汽车导航及汽车信息显示系统

"&! % &! 的播放由 ,&’304 的软 件 进 行 ! 图 像 用 "+7
方式在液晶屏上显示# 收音机为调频调幅收音机! 其 输 出 为 音 频 信 号 ! 收 音 机 的 音 频 信 号 和 !"! %
"&! % &! 的音频信号经显控单片机选择后送往功放 !
放大后送入车载扬声器 # 显控单片机是 &902350/0 ! 该芯片运行速度高 ! 片内带有 -,: & :/& & (-/./ 等对 外接口 ! 可以很方便地对外连接 #
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设计"研究
汽车导航及汽车信息显示系统
俞维忠 !南京电子技术研究所 " 江苏 南京
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摘要 ! 介绍汽车导航及汽车信息显示系统的硬件组成 & 软件设计及系统的功能和特点 ’ 关键词 ! 全球定位系统 ( 汽车导航 ( 2GkhO’ ( [d[ c dG[ c G[ 中图分类号 ! \’9PlP 文献标识码 ! ? 文章编号 ! hOOPkL9P8 ":OO’ #OXkOOOhkOP
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与查询服务 ! 如按用户要求显示停车场 " 主要旅游 景点 " 宾馆饭店等服务设施的位置的数据资料 ! 并 在电子地图中指示其所处的位置 # 在倒车时开通后 视镜 ! 可在液晶屏上直观地看到车后情况 $
行驶中导航
在显示屏中显示电子地图 ! 并标明
行车方向& 目的地等# 还可根据用户的设定实时显示 诸如维修站& 加油站& 停车场 & 酒店 & 机场等公共服 务场所 ! 以方便用户需要 # 以图形方式 (大的拐弯箭 头 )! 提示用户采取相应的行车控制 ! 屏幕适当位置 随时注明行车时间 ! 剩余路程等 # 在车辆行驶过程 中 ! 驾驶员必须全神贯注于驾驶 ! 而不能经常去查看 显示屏幕# 因此! 导航系统中还利用语音输出 ! 在必 要时向驾驶员提供语音提示! 从而确保行车安全#
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系统原理及功能描述 系统组成 本系统的硬件包括导航 计 算 机 #2Gk7O’ %& @2;
接 收 器 & 陀 螺 仪 & 液 晶 显 示 屏 & 收 音 机 & [d[ c
dG[ c G[ & 音频功放 & 显控单片机 & 触摸屏 & 键盘 &
驱动电机等 $ 其组成如图 7 所示 ) 本系统为小型车辆提供了一个基于平板液晶显 示的电子信息平台 $ 它将已经采用的各种电子设备 综合到现代汽车电子信息系统中来 $ 是一种具有国 际先进水平和相当市场竞争能力的车载电子信息系 统)
#
系统的软件设计 系统的软件包括 ,&’304 的系统软件 & 工作软件
和显控单片机的控制软件 # ,&’304 的系统软件选择
;:<’$= ! 工 作 软 件 由 自 主 开 发 ! 利 用 该 软 件 可 以
根据需要对电子地图进行放大& 缩小& 左移& 右 移 & 上移和下移等操作 ! 并实现最佳路线选择 & 最 短路径& 行驶路线保存 & 行 驶 轨 迹 回 放 & 输 入 名 称 地 址 或 电 话 号 码 进 行 目 的 地 查 询 等 诸 项 功 能!
,$’304 可以用语音方式向驾驶员提供前方道路的简
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! 汽车电器 " !""# 年第 $ 期
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! 汽车电器 " 广大读者吉祥如意 # ! !任丘市鸿臣蓄电池用水设备厂祝
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设计!研究
