[发明专利]公交车辆的交叉定位装置和方法

摘要

本发明公开一种公交车辆的交叉定位装置和方法，装置由MCU主控模块、CAN模块、BD模块、W‑CDMA和SD卡模块组成。MCU主控模块分别从SD卡、CAN和BD模块读入公交线路电子地图“行程‑‑经纬度”表、里程数据和经纬度数据，遵循BD与电子地图比对误差切换BD和DR定位模式的准则，优化北斗(BD)、电子地图(EM)、里程表航位推算(DR)的公交交叉连续定位。交叉定位计算量小，DR填补了BD定位断点，无航向传感器的里程表DR零费用且可靠。BD数据基于EM校正、经W‑CDMA模块输出经纬度定位值，DR数据通过EM“行程‑‑经纬度”表映射、经W‑CDMA模块输出经纬度定位值；经纬度定位值位于公交线路，提高了定位品质、有助于定位数据延拓至智能公交的其它业务。

主权项

1.一种使用公交车辆的交叉定位装置的公交车辆交叉定位方法，其特征在于所述交叉定位装置由MCU主控模块(10)、CAN模块(20)、BD模块(30)、W-CDMA模块(40)、SD卡模块(50)组成；MCU主控模块(10)以STM32F103VB芯片为核心，分别与CAN模块(20)、BD模块(30)、W-CDMA模块(40)、SD卡模块(50)相连；MCU主控模块(10)从SD卡模块(50)读取公交线路电子地图“行程--经纬度”表，通过CAN模块(20)输入里程表的里程数据，经BD模块(30)获得经纬度数据；遵循BD与电子地图比对误差切换BD/DR定位模式的准则，实施北斗BD、电子地图EM、里程表航位推算DR的公交交叉连续定位，经W-CDMA模块(40)输出经纬度定位值；公交线路电子地图“行程--经纬度”表为关系型二维表，表的第1字段是公交线路起点至终点依序相距1m的参照点序号、即参照点序号＝公交线路始自起点的行程，第2、3字段则是参照点对应的经度和纬度，每个参照点序号和参照点经纬度构成公交线路电子地图“行程--经纬度”表的一条记录；公交车辆往返行程各配置独立的公交线路电子地图“行程--经纬度”表；/n所述的CAN模块(20)以TJA1042T/3芯片为核心，将CAN总线信号转换成MCU可解析的信号，或将MCU信号转换成CAN总线信号；CAN总线的差分信号CANH和CANL经共模电感L21分别与TJA1042T/3芯片的脚7和脚6相连，电容C21一端与TJA1042T/3芯片的脚6相连，另一端接地，电容C22一端与TJA1042T/3芯片的脚7相连，另一端接地；差分信号对靠近总线端设置终端匹配组件电阻R21、电阻R22、电容C23，其中电阻R21一端与CANH信号相连，另一端通过电容C23接地，电阻R22一端与CANL信号相连，另一端通过电容C23接地；差分信号对靠近总线端设置ESD保护组件二极管D21、D22，其中二极管D22一端与CANH信号相连，另一端接地，二极管D21一端与CANL信号相连，另一端接地；TJA1042T/3芯片的脚8、脚2接地，TJA1042T/3芯片的脚3、脚5分别接5V、3V3电源；TJA1042T/3芯片的脚1接STM32F103VB芯片的脚82，STM32F103VB芯片信号经TJA1042T/3芯片转换后通过CAN总线发出；TJA1042T/3芯片的脚4接STM32F103VB芯片的脚81，CAN总线信号经TJA1042T/3芯片转换后传递给STM32F103VB芯片；/n所述的BD模块(30)以SKG12D芯片为核心，接收与转换北斗卫星发送的定位信号；SKG12D芯片的脚11与BD天线相连，SKG12D芯片的脚23接3V3电源，SKG12D芯片的脚10、12、13、24接地；SKG12D芯片的脚20、21分别与STM32F103VB芯片的脚86、87相连，实现BD模块(30)和MCU主控模块(10)的UART通信；STM32F103VB芯片读入SKG12D芯片提供的北斗GGA格式报文，北斗GGA格式报文由12个字段组成；第2字段是纬度，格式为ddmm.mmmm，第4字段是经度，格式为ddmm.mmmm；/n所述的W-CDMA模块(40)以SIM5320芯片为核心，输出公交车辆交叉定位装置的经纬度数据；信号匹配电路包括电感L41和电容C41、C42，电感L41的一端与SIM5320芯片的脚59相连，另一端与天线相连，电容C41一端与SIM5320芯片的脚59相连，另一端接地，电容C42一端与天线相连，另一端接地；SIM5320芯片的脚62和脚63相连、接入模块供电网络Powersupply，并设置储能电容C43和C44给天线供电；电容C43和C44并联，并联的一端接地，并联的另一端与SIM5320芯片的脚62和脚63相连；SIM5320芯片的脚38和脚39相连、接入模块供电网络Power