专利名称：车载卫星定位及导航系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车载导航系统，尤其是一种集卫星定位、电子地图导航、智能语音领航及智能防盗监控为一体的车载卫星定位及导航系统。
背景技术：
目前，GPS导航产业迅速发展，产品技术不断提高，申请号为01144744(公开号CN 1428596 A)的发明申请公开了一种车载卫星导航系统，该发明的硬件部分包括主机及分别与主机连接的GPS天线、惯性导航设备、车速表、遥控器、CD机，主机部分包括一个中央处理单元(CPU)以及分别与中央处理单元连接的一个GPS模块、一个存储地图数据的多媒体控制器(MMC)卡、一动态随机存取存储器(SDRAM)、一USBHOST控制器、一程序存储器、一数据存储器、一显示器、一红外端口，另外有一扬声器通过语音解码芯片与中央处理单元连接；一惯性导航设备/GSM模块与中央处理单元连接。该发明采用嵌入式软件进行开发，利用基于MMC存储卡和CDROM的数字地图数据库，结合GPS定位技术和角速度及速度航位推算技术，借助地图匹配技术和路径规划，引导算法把当前车辆位置和目的地位置以图标形式显示在电子地图上。在信息检索方面采用了直接查找、分类查找和按半径查找三种查找方式，在输入方式上，采用拼音法为输入形式。
现有车载电子地图导航产品的主要问题在于成本过高，不能为一般消费者接受而达到产品普及。上述发明没有针对导航产品的成本问题提出有效解决方案，该发明的CD机是一种与该导航系统兼容的标准外围输入输出设备，而不是对汽车内现有的CD机进行升级改进为导航系统所用，没有充分发挥原配设备的功能，造成资金浪费；此外该发明的信息检索方法对硬件的运行速度有较高要求，不利于节约硬件成本，使整个产品性能价格比不够理想，不适于参与市场竞争。此外，该产品功能仍有局限性，没有充分开发利用导航设备的潜在功能，降低了其产品实用性。

发明内容
本发明的目的是提供一种可将现有的汽车音响设备——车载CD升级为车载VCD，与导航电子地图共用的车载导航系统；本发明的另一个目的是提供一个导航操作系统，直接面向导航特性，快速而简捷地形成一个导航操作平台，运行硬件环境简单、成本低廉且能做到高效运算；本发明的另一个目的是提供一种快速高效并节约硬件成本的信息检索方法；本发明的另一个目的是提供一种具备防盗功能的导航系统；本发明的另一个目的是提供一种设有智能弹出式广告视窗的导航系统；本发明的另一个目的是提供一种可实现车辆与车辆之间链接通讯的导航系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明包括主机、GPS天线以及与车载CD相连的RF信号线，主机的中央处理器为TMLH918主控CPU，TMLH918主控CPU主机板包括TMLH918单晶片32位RISC多媒体芯片；一片EPROM存贮器与TMLH918相连；一片或二片64MB SDRAM存贮器与TMLH918相连接；一片DSP数字处理器与TMLH918相连接；一个NAND FLASH卡通过连接器与TMLH918相对接；一个语音处理器与TMLH918相连；一个GPS模块与TMLH918相连；一个辅助MCU与TMLH918相连；
一个触摸屏A/D输入与TMLH918相连；一个视频DAC芯片与TMLH918相连。
本发明的软件设计包括以下内容本发明的天目领航操作系统，从事外设管理及显示平台管理，电子地图显示共计分十八层，由树状原理将它们连接起来，针对不同条件指挥它们的不断装载及卸载；本发明的软件特点是，建立一个专为导航所用的文件管理器，其FAT表的结构中包含树状原理“动静脉”指挥推移结构、链接关系结构、穿层结构；本发明的软件特点是，建立一个模糊数学运算系统及自纠错系统，采用同构映射法及“黑板”理论进行运算；本发明的软件特点是，采用智能识别与模糊识别相结合，同构原理与离散数据相结合，对当前道路进行准确识别及修正；本发明的软件特点是，采用汉字文本语音读出系统，不仅可以读出一些常用的行车语句，而且可以准确读出任何的中文文字取名的道路名、地名及标志性目标地点；本发明的软件特点是，TMLH918内部的CD HOST功能，将现有汽车内的CD升级成VCD；本发明的软件特点是，当车辆出现被盗时，导航系统自动识别目前汽车所在位置及所在道路及附近情况，是否行驶、方向如何等汽车运行状况，直接发向车主或指定的人，以便及时报警及找到被盗汽车；如果开车司机在路上遇到突发事件需要求救时，按一下求救按健，就可以将汽车目前情况及具体位置告诉车主或指定的人，以采取救助措施；本发明软件的另一特点是采用压入式堆栈算法，计算出最佳路径，按最快、最近、最省油三种方式查出行车路线，并根据当前车正在行驶的路段，实时语音提醒司机前方路口，以及向何种道路上行驶，同时在显示屏上用特殊颜色显示出最佳路径的线路走向；如果用户偏离了指定的航线，本软件系统将会自动运算出适合于当前车所在位置的最佳路径；本发明软件的另一特点是，引入企业信息栏目，利用行车定位功能，将附近带有信息内容的企业或景点的企业简介及内容，排序地显示在状态栏目或直接在视窗中显示，并同时用语音读出其内容。
