[发明专利]陀螺仪在车载GPS导航中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种陀螺仪在车载GPS导航中的应用，属于车载导航技术领域。

背景技术

随着GPS在民用导航、特别是在汽车导航中的应用，GPS导航系统在国民经济中的作用和地位越来越重要，但是，由于GPS接收模块易受天气、地形及其它环境因素影响，导致GPS在某一时间段内出现定位错误，进而造成GPS无法保证导航的连续性，影响了整个导航系统的实用性，使得一些要求具有较高定位精度和连续定位的场合无法使用GPS导航。

发明内容

本发明的目的是提供陀螺仪在车载GPS导航中的应用，解决现有在GPS导航系统中，由于GPS接收模块易受天气、地形及其它环境因素影响，导致GPS在某一时间段内出现定位错误，进而造成GPS无法保证导航的连续性的不足，通过本发明将陀螺仪应用在车载GPS导航中，利用GPS的长时间精确定位功能和陀螺的短时间精确定位功能，可以大大提高GPS导航在汽车导航中的精确定位功能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种陀螺仪在车载GPS导航中的应用，包括车载GPS导航系统，其特征是，设置通过串行口与车载GPS导航系统连接的CPU，设置以微型震动传感器为核心的陀螺与AD转换器、温度传感器组成的陀螺仪，微型震动传感器输出的电压信号接AD转换器的信号输入端，AD转换器数字信号输出与温度传感器共用SPI总线接到与车载GPS连接的CPU上。

CPU采用MCIMX31LCVMN4C芯片。

微型震动传感器提供零点在2.5V、实际电压0～5V输出，采样间隔用25ms。

微型震动传感器采用EWTS86芯片。

AD转换器采用LTC1860芯片。

温度传感器采用LM70芯片。

本发明在现有车载GPS导航系统基础上设置以微型震动传感器为核心的陀螺仪和CPU，利用陀螺的惯性特性，在任意时刻都可输出连续的角度相对差值，在相关陀螺软件的支持下，再利用车身距离脉冲计算行走距离，在时间轴上的足够小的时间内，可以描述出汽车行走的轨迹。这样利用GPS的长时间精确定位功能和陀螺的短时间精确定位功能，可以大大提高GPS导航在汽车导航中的精确定位功能。

附图说明

图1为本发明电路框图；

图2为本发明中陀螺仪的电路原理图；

具体实施方式

结合附图和实施例进一步说明本发明，如图1所示，本发明由车载GPS导航系统1，与车载GPS连接的CPU 2以及微型震动传感器3、AD转换器4、温度传感器5组成的陀螺仪和SPI总线构成；CPU采用MCIMX31LCVMN4C芯片；如图2所示，陀螺仪中温度传感器5采用LM70芯片，微型震动传感器3采用EWTS86芯片，微型震动传感器3提供零点在2.5V、实际电压0～5V输出，采样间隔用25ms。AD转换器4采用LTC1860芯片；微型震动传感器3输出的电压信号接AD转换器4的信号输入端，AD转换器4的数字信号输出与温度传感器5共用SPI 6总线接到与车载GPS 1连接的CPU 2上。

1、积分，梯形，图形显示

当采样时间间隔(t<m+1>-tm)足够小的时候，∑sm趋向与电压实际曲线的积分面积，故陀螺仪的采样时间间隔采用25ms(40Hz)。当正向旋转360度时，记下此时的Sp＝∑sm，求出正向系数Kp＝360/Sp；当反向旋转360度时，记下此时的Sn＝∑sm，求出反向系数Kn＝360/Sp。在实际运行时，用Kp或Kn乘电压变化即得角度的变化值，其与角度初始值的和即得陀螺仪当前角度。

2、软件实现

开辟一25ms的定时器，分别计算陀螺工作死区<零点上限与下限，零点活动范围，零点曲线图>，工作正向变比和反向变比。

3、考虑温度补偿

补偿原因，温度影响造成属性变化较大。

补偿算法：

二次抛物线抽样算法Y＝K1*X2+K2*X+K3

补偿环节：

零点补偿<零点电压、零点电压上限、零点电压下限>

正向补偿<正向电压、正向系数>

负向补偿<负向电压、负向系数>

三、陀螺仪与GPS导航软件之间信息的交互

由于在实际应用中，我们不可能将所有的陀螺属性都测量下来，这就要求陀螺仪软件具有自学习过程。这种自学习过程要求GPS导航软件能提供正确的行车轨迹。以下是GPS导航软件和陀螺仪的交互信息。

1、GPS可信，车速≥30Km/h，连续输出GPS的方位角度。注意GPS信号强度处于临界状态时，判断条件要增强