单情况 # 当车辆行驶超出地图显示范围时 ! 电子地 图 将 实 现 自 动 切 换 # 所 有 导 航 软 件 都 在 ;:<’$= 系 统下用 ">?@AB &CC 编制 # 界面显示风格以简单& 人性化& 友好为标准! 不 采 用 计 算 机 常 用 的 ;>DEFG? 显 示 风 格 ! 并 在 处 理 时 注 意 以 下 几 个 方 面 % !在 容 易 引 起 歧 意 的 地 方 ! 尽量用文字来代替图标的功能 ! 使用图标应该一目 了然 ! 不会引起理解上的困难和偏差 ’ " 正常显示 时 ! 尽量给予大的地图显示界面 ! 取消占用屏幕显 示空 间 的 状 态 栏 等 纯 显 示 元 素 ’ #简 化 操 作 步 骤 ! 尽可能在短的操作步骤下 ! 实现功能 ’ $ 增加软键 盘功能 ! 键盘按钮要考虑到便于使用的原则 ’ % 在 设计需要选择的界面环境时 ! 要考虑到触摸选择的 方便性 ! 尽可能采用大的按钮和选择框 # 系统提供/个功能 % 最短路径计算和最佳路径计 算 # 最短路径计算是根据选择目的地 ! 不考虑道路 状况 ! 计算最短路径 (最短时间或最短距离 )# 最佳 路径计算是根据选择目的地 ! 考虑道路状况 ( 载质 量 & 行车速度 & 车道方向等 )! 计算最佳路径 ( 最短 时间或最短距离 )! 系统给出道路状况的选择项或者 提供选择组合 # 在汽车将要通过路口时 ! 系统用语 音和图示提示驾驶员 ! 将要左拐 & 右拐和直行 ! 以 及注意事项 ! 提示不得干扰正常的路径导航 # 在驾 驶偏离规划路径后 ! 系统给出警告提示 ! 并在无操 作输入的一段时间后重新计算最佳路径 ! 并要给出 醒目的提示 # 系统将提供路径的多点 ( 多目的 ) 路 程规划功能 ! 帮助驾驶员在行驶前或运行中规划路 线 # 系统提供查询道路设施点 ! 包含政府机关 & 紧 急救护 (道路救援 & 医院 )& 金融机构 & 学校 & 休闲 娱乐 ( 含户外休闲 & 电影院 )& 餐饮购物 ( 含夜市 & 快餐店 & 百货公司 )& 交通设施 ( 加油站 & 停车场 )& 地名等道路外围设施 ! 并提供保存功能 # 分类信息查询% 系统提供城市地标点& 立交 桥& 宾馆酒店& 餐厅饭庄& 党政机关& 大厦写字 楼 & 购物中心 & 学校 & 公园景点 & 加油站 & 汽车配 件& 交通管理队& 品牌汽车维修站& 汽车修理厂& 汽车救援& 医院急救中心& 禁行点& 车站& 飞机 场 & 邮政 & 金融银行 & 娱乐 & 休闲 ! 满足用户在行 车中的所有信息需求 ! 并提供保存功能 # 查询功能 输入要简便 ! 便于驾乘人员使用 # 系统可在地图上 建立自定义点 ! 作为要去的目的地 ! 或作为查询地 输入点# 系统可根据用户输入的选择地名& 名称& 定义点等进行查询 ! 给出在地图上的位置及其详细 信息# 查询方式多样化# 当汽车运行在导航模式 时 ! 可以选择多种导航显示方式 # 如 % 保持车头正 北 ! 地 图 转 动 的 方 式 # 保 持 地 图 不 动 ! +,- 的 光 标 在当前地图窗口的中间 ! 即汽车行进时 ! 地图随着 车辆的行进方向进行平移 ! 保持汽车在地图的中间
图X 系统组成框图
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系统的具体用途和功能 定位导航功能 系统能在绝大部分的行程时间里确定车辆的实
时位置 $ 并与实际位置的偏差小于 :O Y ( 系统能将 车辆的实时位置转化为地图坐标并与道路网相匹 配 $ 以提供车辆在路网中最可能的行驶路段 $ 以及 车辆在该路段中所处的位置 ( 系统能向驾驶员提供 以地图为背景的图形化实时车辆位置显示 ( 系统能 接受旅行目的地请求 $ 并按合适的规划标准给出由 当前位置或指定起点到达目的地的最佳行车路线( 系统能根据已规划好的行车路线产生实时的驾驶引 导指令 $ 并以图形指示或语音提示的方式提供给驾 驶员 ( 系统能确定车辆当前是否已经偏离了预定行 车路线并及时做出处理 $ 或者以语音或图形提醒驾 驶员注意$ 或者从当前位置开始重新规划行车路 线 ) 系统可向用户提供与电子地图有关的信息检索
修改稿收稿日期 ! :OO’kO:k7P
作者简介 ! 俞维忠 #78MXk %$ 男 $ 高级工程师 $ 78L: 年毕业于兰州大学无线电物理专业 $ 长期从事机载雷达显示技术及 车载电子设备方面的研究 $ 在相关刊物及会议上发表论文 7O 余篇 )
’ 汽车电器 ( !""# 年第 $ 期
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设计 !研究
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系统工作过程 车辆点火起动! 系统上电复位! 内部初始化!