本软件设计中充分地考虑了人机界面、菜单简捷而直观，可以通过按键鼠标、触摸屏及遥控器等方式操作。
本发明充分利用现有的汽车音响设备——车载CD，将它升级为车载VCD，与导航电子地图共用，形成一套低成本，集车内视听娱乐与车载卫星定位及电子地图、语音领航为一体的车载导航产品。本发明采用TMLH918型单晶片CPU处理器，它相当于目前常用的工业PC或多媒体PC板浓缩成一个单晶片，同时删除掉与导航无关的多余功能，内部增加了MPEG解码单元，融合了中央处理器、快速总线协处理器、解码器视频编码与输出为一体的单晶片多功能硬件单元。不仅功能强大，专门针对导航及电子地图处理，而且硬件的性价比最好，与同类产品相比具有很强的价格竞争优势。本发明采用树状原理结构及文件名区分法组合FAT表及链接处理，它的特点是利用以“点”示“面”，将核心点抓住，从而提出与其相关联的网状线路，这种数据结构对硬件运行速度要求不高，因此节约了硬件成本，并且其查找速度可以达到实时导航的要求。由于采用这种特殊结构，根据测算，用PC机在MAPINFO电子地图平台上，执行同样大小、同样信息的地图数据，本结构几乎是它的12倍以上。也就是说，当运行同样大小的电子地图及信息时，PC机需要1.2Hz主频与只采用100MHz主频的TMLH918的效果是一样的，从而降低了CPU的成本；因此本发明在数据结构及读取资料方面更适合于降低导航产品的成本。
图面说明下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。


图1为本发明之系统硬件结构图；
图2为本发明之TMLH918主机板内部结构图；图3为本发明之系统主要电路原理简图；图4为本发明之主要功能实现流程图；图5为本发明之车载电话与防盗器结合工作流程图；图6为本发明之利用车辆链接功能实现被盗汽车跟踪示意图；图7为本发明之图层链接原理图；图8为本发明之地图数据运算采用映射法及黑板理论示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明的硬件包括主机、GPS接收、地图数据卡、显示器视频输出、语音输出、GSM输入口以及遥控器、控制器、键盘、鼠标、触摸屏、防盗器的输入口组成。它是以TMLH918中央处理单元为核心分别与它们相连。主机采用这种形式，针对原车中已经有VCD或DVD及其所带的显示屏进行视频切换，即可实现集播放VCD或DVD同时拥有汽车导航功能的系统。
如图2所示，本发明主机板内部结构以32位RISC TMLH918为核心处理单元，从事外设管理及显示平台管理，实现所有功能。27C020/27C040是TMLH918的BIOS程序存贮器，系统通电后首先执行该程序存贮器，它的主要功能是负责其外设及文件操作管理，负责将所需要的文件调入SDRAM动静态存贮器中，通过它对外部数据卡中的程序和数据，按需要，不断地装载或卸载，来运行不同功能的程序，以实现不同功能。这种算法不但效率高而且对硬件环境要求不高，可以大大地降低产品成本，为产品在市场竞争中具有很强的竞争力打下了良好的基础。32位DSP数字处理器的主要目的是将外部CD的RF信号运算成PCM数据流送给TMLH918，利用TMLH918内部的CD host功能块，将这些数据流进行处理，以实现将原车的CD变成VCD，不会因为装了导航系统而将原配CD拆除，而造成资金浪费，充分发挥原配设备功能，使整个产品的性能价格比最好，这是目前国内外所有导航产品中所没有的功能。TMLH918内部的视频处理器，经过视频编码芯片变成标准视频输出或VGA信号。如果需要将当前道路情况通过语音读出时，经TMLH918运算后，控制语音处理器输出语音，本发明采用汉字文本语音读出系统，不仅可以读出一些常用的行车语句，而且可以准确读出任何的中文文字取名的道路名、地名及标志性目标地点。真正地实现司机不用看电子屏幕，仅用耳朵听就可以知道自己目前在哪条路上行驶，前方多少米有路口，左边什么路右边什么路，附近是哪些地点或地或等等地图中所有的内容。这样可以充分发挥语音系统的功能，不会因司机有时观看电子地图而分散注意力，从而引起不必要的交通事故。GSM模块和防盗器模块，经串行接口与协处理CPU相连接。
