專利名稱：多功能車載衛星導航系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種車載衛星導航系統，尤其是一種根據GPS衛星定位系統提供的近地定位及時間數據和存儲于設備中的地圖數據對汽車進行導航，同時具有汽車音響功能，可以播放CD、VCD、MP3的多功能車載衛星導航系統。
目前，GPS導航產品的技術還在不斷發展，正在成為通訊和城市交通管理網絡中的一部分。它可實時動態地將交通情況投影到屏幕上，自動為司機規劃出最佳行車路線，可有效緩解城市交通堵塞狀況。
當今，國內外研發的車載GPS導航產品主要存在以下問題1.現有的車載GPS導航產品多為分體式設計，即主機和外設分開設置，不便于攜帶和安裝；2.現有的車載GPS導航產品多采用專用總線方式，難以與更廣泛的標準外設如CD、DVD兼容；3、在信息檢索的輸入方式方面，多為多級菜單式選擇操作，用戶難以根據需要直接輸入所要查詢的信息，難以實現高效快捷的信息查詢。
本發明的另一個目的是提供一種可以與標準外圍輸入輸出設備廣泛兼容，便于擴展外圍設備的多功能車載衛星導航系統。
本發明的另一個目的是提供一種信息檢索更加方便快捷的多功能車載衛星導航系統。
本發明的目的是通過以下的技術方案實現的本發明的硬件部分包括主機、GPS天線、慣性導航設備、車速表、遙控器、CD機。其中GPS天線、慣性導航設備、車速表和CD機分別與主機連接。
主機部分包括一個中央處理單元(CPU)；一個GPS模塊，能夠通過GPS天線接收GPS衛星定位系統提供的汽車方位數據，輸出經接口電路連接至中央處理單元；一個存儲地圖數據的多媒體控制器(MMC)卡與中央處理單元連接；一動態隨機存取存儲器(SDRAM)與中央處理單元連接；一USB HOST控制器與中央處理單元連接；一揚聲器通過語音解碼芯片與中央處理單元連接；一程序存儲器與中央處理單元連接；一數據存儲器與中央處理單元連接；一顯示器與中央處理單元連接；一紅外端口與中央處理單元連接；一慣性導航設備/GSM模塊與中央處理單元連接，使用時可在慣性導航設備和GSM模塊間切換，GSM模塊接口支持全雙工的外圍設備的連接，如調制解調器，可以實現主機之間的通訊；一觸摸屏與中央處理單元連接；一鍵盤與中央處理單元連接。
本發明在軟件設計方面的特征在于在信息檢索方面采用了三種查找方式，即直接查找、分類查找和按半徑查找，使用戶可以根據個人的思維習慣和喜好，自主選擇其一或加以組合，充分體現了以人為本的設計理念；在輸入方式上，采用拼音法為輸入形式，可以進行模糊匹配，使整個查詢過程更加省時高效。
本發明采用嵌入式軟件進行開發，硬件為獨立開發的主板，利用基于MMC存儲卡和CDROM的數字地圖數據庫，結合GPS定位技術和角速度及速度航位推算技術，借助地圖匹配技術和路徑規劃，引導算法把當前車輛位置和目的地位置以圖標形式顯示在電子地圖上。可以根據需要為用戶選擇最佳的行車路線，并根據該路線以語音提示和圖像方式為司機進行自動導航。同時，還考慮到司機在行車過程中休息和娛樂方面的需要，實現了CD、VCD、MP3播放等娛樂功能。允許用戶用遙控器、觸摸屏和面板按鍵進行人機交互。該系統精密組合硬件設計和先進的算法，充分考慮了系統在產品化過程中對車載導航系統的性能和成本方面的要求。


