈值时，则判定OBD车速获取出现故障，通过对第二预设时间内卫星信号解算出的速度与OBD速度之差累加求平均值，使用所述平均值作为车速误差补偿给OBD车速。
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