参见图3，是导航系统电路的原理图，一个中央处理器型号TMLH918(主CPU)；一个协处理MCU采用MB89935；一个GPS模块，用来接收卫星信号，为系统提供GPS数据，用来确定汽车所在位置，它是通过串口1与TMLH918相连；一个EPROM程序存贮器27C020(或27C040)与TMLH918相连，为TMLH918提供系统程序的基本输入输出系统；一个64MB或128MB SDRAM与TMLH918相连，用于数据存贮及程序运行；一个32位DSP数字处理器，采用CXD3068芯片，用于CD RF数字信号处理；一个视频编码芯片将TMLH918视频数字信号转换成标准视频输出；一个GSM模块通过串行口与MB89935相连，互相传递防盗信息；一个四线触摸屏通过A/D转换与TMLH918相连；键盘、鼠标、控制器通过串行通讯与MB89935相连；一个经外部遥控输入口与TMLH918相连，接收来自外来的遥控信号，进行功能操作。
图4是实现本产品功能的主要流程图开始进入导航系统启动初始化程序，其主要功能是检测各外设备是否出现异常现象，如果外设备检测出现异常，则显示其错误信息，如果一切正常，则开始引导天目领航操作系统。
读取上一次关机时，本系统所处于的状态，确定是否处于导航状态，如果不是处于导航状态则执行CD host功能，如果此时车上的CD正在播放的是CD碟片，则将其数据直接转换成音频信号输出，如果正在播放的是VCD碟片，则将其数据进行解码，分别输出视频信号及音频信号。
当处于导航状态时，系统开始读取电子盘中的FAT表及相关数据，进入实时定位状态，其功能参见图4中流程图，当有外界按键(来自无线遥控、鼠标、触摸屏等)时，执行完对应的功能后，再回到实时导航状态。
图5是车载电话与防盗器工作流程图该功能是用户可以利用自己的手机查看自己的车在什么位置，也可以打电话监听被盗汽车情况。当汽车被盗或因紧急情况开车司机按动求救键时，本导航系统自动启动报警功能，同时计算出目前汽车所在位置及在什么道路上或在某某附近，是否行驶、方向如何等汽车运行状况，并将该信息发向导航系统指定的手机，车主很快就会知道自己汽车的状况，以便及时报警及找到自己的汽车，以实现防盗功能。当开车司机在路上遇到突发事件需要求救时，无须打电话，仅仅按一下求救按健，就可以将汽车目前情况及具体位置告诉车主或指定的人，这样大大地保障了行车安全。
图6是利用本导航系统特有的车辆链接功能示意图，它的主要目的是用另一辆汽车尽快地找到被盗汽车的位置，实现用一辆汽车跟踪另一辆汽车，真正地做到无中心指挥的智能化防盗功能。
如图7所示，本发明建立一个专为导航所用的文件管理器，其FAT表的结构中包含树状原理“动静脉”指挥推移结构、链接关系结构、穿层结构，在查询某项内容时，可以高效而快速地查出目标内容。电子地图显示共计分十八层，每层相当于一个大拼盘，由许多个小地图合并组成，本导航系统采用树状结构原理将它们连接起来，各图之间关系可经树状关系快速查出，针对不同条件指挥它们的不断装载及卸载，这样就很容易实现矢量地图多级放大及缩小，而且使地图的制作过程变得更简单。这种算法不但效率高而且对硬件环境要求不高，可以大大地降低了产品的成本，为产品在市场竞争中具有很强的竞争力打下了良好的基础。
图8是本导航系统采用映射法及黑板理论示意图，本发明采用同构映射法及“黑板”理论进行运算，将庞大的数据经映射重组成后，在内存中形成一个视窗(x、y)范围内的小地图数据，CPU在运算过程中，所有的运算不是针对整个数据库，不需要对地图中所有数据进行运算，而仅仅运算(x、y)内数据，这样可以使CPU的工作效率提高十几倍，甚至几十倍，大大地降低了导航系统对工作频率的要求，因此，本软件系统在低成本CPU上运行时，照样可以达到成本较高的PC机运行效果。从而为降低导航系统的硬件成本打下了根本性的基础。具体方法是，利用模糊算法确定出合适的比例尺及视窗位置，再将地图数据截取后，存入内存中的映射表内，导航系统只须监控其视窗移动就可以实现快速而高效的运算。
本发明建立了一个模糊数学运算系统及自纠错系统，采用智能识别与模糊识别相结合，同构原理与离散数据相结合。对当前道路进行准确识别及修正，这样可以大大地降低导航电子地图对精度的要求，使整个导航系统的电子地图制作费用大大地降低，从而降低了整个导航系统在电子地图制作上的巨额投入，这样的话，导航产品的门槛就可以大大地降低了，为导航产品最快地在中国甚至世界普及提供一个新的思路。