supply，并设置储能电容C45和C46给天线供电；电容C45和C46并联，并联的一端接地，并联的另一端与SIM5320芯片的脚38和脚39相连；SIM5320芯片的脚57、58、60、61、64、37、40接地；SIM5320芯片的复位脚4与NPN三极管Q42集电极相连，电阻R43和电阻R44的一端相连并接入三极管Q42基极，电阻R44的另一端与三极管Q42发射极相连并接地，电阻R43的另一端与STM32F103VB芯片的脚56相连，STM32F103VB芯片的脚56提供20～200ms高电平复位信号；SIM5320芯片的开关控制脚3与NPN三极管Q41集电极相连，电阻R42和电阻R41的一端相连并接入三极管Q41基极，电阻R42的另一端与三极管Q41发射极相连并接地，电阻R41的另一端与STM32F103VB芯片的脚55相连，STM32F103VB芯片的脚55提供＞64ms的高电平控制信号；SIM5320芯片的脚68、71分别与STM32F103VB芯片的脚47、48相连，实现W-CDMA模块(40)和MCU主控模块(10)的UART通讯；SIM5320芯片的脚12、13分别与STM32F103VB芯片的脚70、71相连，实现W-CDMA模块(40)和MCU主控模块(10)的USB通信；SIM5320芯片的脚11接5V电源；/n所述的SD卡模块(50)选用闪迪SDHC UHS-I存储卡，MCU主控模块(10)采用SPI模式、从SD卡模块(50)读取公交线路电子地图“行程--经纬度”表；SDHC UHS-I存储卡的脚4与3V3电源相连，SDHC UHS-I存储卡的脚3和脚6接地；SDHC UHS-I存储卡的脚1、2、5、7分别与STM32F103VB芯片的脚29、32、30、31相连；/n所述公交车辆交叉定位方法作业流程如下：/n①初始化/n读“行程--经纬度”表：TD_Longitude[i]、TD_Latitude[i]，i＝0,1,2,3～KKKKK/n读里程表的里程、建立基准里程：Mileage1＝Mileage/n增量里程初值：ΔMileage＝0/nBD初值：D_Longitude＝TD_Longitude[0]，D_Latitude＝TD_Latitude[0]/nBD定位有效初值：Valid_BD＝1/nBD/DR切换误差上限赋值：Error_BD_EM＝K*10m，K＝5/n最小欧氏距离初值：Distance_min＝0/n行程基准参照点序号初值：Reference_Serial1＝0/n增量参照点的点数初值：ΔReference_Serial＝0/n检测BD是否有效的基准参照点序号初值：Reference_Serial2＝0/nBD与EM比对时回溯行程参照点的点数初值：Step_Down＝250/n执行定位的定时器中断赋值：Interrupt_Time＝10S，启动定时中断/n②响应10S定时中断，执行交叉定位/n读实时里程Mileage/n增量里程ΔMileage＝Mileage－Mileage1/n读经度D_Longitude、纬度D_Latitude/n增量参照点的点数ΔReference_Serial＝INT(ΔMileage+0.5)/n检测BD是否有效的基准参照点序号Reference_Serial2＝Reference_Serial1+ΔReference_Serial/nBD与EM比对时回溯行程参照点的点数Step_Down＝INT(0.5*ΔReference_Serial+0.5)/n③判定BD定位有/失效/nDistance_min＝min[(D_Longitude－TD_Longitude[i])