專利名稱：機(jī)載gps語音導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)載導(dǎo)航裝置，尤其是一種應(yīng)用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Positioning System，簡稱GPS)利用語音進(jìn)行導(dǎo)航的機(jī)載導(dǎo)航裝置。
背景技本GPS是由24顆衛(wèi)星及他們的地面部分組成的全球性的無線導(dǎo)航系統(tǒng)。24顆衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，通過跟蹤作為動態(tài)已知參考點(diǎn)的人造衛(wèi)星求得星站距離采用交會法獲得點(diǎn)位坐標(biāo)。
GPS定位系統(tǒng)由于其定位的高度靈活性和常規(guī)測量無法比擬的高精度，成為測量學(xué)科中革命性的變化。因?yàn)闇y量點(diǎn)位不象經(jīng)典三角測量一樣有等級之分，不存在誤差的積累，測點(diǎn)可以在真正需要的地方進(jìn)行，無需過渡點(diǎn)，點(diǎn)間不需要有造標(biāo)，通視等問題的考慮。而且觀測點(diǎn)位又不與重力場發(fā)生關(guān)系，避免了復(fù)雜的歸算。這種布網(wǎng)方式可以把平面及高程同時(shí)求出，而不需要平高分開。
因此，GPS得到了廣泛的應(yīng)用，主要有導(dǎo)航；緊急救生；個人通訊終端；授時(shí)校頻；高精度測量；GIS應(yīng)用；工程機(jī)械，如輪胎吊、推土機(jī)等的控制；精細(xì)農(nóng)業(yè)。
其中，導(dǎo)航主要是為船舶、汽車、飛機(jī)等運(yùn)動物體進(jìn)行定位導(dǎo)航，例如船舶遠(yuǎn)洋導(dǎo)航和進(jìn)港引水；飛機(jī)航路引導(dǎo)和進(jìn)場降落；汽車自主導(dǎo)航；地面車輛跟蹤和城市智能交通管理。
目前飛機(jī)上的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)大多包括GPS定位模塊，用于處理和轉(zhuǎn)換GPS定位模塊發(fā)送來的信息的處理器，用于顯示航線、航跡的顯示屏。其中，處理器多是處理速度較慢的單片機(jī)，而且其存儲空間有限，在一定的時(shí)間內(nèi)就得刪除掉以前的信息，這樣將造成航跡數(shù)據(jù)不完整，在后續(xù)分析時(shí)無法再現(xiàn)整個航跡；另外，飛行員在飛行的時(shí)候，既要操作飛機(jī)，又要去看顯示屏，很不方便，尤其是當(dāng)出現(xiàn)緊急情況的時(shí)候，更是增加了飛行員的工作負(fù)擔(dān)，增加了故障率。并且，現(xiàn)有的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的顯示屏幕較小，分辨率較低，不適合于飛機(jī)駕駛員觀看、使用和操作。
現(xiàn)有的GPS導(dǎo)航設(shè)備除提供導(dǎo)航能力外，無法根據(jù)情況提供提示信息，或無法以屏幕顯示的方式提供提示信息，功能有限。
現(xiàn)有的GPS導(dǎo)航設(shè)備均采用自備電源的供電方式，無法從其他機(jī)載設(shè)備獲取電源，供電方式有限。
并且，操作繁瑣、復(fù)雜。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的問題是提出一種機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠提供多種功能，具有足夠的存儲空間，可以通過機(jī)載語音設(shè)備提供語音導(dǎo)航指示，并且能在大屏幕顯示屏上顯示自動生成的航線、航跡，且可以與PC進(jìn)行航線、航跡、航路點(diǎn)等數(shù)據(jù)的上傳下載。
本實(shí)用新型所要解決的問題是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)，包括中央處理單元、顯示單元、輸入單元、GPS定位單元、語音單元，所述的中央處理單元分別與顯示單元、輸入單元、GPS定位單元、語音單元連接，GPS定位單元將其接收到的關(guān)于目前所處的坐標(biāo)位置、海拔高度、速度、方位角等數(shù)據(jù)通過接口電路輸送到中央處理單元，中央處理單元對該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)通過接口輸出到顯示單元中，顯示出當(dāng)前的位置、航向、速度、姿態(tài)；同時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的位置、航向、速度等數(shù)據(jù)與所選擇的航線數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并將匹配結(jié)果信息輸出到語音單元，經(jīng)過語音單元轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的語音提示信息，通過接口輸出到機(jī)載語音設(shè)備，輸入單元向中央處理單元輸入數(shù)據(jù)及命令。
