基于北斗二代系統(tǒng)的車用多媒體導(dǎo)航儀的實(shí)現(xiàn)

【摘要】本文介紹了一種基于北斗二代系統(tǒng)的車用多媒體導(dǎo)航儀的實(shí)現(xiàn)方案。該導(dǎo)航儀以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航模塊和中央處理模塊為核心，為車主提供了實(shí)時(shí)的高精度三維定位、三維測(cè)速、精確授時(shí)、友好的人機(jī)界面、實(shí)時(shí)語(yǔ)音提醒等功能，在此基礎(chǔ)上對(duì)導(dǎo)航儀的定位性能進(jìn)行了測(cè)試，并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星導(dǎo)航；北斗二代；定位；測(cè)速；導(dǎo)航儀

一.引言

近年來(lái)，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)與北斗系統(tǒng)的發(fā)展得到高度重視。政府出臺(tái)了一系列政策支持，促進(jìn)北斗的應(yīng)用，在這樣的背景下，車載北斗導(dǎo)航儀市場(chǎng)潛力非常巨大。

二.北斗系統(tǒng)簡(jiǎn)介

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是中國(guó)正在實(shí)施的自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，縮寫為BDS，與美國(guó)的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并稱全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組成?？臻g端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。地面端包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站。用戶端由北斗用戶終端以及與美國(guó)GPS、俄羅斯“格洛納斯”（GLONASS）、歐盟“伽利略”（GALILEO）等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端組成。

三.北斗多媒體導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)

整個(gè)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)控制核心由核心處理模塊與主板MCU組成，其中TF卡接口，USB接口，衛(wèi)星導(dǎo)航模塊，WIFI藍(lán)牙模塊這些與操作系統(tǒng)相關(guān)部件的控制由核心處理模塊完成，其它如視頻解碼模塊，觸摸屏控制模塊，收音機(jī)，DVD，音頻處理模塊，電源等底層部件的控制由主板MCU完成。

系統(tǒng)所采用的導(dǎo)航軟件是基于WINCE6.0系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的，有著高性能地圖引擎，強(qiáng)大導(dǎo)航功能和大量的圖形UI。系統(tǒng)控制核心采用i.MX6 SMART DEVICE SYSTEM。i.MX6集成四個(gè)ARM Cortex-A9內(nèi)核，每個(gè)內(nèi)核的運(yùn)行速率可以達(dá)到1.2GHz，Cortex-A9 NEON媒體處理引擎（MPE）提供了Cortex-A9 FPU所具有的性能和功能，以及加速媒體和信號(hào)處理功能的ARM NEON SIMD指令集。ARM Mali? 圖形處理單元及Cortex-A9處理器的組合，使SoC合作高度整合。保證系統(tǒng)高速，穩(wěn)定，并擁有優(yōu)越的低功耗特性。

但由于操作系統(tǒng)有著較長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間，倒車、收音機(jī)等部件需要迅速響應(yīng)，因此系統(tǒng)底層部件應(yīng)用由單片機(jī)FUJITSU MCU MB96F613R 協(xié)調(diào)控制，保證系統(tǒng)底層部件快速反應(yīng)。

視頻解碼模塊應(yīng)用TW8825視頻解碼芯片負(fù)責(zé)解碼DVD，外接數(shù)字電視，外接倒車影像和核心模塊導(dǎo)航視頻信號(hào)共四路視頻源，顯示在數(shù)字液晶屏上。

音頻處理模塊負(fù)責(zé)處理DVD，外接數(shù)字電視，收音機(jī)和核心模塊導(dǎo)航音頻信號(hào)共四路音頻源，送出給車身喇叭。

四.北斗導(dǎo)航儀定位原理及顯示的實(shí)現(xiàn)

北斗定位顯示主要由四部分構(gòu)成：射頻處理，數(shù)字基帶處理，核心控制，信息顯示。

射頻處理部分：導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用北斗民用通道BD-2 B1：1561.098 MHz。接收通道通過(guò)BD2-GT51SHU-405北斗天線將接收到的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)RF匹配、鋸齒濾波、放大、下變頻后轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)，并經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后給基帶提供數(shù)字基帶信號(hào)。

數(shù)字基帶處理部分：導(dǎo)航系統(tǒng)采用北斗/GPS多頻精密導(dǎo)航基帶芯片 HwaNavChip-1，可快速捕獲北斗系統(tǒng)B1和B3頻點(diǎn)的精密測(cè)距碼和北斗/GPS衛(wèi)星的普通測(cè)距碼，具有較快的捕獲速度、極高的動(dòng)態(tài)跟蹤范圍和測(cè)量精度。數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)入基帶處理器后，通過(guò)相關(guān)器，F(xiàn)FT和匹配濾波器，完成衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的捕獲、跟蹤以及定位解算等處理。處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串口輸出NMEA0183格式的導(dǎo)航數(shù)據(jù)到核心處理模塊。

核心控制及信息顯示部分：核心處理模塊接收到前端的導(dǎo)航數(shù)據(jù)后，結(jié)合核心處理模塊操作系統(tǒng)中導(dǎo)航軟件處理成高清的人機(jī)界面視頻源，傳送給視頻解碼模塊解碼在液晶數(shù)字屏上顯示出詳盡的3D導(dǎo)航路況，同時(shí)由導(dǎo)航軟件根據(jù)路況和導(dǎo)航信息，通過(guò)核心處理模塊傳送導(dǎo)航語(yǔ)音信號(hào)到音頻處理模塊，為車主提供實(shí)時(shí)的音頻信息。車主可通過(guò)觸摸操控把控制信息傳送到核心處理模塊，完成對(duì)整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的操控。

五.北斗導(dǎo)航儀定位性能測(cè)試

目前導(dǎo)航系統(tǒng)在市場(chǎng)上已經(jīng)成熟應(yīng)用，北斗導(dǎo)航儀是否可以在其中與其它同類導(dǎo)航產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)鍵因素就是北斗導(dǎo)航儀的定位性能。

以下針對(duì)北斗導(dǎo)航儀的定位性能及關(guān)鍵性能指標(biāo)做了系統(tǒng)的測(cè)試與分析。

測(cè)試環(huán)境：天線置于樓頂，處于開(kāi)闊天空，周圍無(wú)遮擋

測(cè)試結(jié)果表明北斗導(dǎo)航儀的定位性能已經(jīng)完全滿足車載市場(chǎng)的要求，導(dǎo)航定位已經(jīng)可以不再完全依賴美國(guó)GPS，為國(guó)家的安全性，車主的便利，貢獻(xiàn)一份力量。

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