论文—车载GPS组合导航仪多传感器数据采集模块设计精选.doc

PAGE 车载GPS组合导航仪多传感器数据采集模块设计 王 玉 王 忠 (四川大学电气信息学院通信工程系，成都 610065) 摘 要: 对多传感器智能组合导航仪的数据采集模块进行了设计，利用51单片机作为核心部件构架整个模块。给出了系统框图、原理图设计。介绍了GPS数据格式以及陀螺仪信号形式、速度传感器信号特点，利用数据通信原理的知识将三个数据信号有机地融合，从而创造性地定义了传输数据的格式，并采用了特别设计的传送方式。采用51汇编语言进行了软件的程序编制，并在单片机仿真环境下调试通过，已在硬件环境下试运行。整个系统运行正常，达到设计要求。 关键词：GPS, DR, GIS, 数据采集, 导航, 定位 Design on Block of Gathering Sensors’Data for Vehicle GPS Integrated Navigation Instrument Wang Yu, Wang Zhong (School of Electrical Info., Sichuan Univ., Chengdu 610065,China) Abstract: The combination of Dead Reckoning (DR) and GPS will make the localization of mobile vehicles exactly , even when the Satellite signal is lost. The module of digital gather is designed which used 51 MCU as the key part of module in this text. After introducing the form of GPS data the signal form gyroscope and signal of tempo, the block diagram and principle picture are designed. It is very important to improve the method of communication to make the transmission more effective and simpler. The procedures of software is written by assembler language, and it has been debugged and passed under the development tool of KEILC51.The whole system runs normally, and it has reached the designing requirement. Keywords: GPS, DR, GIS, Data Acquisition, Navigation, Location 全球定位系统（GPS）能迅速、准确、全天候地提供定位、导航和授时信息，但在城市高楼区、林荫道、涵洞及深山峡谷内，GPS的上述功能常常失效。为了能够在上述情况下，实现对车辆的定位与导航就有必须采用某种特殊的方法来弥补单纯的GPS定位的缺点。将航位推算（DR—Dead-Reckoning）与GPS定位相结合的组合式车辆导航定位是一种常用而有效的车辆定位技术。为了实现航位推算我们就有必要去采集车子的速度、方向等参量。基于这种想法设计了这个车载GPS采集器。 1 设计思想 1.1 采集器设计分析 车载采集器工作的环境非常恶劣，而电磁脉冲对采集器系统的影响比较严重，必须考虑系统的抗干扰能力。同时由于系统需要长期不间断工作的可能非常大，所以必须要考虑系统的可靠性。 采集器采集的GPS信号、陀螺仪信号以及车速值在时间上有较强的相关性，采集到的陀螺仪信号和车速值必须对应于相应的GPS信号。如果在时间上产生的偏差太大或者根本就失去了应有的相关性，上层的定位系统就无法正常的工作。 采集器如何将采集到的数据发送到它的上层处理器，是一个极其重要的问题，这是一个通信问题。显然有必要建立一套简单有效的通信方式解决不同数据的传送问题。 1.2 采集器特点分析 采集器必须能够采集多种不同的信号，并对不同的信号进行相应的初级处理以便于信号的传输和识别。 采集器是一种安装在车体内的数字化设备。在它稳定、可靠的实现功能的条件下，应该尽可能的降低制作成本。 2 系统 2.1 设计方案简述 基于上述设计思想, 以单片机为整个系统的核心，由它控制着整个系统的工作，即接收并提取有用的GPS信号’$GPGGA’帧、采集陀螺仪及提取车速值，并传送到中心处理器. 2.2 硬件