所述的中央處理單元包括中央處理器和其外圍電路，所述的中央處理器為386SX、486或PentinumIII；目前導(dǎo)航設(shè)備采用的中央處理器為486處理器。
所述的顯示單元為液晶顯示器及其接口電路，所述的液晶顯示器可以為黑白或灰度或彩色或真彩色的液晶顯示器。
所述的輸入單元為鍵盤或觸摸屏或鼠標(biāo)或其組合。
所述的語音單元接收中央處理器傳送來的導(dǎo)航指示信息，并將該信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的語音提示，通過DA轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為語音，經(jīng)過內(nèi)部自動增益電路輸出到飛行員的耳機(jī)。該模塊分為兩部分，第一部分將接收的中央處理器傳送來的導(dǎo)航指示信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的語音數(shù)據(jù)，第二部分為一自動增益控制電路，分別接收第一部分傳送來的語音信號，并和機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備的語音信號進(jìn)行混頻，如果機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備在有語音提示的情況下，則將自動將第一部分傳送的語音信號衰減，以提供機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備語音信號的優(yōu)先級。并將兩個信號混頻的結(jié)果通過耳機(jī)接口傳輸?shù)斤w行員的耳機(jī)。
所述的中央處理單元包括與PC進(jìn)行通信的接口，所述的接口為RS-232串行通信接口或Ethernet方式接口。
機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)還包括電源單元，所述的電源單元可以為通過接口從其他機(jī)載設(shè)備獲得的電源，也可以是電池單元。
在本機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)中，包括了一個大容量的存儲器，該存儲器為FlashMemory或EPROM或E2PROM或其組合。
GPS定位單元通過其天線接收衛(wèi)星發(fā)出的GPS信號，經(jīng)過GPS模塊的處理后轉(zhuǎn)換成位置坐標(biāo)、時(shí)間數(shù)據(jù)，輸出到中央處理單元中的中央處理器，中央處理器經(jīng)過分析處理，將當(dāng)前的飛機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)、航線數(shù)據(jù)、坐標(biāo)數(shù)據(jù)等信號輸送到顯示單元，通過大屏幕顯示器顯示飛機(jī)目前的航線、航跡；同時(shí)，將與航線的匹配數(shù)據(jù)信號送到語音單元，經(jīng)過語音單元轉(zhuǎn)換成音頻信號，該音頻信號通過機(jī)載音頻輸出設(shè)備，如飛行員的耳機(jī)，輸出，達(dá)到語音提示的作用。另外，中央處理器還設(shè)有與PC進(jìn)行通信的通信接口，以便上傳與下載航路點(diǎn)、航線、航跡等數(shù)據(jù)。
綜上所述，本實(shí)用新型可提供與機(jī)載通信設(shè)備的語音共享能力，提供語音導(dǎo)航指示，提示目前的飛行狀態(tài)，并且具有外部語音優(yōu)先的能力；可實(shí)時(shí)顯示航線、航跡并能夠自動生成航線；可以通過大屏幕適時(shí)查看各種信息，適應(yīng)機(jī)載設(shè)備的惡劣環(huán)境要求，并且可以存儲航跡數(shù)據(jù)，通過與PC通信完成數(shù)據(jù)的上傳下載。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖2為圖1中的語音單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖4為圖3所示實(shí)施例的電路原理圖；圖5為圖4中的電源模塊的電路圖；圖6為本實(shí)用新型中液晶顯示屏的工作電壓原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。
參見圖1，為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成示意圖。本實(shí)用新型包括中央處理單元1、GPS定位單元2、輸入單元3、顯示單元4、語音單元5、通信接口6、存儲單元7和電源單元8，GPS定位單元2、輸入單元3、顯示單元4、語音單元5、通信接口6、存儲單元7分別和中央處理單元1連接，電源單元8為以上各單元供電。