显示屏显示初始画面 $ 用户按需要进行有关功能选 择或进行相关参数设置 ! 现以导航功能为例介绍系 统工作流程 $ 用户选择进入定位导航功能 ! 完成画面切换 $ 输入目的地 在出发前 ! 用户通过系统提供的 输入方法将目的地输入到导航设备中 $ 输入方式主 要有以下几种 % ! 在系统显示的电子地图上通过触 摸 屏 直 接 点 击 地 点 ! 确 认 后 选 取 ’ "按 分 类 方 式 ! 用菜单由粗到细按地名一级一级地深入 ! 最终选定 目的地 ’ # 用单位的电话号码输入方式进行查询 $ 路径规划 在用户输入目的地以及进行一定的 行车策略选择 ( 如时间最短 & 路程最短 & 是否走高 速等 ) 后 ! 系统进行路径规划 ! 并将推荐的路线显 示出来 # 系统对走过的路程有记忆功能 ! 以保证用 户在某些情况下能原路返回 # 一旦车辆偏离推荐路 线 ! 系统会自动删除原路线并重新规划 ! 将修正后 的路线作为新的推荐路线 #
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系统的工作原理 汽 车 定 位 采 用 全 球 定 位 系 统 ( +,- ) 和 陀 螺 仪
导航相结合的方法进行 ! 当可定位的卫星大于或等 于.颗 时 ! 直 接 用 卫 星 进 行 定 位 # 据 有 关 资 料 ! 其 定位误差小于 /0 1 # 在遇到遮挡或其它原因 ! 可定 位 的 卫 星 小 于.颗 时 ! 则 采 用 陀 螺 仪 加 车 速 外 推 进 行 定 位 ! 此 时 定 位 误 差 会 大 一 些 ! 一 般 在 20 1 左 右 # 用陀螺仪加车速外推进行定位仅仅是一个补充 方法 ! 一旦卫星信号恢复 ! 立即转入卫星定位 # 由 卫 星 定 位 得 到 的 经 纬 度 数 据 经 串 行 口 送 入 ,$’304 ! 从而在电子地图上找到对应的地图点 ! 为了消除各 种误差 ! ,&’304 需对 +,- 和陀螺仪送来的数 据 进 行 卡尔曼滤波 ! 定位数据再经地图匹配技术处理 ! 可 以获得较为满意的导航定位精度 ! 数字地图信息采 用 567-8 存贮器存贮 ! 大容量的 567-8 存 贮 器 可 以 保存一个城市的详细地图或一个省的交通图 ! 更多 的地图信息可通过 &!’()* 读入 ! 液晶屏可分别 显 示 "+7 信号和复合视频信号 ! "+7 用于显示地图信 息! 复 合 视 频 用 于 显 示 倒 车 后 视 信 号 ! /种 信 号 的 切换由显控单片机进行 ! 全系统的控制由触摸屏和 按 键 进 行 ! /种 操 作 方 法 都 有 效 ! 并 可 相 互 替 代 ! 这 样 也 等 于 为 成 功 控 制 增 加 了 一 道 保 障 # !"! %
随着现代科学技术的发展 $ 汽车行业正日渐成 为电子技术应用最密集的领域之一 $ 有关专家预测 未来汽车上装用的电子装置成本将占汽车整车成本 的 7Mn 以上 $ 使汽车真正成为所谓的 ! 电 子 汽 车 "$ 因此$ 汽车电子将是未来的一个新的经济增长热 点) 基于以上原因 $ 南京电子技术研究所以自筹资 金为主 $ 同时积极申请相关资助为辅 $ 自主开发了 汽车导航及汽车信息显示系统 ) 本系统的主要功能为 * 利用电子地图为驾驶员 提供路线指示和路径规划$ 及行驶中的相关信息$ 在非行驶时间还可为乘员提供包括 [d[ + dG[ & G[ 等娱乐活动 ) 系统采用了模块化设计方法 $ 以提高可靠性和 降低造价 )
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娱乐功能 设计思路
娱乐功能包括!"! # "$! % &!! 收音机! 功率放大$ 在研发过程中! 系统采用了集成的设计思路! 即尽量采用成熟和现有的货架产品 ! 重点在系统集 成和软件设计 ! 由于是车载产品 ! 设计时必需考虑 以下因素% 抗振性! 由于车载设备使用环境的限 制 ! 系统设计时必须考虑防震和稳定可靠性 $ 为加 强设备的亲和力& 面向用户以及安全性的实际需 求 ! 要尽量采用人性化的设计 ! 系统的操作过程应 尽可能做到简单方便 ! 硬件的接口 & 按键设计简洁 明了 ’ 界面操作简单直观 ! 易学易用 $ 在保证完成 设计目标的前提下 ! 应尽可能地优化方案设计 & 精 简系统的功能部件! 以降低单位产品的制造成本$ 为方便系统今后的改进和功能扩展 ! 系统需要有一 定的扩展空间 ! 使其在预期的产品生命周期内能够 适应市场需求和环境的变化 $ 汽车电子系统可同时 兼容导航和娱乐等功能! 要尽量采用一体化设计! 像 &!’()* 播 放 器 可 用 来 存 储 数 字 地 图 和 导 航 软 件 ! 也可用来播放 !"! % "$! % $! 等 ’ 而其它娱乐设 备也尽量集成在一个模块中 $ 汽车电子各组成单元都以综合显示器作为控制 和显示中心! 它兼容娱乐& 定位 % 导航! 以及今后 将开发的数字化仪表盘 & 移动网络通讯 & 防撞等功 能 ! 是一套真正意义上的车载电子信息平台 $