圖1是本發明的多功能車載衛星導航系統的結構框圖；圖2是本發明的多功能車載衛星導航系統的主機的后視圖；圖3是本發明的多功能車載衛星導航系統的主機的主視圖；圖4是本發明的多功能車載衛星導航系統的主機的電路原理框圖；圖5是本發明的多功能車載衛星導航系統的主機的電路連接圖；圖6是本發明的多功能車載衛星導航系統的遙控器的原理框圖；圖7是本發明的慣性導航系統的路徑推算原理圖；圖8是本發明的多功能車載衛星導航系統的輸入法的模糊匹配的關系圖。
圖9是本發明的多功能車載衛星導航系統的工作流程圖；圖10是本發明的多功能車載衛星導航系統的直接查找的流程圖；圖11是本發明的多功能車載衛星導航系統的分類查找的流程圖；圖12是本發明的多功能車載衛星導航系統的半徑查找的流程圖；
如圖2、3所示為多功能車載衛星導航系統的主視圖和后視圖，該多功能車載衛星導航系統的主機、顯示器和音響輸出部分集成在一個機箱中形成一個整合的單機系統，更便于攜帶和安裝。
如圖4、5所示，主機部分包括一個中央處理單元SA-1110(CPU)；一個GPS模塊，能夠接收GPS衛星定位系統提供的汽車方位數據，輸出經接口電路連接至中央處理單元的串口3；一個存儲地圖數據的多媒體控制器(MMC)卡與中央處理單元連接；一動態隨機存取存儲器(SDRAM)與中央處理單元連接；
一USB HOST控制器ITE8152與中央處理單元連接；一語音解碼芯片UDA1341與中央處理單元連接；一32MB的程序存儲器NOR FLASH與中央處理單元連接；一32MB的數據存儲器NAND FLASH與中央處理單元連接；一640X480點陣的TFT液晶顯示器與中央處理單元連接；一慣性導航設備/GSM模塊與中央處理單元的串口1連接，使用時可在慣性導航設備和GSM模塊間切換，GSM模塊接口支持全雙工的外圍設備的連接，如調制解調器，可以實現主機之間的通訊；一紅外端口與中央處理單元的串口2連接；一觸摸屏通過A/D轉換器與中央處理單元的串口4連接；一鍵盤與中央處理單元連接；如圖6所示，遙控器除有按鍵外，還帶有觸摸屏和觸摸筆，可以直接從遙控器輸入觸摸信息，使用戶操作更方便。遙控器上按鍵通過紅外收發模塊與主機交換信息。遙控器上觸摸信號通過外接連線與主機交換信息。
CD機與主機采用USB或1394接口方式便于連接和使用。
本發明多功能車載衛星導航系統的工作過程如下系統開機后完成初始化，CPU通過串行異步通信口連接GPS模塊和航位推算模塊。由GPS天線接收的衛星信息輸入到主機的GPS模塊，經解碼后的信號事先存有精確中國地圖和交通圖的存儲器(MMC卡或CDROM)進行對比，GPS模塊與航位推算模塊提供的推算數據進行融合處理，每秒均給出當前車輛經緯度，即使在衛星信號受遮擋時仍能給出當前經緯度，并由此計算出該點的地圖坐標。其中航位推算的原理如下xn=x0+Σi=0n-1dicosθi]]>yn=y0+Σi=0n-1disinθi]]>θn=Σi=0n-1ωi]]>其中，(x0，y0)是t0時刻車輛的初始位置，即GPS衛星在t0時刻提供的位置值。di是行駛距離或tn-1到tn的位移量(由速度傳感器與tn-t1的時間共同求出)；是位移向量的方向(取向)；ωi是由角速度傳感器測出的等時間間隔的角速度。其原理圖如圖7所示。
本發明的多功能車載衛星導航系統可以根據GPS模塊和控制程序中的航位推算模塊的數據處理結果，在液晶屏幕上顯示車輛的位置、運行速度和方向，并能實時地提供環境信息(如城鎮、道橋、路口等)，可以根據需要把地圖的視野放大或縮小，還能增加新的環境信息存儲。本發明設有的語音器由揚聲器和聲音解碼芯片UDA1341構成，能在計算機控制下自動地、適時地發出聲音，預告前方的交通環境信息。慣性導航系統(即角速度傳感器和速度傳感器)是為解決車輛在穿越地下通道、樹蔭、密集樓群時收不到衛星信號的問題，目前已有成熟的OEM部件供選用。汽車電源供給本導向儀的電能，可以保證正常工作。實現流程如圖9所示。
