組合導(dǎo)航定位技術(shù)在機(jī)車安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

2.2 機(jī)車速度傳感信息

目前機(jī)車上所配備的安全行駛記錄儀，通過RS485總線，以28 800bps 的傳輸速率，每隔20~40ms輸出相關(guān)機(jī)車狀態(tài)信息，其中包括了機(jī)車速度信息。由于該信息傳輸非常頻繁，因此在設(shè)計(jì)過程中，采用了單獨(dú)的MCU來采集、處理該信息，主控CPU通過I2C總線定時(shí)獲取機(jī)車的速度狀態(tài)信息，從而大大減輕了主控CPU的工作負(fù)荷。應(yīng)用機(jī)車速度傳感信息在短時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)車運(yùn)行里程比較準(zhǔn)確，但在長時(shí)間內(nèi)，由于累積誤差的存在，將會(huì)帶來很大的偏差。

2.3 ADXRS150微硅陀螺儀信息

ADXRS150是一款角速度范圍為150°/s的MEMS角速度傳感器，集成在一個(gè)微小的芯片上?？商峁┚_的參考電壓和溫度輸出的補(bǔ)償技術(shù)，7mm×7mm×3mm微小體積的封裝[3]。在ADXRS150微硅陀螺儀的實(shí)際使用過程中，為了獲得穩(wěn)定可靠的角速度信息，需要合理解決以下幾方面問題：

(1)濾波器

在機(jī)車運(yùn)行過程中，其角速度變化比較緩慢，因此可以把其低通濾波器的通帶截止頻率設(shè)置得低一些，這樣可以消除一些高頻分量的影響。低通濾波器的通帶截止頻率可由下式計(jì)算：

其中：Rout=180kλ，已經(jīng)集成在ADXRS150微硅陀螺儀內(nèi)部，結(jié)合機(jī)車運(yùn)行實(shí)際狀況[4]，外接Cout=47nF。

(2)零點(diǎn)漂移

ADXRS150微硅陀螺儀在運(yùn)行過程中，中心零點(diǎn)會(huì)隨著時(shí)間變換而發(fā)生漂移，因此需要對(duì)零點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確校正[5]。通過判斷GPS信息和機(jī)車速度傳感信息，可以確定機(jī)車是否處于靜止?fàn)顟B(tài)。一旦機(jī)車處于靜止?fàn)顟B(tài)，則啟動(dòng)零點(diǎn)校正程序，確定零點(diǎn)模擬電壓，在實(shí)際運(yùn)行過程中，就可以消除零位偏差。

2.4 數(shù)據(jù)融合處理

(1)定位數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)

#UTPM，時(shí)間>，經(jīng)度>，緯度>，，機(jī)車速度>，陀螺儀角速度>，慣性導(dǎo)航時(shí)間>，狀態(tài)與判決條件>，

(2)GPS定位情況下位置信息處理

根據(jù)狀態(tài)與判決條件，可以判斷目前GPS是否定位，在確認(rèn)GPS定位的情況下，數(shù)據(jù)包中的經(jīng)度、緯度信息有效。

(3)GPS未定位情況下位置信息處理

在GPS未定位的情況下，將啟動(dòng)慣性導(dǎo)航，應(yīng)用機(jī)車速度傳感信息計(jì)算運(yùn)行里程。設(shè)機(jī)車速度信息采樣時(shí)間間隔為Tavr，i時(shí)刻的運(yùn)行速度為vi，則運(yùn)行里程為：

慣性導(dǎo)航起點(diǎn)位置用經(jīng)度和緯度標(biāo)注，由于在本地保存了軌道經(jīng)度和緯度信息，結(jié)合鐵路公里標(biāo)，S可以直接轉(zhuǎn)化為經(jīng)度和緯度信息。同時(shí)，監(jiān)控中心結(jié)合軌道電子地圖，也可以對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示。