CN207318731U - 一种具有北斗定位定向功能的车辆监控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有北斗定位定向功能的车辆监控装置，包括定位定向模块、GPRS/GSM通信模块和电源模块，定位定向模块包括两个GNSS卫星天线、BDS/GPS差分定位定向模块和惯性导航定位模块。两个卫星天线放置于被监控车辆的不同位置，内部定位定向模块通过GPRS/GSM通信模块接收北斗地基增强系统的差分信号进行差分定位和定向。惯性导航定位模块包括陀螺仪和加速度计传感器，用于测量车辆的角速度和加速度矢量，可实时获得车辆的位置和方向信息，实现无缝定位。本实用新型装置定位定向精度高、成本低廉、易于实现，配合高精度地图可实现高精度导航与定位，具有广阔的市场潜力和应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于智能交通控制和卫星定位技术领域，更具体地涉及基于卫星和惯导组合定位定向的车辆监控装置。
背景技术
随着我国社会与经济的持续发展，城市化进程的步伐加快，对运输车辆的需求越来越大运输车辆的日益增多，导致交通网络规模不断扩大，交通运输的管治以及合理调度必然成为对社会管理的一个要求。为了实现对车辆进行有效的管理使用、有力的指挥调度、全面的安全监控、完善的协调运营等功能，建设一套集指挥、控制、管理于一体的车辆监控调度系统是一个行之有效的解决方案。这些功能的实现不仅要求有可靠的通信网络、完善的指挥调度中心等，更离不开对车辆的精确定位。
当前，市面上存在着不少车辆监控和导航类产品，这些产品一般采用美国的GPS实现定位和监控。单纯的卫星定位民用精度一般为米级，对于一些高精度的位置应用的支持难免力不从心。同时，也往往缺乏对应的高精度的地图数据来有效支撑和呼应。除此之外，在地下车库、隧道、城市峡谷、立交桥下等复杂环境下，由于可视卫星数的减少卫星定位将很难获得精确的定位信息，一定程度上影响了车辆定位的连续性和可靠性。这些问题都严重阻碍了车辆监控的精细化管理能力的提升，无法有效满足当前车辆交通运输行业对高精度监控管理日益增长的需求。
双天线卫星定位导航系统定向技术不仅具有响应时间短、动态性能好、稳定可靠、无累计误差的优点，且不受磁场环境的影响，无惯性漂移，并且该定向仪的体积小、重量轻、价格低。现有的双天线卫星定位导航系统定向技术，将两个天线安装在被定向物体上，两个天线之间的距离(基线长度)需根据定向精度要求设定。但卫星导航系统的缺点是如果存在卫星遮挡或通信中断的情况，将不能进行实时定位和定向，这大大影响了定位和定向连续性和可靠性。
惯性导航系统(INS)是以陀螺仪和加速度计作为传感器件的导航解算系统，该系统根据陀螺的测量值和加速度计的测量值解算出载体在导航坐标系中的速度和位置。惯性导航系统是一种不依赖于外部信息的自主式导航系统，可全天候工作，提供位置、速度和航向等数据，数据更新率高、短期精度和稳定性好，所产生的导航信息连续性好而且噪声低。但INS的缺陷在于其输出的位置误差会随着时间而积累增大。
实用新型内容
本实用新型公开了一种具有北斗定位定向功能的车辆监控装置，所要解决的技术问题是：结合北斗地基增强系统，应用双天线测向系统，融合低成本的惯性导航模块，实现BDS/GPS+惯导定位，双天线系统能够实时测定车辆行驶方向，实现连续可靠的全天候、高精度的车道级导航。
本实用新型的技术方案：
一种具有北斗定位定向功能的车辆监控装置，包括定位定向模块、GPRS/GSM通信模块和电源模块；GPRS/GSM通信模块与定位定向模块连接，电源模块同时与GPRS/GSM通信模块和定位定向模块连接供电。
所述定位定向模块包括两个GNSS卫星天线、BDS/GPS差分定位定向模块和惯性导航定位模块，所述两个卫星天线与BDS/GPS差分定位定向模块连接并放置于被监控车辆的不同位置，相隔距离大于1米，所述BDS/GPS差分定位定向模块与惯性导航定位模块连接。
所述惯性导航定位模块包括陀螺仪和加速度计传感器。
所述GPRS/GSM通信模块包括通信天线、SIM卡和处理芯片；所述的通信天线和SIM卡与处理芯片连接。
本实用新型的有益效果：