本發明在軟件設計方面特征在于在信息檢索方面采用了三種查找方式，即直接查找、分類查找和按半徑查找，使用戶可以根據個人的思維習慣和喜好，自主選擇其一或加以組合，充分體現了以人為本的設計理念。直接查找的設計流程圖如圖10所示，分類查找的設計流程圖如圖11所示，按半徑查找的設計流程圖如圖12所示。
本發明在軟件設計方面的另一個特征在于采用了拼音法為輸入形式，可以進行模糊匹配，其模糊匹配算法介紹如下該算法用于漢語拼音方式的地名索引。
設有一個漢語拼音碼的地名集合P00，P01，…P0m，P10，P11，…P1n，每一行是一條地名，其中Pij是{A，…Z，a，…z，0，…9)中的一個值。
輸入一個匹配板，該匹配板相似于地名集合中的一個子集。
M0，M1…Mz其中Mi是{A，…Z，a，…z，0，…9)中的一個值。
另外，還規定同一地名中的任意兩個拼音碼之間的間隔量為距離d。
Pi0，Pi1，Pi2，Pi3，Pi4，……Pin如Pi0與Pi3之間存在著距離d＝3用匹配板對地名集合進行匹配運算，求出一組地名，它是整個地名集合中的一個子集。這組地名中的每一個地名均與匹配板存在的關系如圖8所示匹配板中的所有值均按照順序出現在地名拼音碼中，相鄰的兩個匹配板值之間，或地名拼音碼首尾值與匹配板首尾值之間的距離d為任意長度。凡是不符合上述關系的地名不被選中。
例如給出一組地名集合SHDXYD、HHFD、BJMYGS，對應匹配板HD，存在SHDXYD，HHFD兩個地名與其匹配；對應匹配板Y，存在SHDXYD和BJMYGS與其匹配。
由于本發明在拼音輸入的軟件設計方面采用了模糊匹配算法，使整個查詢過程更加省時高效。
權利要求
1.一種多功能車載衛星導航系統，包括主機、GPS天線、慣性導航設備、車速表、遙控器、CD機，其中GPS天線、慣性導航設備、車速表和CD機分別與主機連接，其特征在于主機部分包括一個中央處理單元(CPU)；一個GPS模塊，能夠通過GPS天線接收GPS衛星定位系統提供的汽車方位數據，輸出經接口電路連接至中央處理單元；一個存儲地圖數據的多媒體控制器(MMC)卡與中央處理單元連接；一動態隨機存取存儲器(SDRAM)與中央處理單元連接；一USB HOST控制器與中央處理單元連接；一揚聲器通過語音解碼芯片與中央處理單元連接；一程序存儲器與中央處理單元連接；一數據存儲器與中央處理單元連接；一顯示器與中央處理單元連接；一紅外端口與中央處理單元連接；一慣性導航設備/GSM模塊與中央處理單元連接；一觸摸屏與中央處理單元連接；一鍵盤與中央處理單元連接。
2.根據權利要求1所述的多功能車載衛星導航系統，其特征在于所述的主機的各部件都集成制造在一個機箱裝置中，便于攜帶和安裝。
3.根據權利要求1所述的多功能車載衛星導航系統，其特征在于所述的接口控制器為USB HOST控制器ITE8152。
4.根據權利要求3所述的多功能車載衛星導航系統，其特征在于所述的USBHOST接口控制器可連接CD驅動器。
5.根據權利要求1所述的多功能車載衛星導航系統，其特征在于所述的慣性導航設備/GSM模塊連接在中央處理器的串口1上。
6.根據權利要求1所述的多功能車載衛星導航系統，其特征在于所述的中央處理器為32位SA1110CPU。