本发明软件设计中充分地考虑了人机界面、菜单简捷而直观，可以通过按键鼠标、触摸屏及遥控器等方式操作。
本发明采用压入式堆栈算法，计算出最佳路径，按最快、最近、最省油三种方式查出行车路线，并根据当前车正在行驶的路段，实时语音提醒司机前方路口，以及向何种道路上行驶，同时在显示屏上用特殊颜色显示出最佳路径的线路走向；如果用偏离了指定的航线，本软件系统将会自动运算出适合于当前车所在位置的最佳路径。
本发明首次引入了企业信息栏目，利用行车定位功能，将附近带有信息内容的企业或景点的企业简介及内容，排序地显示在状态栏目或直接在视窗中显示，并同时用语音读出其内容，用户不需要进入该“企业的门”就可以了解该企业情况。从而可以将导航系统与广告信息产业相结合，开拓导航系统新理念。
权利要求
1.一种车载卫星定位及导航系统，包括主机、GPS天线，GPS天线与主机连接，其特征在于还设有与车载CD相连的RF信号线，主机的中央处理器为TMLH918主控CPU，TMLH918主控CPU主机板包括TMLH918单晶片32位RISC多媒体芯片；一片EPROM存贮器与TMLH918相连；一片或二片64MB SDRAM存贮器与TMLH918相连接；一片DSP数字处理器与TMLH918相连接；一个NAND FLASH卡通过连接器与TMLH918相对接；一个语音处理器与TMLH918相连；一个GPS模块与TMLH918相连；一个辅助MCU与TMLH918相连；一个触摸屏A/D输入与TMLH918相连；一个视频DAC芯片与TMLH918相连。
2.根据权利要求1所述的一种车载卫星定位及导航系统，其特征在于所述GPS模块通过串口1与TMLH918相连。
3.根据权利要求1所述的一种车载卫星定位及导航系统，其特征在于所述辅助MCU采用MB89935。
4.根据权利要求3所述的一种车载卫星定位及导航系统，其特征在于一个GSM模块通过串行口与MB89935相连，键盘、鼠标、控制器通过串行通讯与MB89935相连。
5.根据权利要求1所述的一种车载卫星定位及导航系统，其特征在于所述EPROM程序存贮器为27C020或27C040。
6.根据权利要求1所述的一种车载卫星定位及导航系统，其特征在于所述DSP数字处理器是32位DSP数字处理器，采用CXD3068芯片。
7.一种车载卫星定位及导航的操作系统，其特征在于采用树状结构原理并建立一个专为导航所用的文件管理器，其FAT表的结构中包含树状原理“动静脉”指挥推移结构、链接关系结构、穿层结构；电子地图分层显示，每层地图由许多个小地图合并组成的，各图之间关系可经树状关系快速查出，针对不同条件指挥它们的不断装载及卸载，以实现矢量地图快速多级放大及缩小，并简化地图制作过程。
8.一种车载卫星定位及导航系统的数据运算方法，其特征在于建立一个模糊数学运算系统及自纠错系统，采用同构映射法及“黑板”理论进行运算，步骤如下将庞大的数据经映射重组成后，利用模糊算法确定出合适的比例尺及视窗位置，再将地图数据截取后，存入内存中的映射表内，在内存中形成一个视窗(x、y)范围内的小地图数据，这样CPU在运算过程中，不需要对地图中所有数据进行运算，而仅仅运算(x、y)内数据，导航系统只须监控其视窗移动就可以实现快速而高效的运算。
9.如权利要求7所述的一种车载卫星定位及导航的操作系统，其特征在于所述电子地图共计分十八层显示。
全文摘要
本发明涉及一种集卫星定位、电子地图导航、智能语音领航及智能防盗监控为一体的车载卫星定位及导航系统，硬件包括主机、GPS天线以及与车载CD相连的RF信号线，主机的中央处理器为TMLH918主控CPU，软件内容包括从事外设管理及显示平台管理的天目领航操作系统；一个专为导航所用的文件管理器；一个模糊数学运算系统及自纠错系统，采用同构映射法及“黑板”理论进行运算；采用智能识别与模糊识别相结合，同构原理与离散数据相结合，对当前道路进行准确识别及修正；采用汉字文本语音读出系统；TMLH918内部的CD HOST功能，将现有汽车内的CD升级成VCD。本发明主机功能强大，专门针对导航及电子地图处理，硬件的性价比达到理想，在数据结构及读取资料方面降低了导航产品的成本，与同类产品相比具有很强的价格竞争优势。
文档编号G01C21/26GK1529128SQ200310111728
公开日2004年9月15日 申请日期2003年10月9日 优先权日2003年10月9日
发明者鲍继怀 申请人:广州市丰凌电器有限公司