本实用新型充分利用BDS/GPS卫星定位技术、差分定位技术、惯性导航定位技术、双天线定向技术、网络技术和现代通信等相关技术，通过定位定向信息实现更高精度的车辆监控。这样既有利于交通管理单位对车辆的管理，又有利于规范司机的驾驶行为，能够为社会安全管理、城市运行管理、行业应用和大众出行服务提供精准支撑服务，还能适应相关部门管理决策需要和社会服务需要，更可适配如精准导航、公交优先、车道自由流、特殊车辆监控等实际场景。
附图说明
图1为本实用新型的结构图。
图2为车辆监控系统示意图。
图3为北斗地基增强系统和车辆监控系统交互示意图。
具体实施方式
由图1所知，一种具有北斗定位定向功能的车辆监控装置，主要由定位定向模块、GPRS/GSM通信模块和电源模块组成。
所述定位定向模块包括两个GNSS卫星天线、BDS/GPS差分定位定向模块和惯性导航定位模块，所述定位定向模块中两个卫星天线分别与BDS/GPS差分定位定向模块连接并放置于被监控车辆的不同位置，两个卫星天线相隔距离大于1米，实时获取BDS/GPS信号传输给装置内部的所述BDS/GPS差分定位定向模块，两个卫星天线构成基线向量，实时测量车辆的航向。
现有的基于北斗地基增强系统差分定位方法结构如图2和图3所示，所述监控车辆定位定向模块通过接收的信号粗略计算出车辆的位置坐标，并转换为GGA格式数据，通过GPRS/GSM通信模块发送给北斗地基增强系统(数据处理中心)，数据处理中心根据车辆的粗略位置和参考站网数据，在车辆虚拟位置处虚拟一个参考站，并将数据以RTCM格式发送给定位定向模块，执行相应的差分算法，实现实时高精度差分定位。
采用现有的双天线测向技术，通过测量多颗卫星在两个天线上的载波相位差，运用现有的载波相位双差法分别计算出两个天线在WGS84坐标系下的位置，再将上述两个天线在WGS84坐标系下的位置转移至载体坐标系下，进而求解两个天线之间的连线与北向的夹角。在实际应用中，可以每间隔预定的时间，比如1秒就测量一次双天线GNSS的航向输出值。
本实用新型惯性导航定位模块包括陀螺仪和加速度计传感器，测量车辆的角速度和加速度矢量，并依据现有方法执行惯性导航算法进行导航定位。所述BDS/GPS差分定位定向模块和惯性导航定位模块执行组合定位算法，将差分定位结果和惯性导航系统的算法结果进行数据融合处理，BDS/GPS差分定位定向和惯性导航定位基于松耦合方式集成。
计算得到车辆的位置坐标，方向等信息后，通过GPRS/GSM通信模块实时将车辆的位置和方位信息发送给远程监控平台，配合高精度地图，实现车辆的实时监控。可实时展示精确到车道的车辆位置、航向。
其中，定位定向模块和GPRS/GSM通信模块由电源模块供电使用。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (4)
1.一种具有北斗定位定向功能的车辆监控装置，其特征在于：包括定位定向模块、GPRS/GSM通信模块和电源模块；GPRS/GSM通信模块与定位定向模块连接，电源模块同时与GPRS/GSM通信模块和定位定向模块连接供电。
2.根据权利要求1所述的车辆监控装置，其特征在于：所述定位定向模块包括两个GNSS卫星天线、BDS/GPS差分定位定向模块和惯性导航定位模块，所述两个GNSS卫星天线与BDS/GPS差分定位定向模块连接并放置于被监控车辆的不同位置，相隔距离大于1米，所述BDS/GPS差分定位定向模块与惯性导航定位模块连接。
3.根据权利要求2所述的车辆监控装置，其特征在于：所述惯性导航定位模块包括陀螺仪和加速度计传感器。
4.根据权利要求1至3任一项所述的车辆监控装置，其特征在于：所述GPRS/GSM通信模块包括通信天线、SIM卡和处理芯片；所述的通信天线和SIM卡与处理芯片连接。
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| CN110021185A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-07-16 | 邵沈齐 | 一种智慧交通管理系统 |
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