7.根據權利要求1所述的多功能車載衛星導航系統，其特征在于所述的顯示器為640X480點陣的TFT液晶顯示器。
8.根據權利要求1所述的多功能車載衛星導航系統，其特征在于所述的語音解碼芯片為UDA 1341。
9.一種多功能車載衛星導航系統的信息檢索方法，其特征在于包括三種查找方式直接查找、分類查找和按半徑查找，用戶可以自主選擇其一或加以組合，其中直接查找的步驟如下輸入匹配板mode，在數據庫的道路名稱表中用mode匹配出一組道路名并在sInquire變量中保存，在數據庫的道路名稱表中用mode匹配出一組興趣點名稱→sInquire變量中保存，在數據庫的道路名稱表中用mode匹配出一組地名→sInquire變量中保存，在屏幕上顯示出被選中的全部名稱，用方向鍵移動亮條用確認鍵取出亮條指示的名稱項，根據名稱項，從Inquire變量中取出它的地理坐標點(B，L)，名稱字串，其它信息，在(B，L)位置上醒目地顯示出名稱字串和其它信息；分類查找的步驟如下在屏幕上顯示一組菜單鈕，每個鈕表示一種地物類別，用方向和確認鍵壓下一個或多個菜單鈕，劃定了將要查找的范圍，調用“直接查詢”流程，但查找范圍僅限于上面選定的類別；按半徑查找的步驟如下(1)設定半徑查詢條件，顯示一組菜單鈕每個鈕表示一種地物類別，用方向鍵和確認鍵的操作壓下一個或幾個菜單鈕，表示選中該類；(2)半徑查詢，以當光標點(x，y)為中心，以指定的半徑r計算出一個圓形區域，根據事先選出的地物類別碼，從興趣點中挑出那些位于這個圓形區域內的興趣點集合，在地圖上醒目地顯示這些興趣點。
10.一種多功能車載衛星導航系統的信息輸入方法，其特征在于采用模糊匹配算法介紹如下該算法用于漢語拼音方式的地名索引。設有一個漢語拼音碼的地名集合P00，P01，…P0m，P10，P11，…P1n，每一行是一條地名，其中Pij是{A，…Z，a，…z，0，…9)中的一個值。輸入一個匹配板，該匹配板相似于地名集合中的一個子集。M0，M1…Mz其中Mi是{A，…Z，a，…z，0，…9)中的一個值。另外，還規定同一地名中的任意兩個拼音碼之間的間隔量為距離d。Pi0，Pi1，Pi2，Pi3，Pi4，……Pin如Pi0與Pi3之間存在著距離d＝3用匹配板對地名集合進行匹配運算，求出一組地名，它是整個地名集合中的一個子集；匹配板中的所有值均按照順序出現在地名拼音碼中，相鄰的兩個匹配板值之間，或地名拼音碼首尾值與匹配板首尾值之間的距離d為任意長度。凡是不符合上述關系的地名不被選中。
全文摘要
本發明涉及一種車載衛星導航系統，尤其是一種根據GPS衛星定位系統提供的近地定位及時間數據和存儲于設備中的地圖數據對汽車進行導航，同時具有汽車音響功能，可以播放CD、VCD、MP3的多功能車載衛星導航系統，其硬件部分包括主機、GPS天線、慣性導航設備、遙控器、CD機，其特征在于集主機、顯示屏幕、音響輸出部分為一體，便于攜帶和安裝并且可以與標準外圍輸入輸出設備廣泛兼容。其軟件設計的特征在于在信息檢索方面采用了三種查找方式，即直接查找、分類查找和按半徑查找，使用戶可以根據個人的思維習慣和喜好，自主選擇其一或加以組合，充分體現了以人為本的設計理念；在輸入方式上，采用拼音法為輸入形式，可以進行模糊匹配，使整個查詢過程更加省時高效。
文檔編號G01C21/26GK1428596SQ0114474
公開日2003年7月9日 申請日期2001年12月24日 優先權日2001年12月24日
發明者陳小平, 顏碧均, 周松林 申請人:菱科電子技術(中國)有限公司