GPS定位單元2通過其天線接收衛(wèi)星發(fā)出的GPS信號，經(jīng)過GPS模塊的處理后轉(zhuǎn)換成位置、坐標(biāo)、海拔、時(shí)間數(shù)據(jù)，輸出到中央處理單元1中的中央處理器，中央處理器經(jīng)過分析處理，將當(dāng)前的飛機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)、航線數(shù)據(jù)、坐標(biāo)數(shù)據(jù)等信號輸送到顯示單元4，通過大屏幕顯示器顯示飛機(jī)目前的航線、航跡；同時(shí)，將與航線的匹配數(shù)據(jù)信號送到語音單元5，經(jīng)過語音單元5轉(zhuǎn)換成音頻信號，該音頻信號通過機(jī)載音頻輸出設(shè)備，如飛行員的耳機(jī)，輸出，達(dá)到語音提示的作用。另外，中央處理器還設(shè)有與PC進(jìn)行通信的通信接口6，以便上傳或下載航路點(diǎn)、航線、航跡等數(shù)據(jù)，輸入單元3用于向中央處理單元1輸入命令及數(shù)據(jù)，電源單元8為電池，或者是通過接口從外部機(jī)載設(shè)備獲得的電源。
圖1中的中央處理單元1包括中央處理器和外圍電路，所述的中央處理器可以是386SX，也可以是486或者是PentinumIII。
輸入單元3可以是最簡單的按鍵，也可以是鼠標(biāo)，也可以觸摸屏。
顯示單元4為液晶顯示屏，可根據(jù)不同的配置選擇從3寸到17寸的黑白、灰度、彩色、真彩色等液晶顯示屏。
通信接口6為RS-232串行通信接口或Ethernet方式接口。
存儲單元7為FlashMemory或EPROM或E2PROM或其組合。
參見圖2，為圖1中的語音單元的結(jié)構(gòu)示意圖，語音單元5包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路51和自動增益控制電路52，所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路51的輸入端與中央處理單元1的輸出端連接，接收中央處理單元1傳送來的導(dǎo)航指示信息，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的語音數(shù)據(jù)，通過其輸出端輸出到自動增益控制電路52的第一輸入端，自動增益控制電路52的第二輸入端連接機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備A的輸出端，接收機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備A的語音信號，在自動增益控制電路52將這兩個信號進(jìn)行混頻，并將混頻的結(jié)果通過輸出接口輸出到機(jī)載語音設(shè)備B。
參見圖3，為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。本實(shí)施例包括biscuit SBC(biscuit single board computer，單板計(jì)算機(jī))處理器10、GPS模塊20、按鍵30、液晶顯示器40、語音單元50、RS-232串行通信接口60、FLASH電子盤70和外置24V電源80。GPS模塊20、按鍵30、液晶顯示器40、語音單元50、RS-232串行通信接口60、FLASH電子盤70分別和處理器10連接，電源單元80為以上各單元供電。
在本實(shí)施例中，處理器采用嵌入式3.5英寸biscuit SBC(5×86-133CPU)；液晶顯示器采用5.7寸640×480分辯率的彩色液晶顯示器，內(nèi)置8MRAM內(nèi)存，內(nèi)置16M EPROM存儲器，可用于存儲航路點(diǎn)、航線、航跡等數(shù)據(jù)。
在本實(shí)施例中，語音單元中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用的是普通的聲音芯片技術(shù)，與計(jì)算機(jī)的聲音卡相同，自動增益控制電路采用普通的聲音處理電路。
參見圖4，為圖3的電路原理圖，其中，電源模塊為各單元供電；處理器通過其數(shù)據(jù)線OD0-OD7、地址線ED0-ED7、控制線CP、FRAM、LOAD、DISP分別連接到液晶顯示屏的相應(yīng)接口上，處理器可將其已處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到液晶顯示屏上顯示，由于液晶顯示屏為5.7寸640×480分辯率的彩色液晶顯示器，顯示的內(nèi)容清晰、色彩鮮明、易于觀看。
模塊CXA-L10A為液晶顯示屏所用的逆變器，主要向液晶背光電路提供高壓供電，保證液晶屏正常工作。
負(fù)電源模塊將+5V的電壓轉(zhuǎn)換成-1.9V的偏壓，用于向液晶屏提供一個維護(hù)顯示的偏壓。由于不同的液晶顯示屏的偏壓是不同的，范圍在-24V-+5V之間，因此，負(fù)電源模塊采用可以調(diào)節(jié)的輸出為-24V-+5V的偏壓電路。
參見圖5，為圖4中的電源模塊的電路圖，接口J1從外部引入24V電源，經(jīng)過二極管D1與電源芯片U1的輸入端連接，電源芯片U1輸出+12V電壓；接口J2接6V的電池，其正極經(jīng)過二極管D3與電源芯片U2的輸入端連接，電源芯片U2的輸入端同時(shí)還經(jīng)過二極管D2與電源芯片U1的+12V電壓輸出端連接，電源芯片U2的輸出端輸出+5V的電壓，另外，由于，液晶顯示屏的工作電壓為3.3V，為了向液晶顯示屏提供3.3V的工作電壓，在處理模塊中設(shè)置了電壓提供電路，如圖6所示，其中，IC1用于向液晶顯示屏提供3.3V的工作電壓，IC2是一個電子電位器，通過按鍵s1，s2實(shí)現(xiàn)液晶顯示屏的顯示亮度的調(diào)節(jié)。
結(jié)合圖4、5、6的電路圖，GPS模塊通過RS-232串行通信接口與中央處理器連接，將GPS模塊接到并轉(zhuǎn)換成位置坐標(biāo)、時(shí)間數(shù)據(jù)輸入到處理器內(nèi)；鍵盤模塊通過數(shù)據(jù)線與處理器連接，用于向處理器輸入命令及參數(shù)等數(shù)據(jù)；同時(shí)，處理器還提供了2個RS232接口，用于與計(jì)算機(jī)通信，處理器通過PC104-BUS總線與語音模塊連接，語音模塊通過其音頻輸入/輸出接口與機(jī)載語音設(shè)備連接。
GPS模塊通過天線接收衛(wèi)星發(fā)出的GPS信號，經(jīng)過GPS模塊的處理后轉(zhuǎn)換成位置、坐標(biāo)、海拔、時(shí)間數(shù)據(jù)，輸出到處理器中，處理器經(jīng)過分析處理，將當(dāng)前的飛機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)、航線數(shù)據(jù)、坐標(biāo)數(shù)據(jù)等信號輸送到顯示屏，通過大屏幕顯示器顯示飛機(jī)目前的航線、航跡；同時(shí)，將與航線的匹配數(shù)據(jù)信號送到語音模塊，語音模塊接收處理器傳送來的導(dǎo)航指示信息，并將該信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的語音提示，通過DA轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為語音，經(jīng)過內(nèi)部自動增益電路輸出到飛行員的耳機(jī)。該模塊分為兩部分，第一部分將接收的中央處理器傳送來的導(dǎo)航指示信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的語音數(shù)據(jù)，第二部分為一自動增益控制電路，分別接收第一部分傳送來的語音信號，并和機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備的語音信號進(jìn)行混頻，如果機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備在有語音提示的情況下，則自動將第一部分傳送的語音信號衰減，以提供機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備語音信號的優(yōu)先級。并將兩個信號混頻的結(jié)果通過耳機(jī)接口傳輸?shù)斤w行員的耳機(jī)。另外，處理器還通過串行通信接口，以便上傳或下載航路點(diǎn)、航線、航跡等數(shù)據(jù)，鍵盤模塊用于向處理器輸入命令及數(shù)據(jù)。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)，包括中央處理單元、顯示單元、輸入單元、GPS定位單元，其特征在于還包括語音單元，所述的中央處理單元分別與顯示單元、輸入單元、GPS定位單元、語音單元連接，GPS定位單元將其接收到的關(guān)于目前所處的坐標(biāo)位置、速度、方位角等數(shù)據(jù)通過接口電路輸送到中央處理單元，中央處理單元對該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)通過接口輸出到顯示單元中，顯示出當(dāng)前的位置、航向、速度、姿態(tài)；同時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的位置、航向、速度等數(shù)據(jù)與所選擇的航線數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并將匹配結(jié)果信息輸出到語音單元，經(jīng)過語音單元轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的語音提示信息，通過接口輸出到機(jī)載語音設(shè)備，輸入單元向中央處理單元輸入數(shù)據(jù)及命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的中央處理單元包括中央處理器和其外圍電路，所述的中央處理器為386SX、486或PentinumIII。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的顯示單元為液晶顯示器及其接口電路，所述的液晶顯示器為黑白或灰度或彩色或真彩色的液晶顯示器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的輸入單元為鍵盤或觸摸屏或鼠標(biāo)或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的語音單元包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和自動增益控制電路，所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入端與中央處理單元的輸出端連接，接收中央處理單元傳送來的導(dǎo)航指示信息，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的語音數(shù)據(jù)，通過其輸出端輸出到自動增益控制電路的第一輸入端，自動增益控制電路的第二輸入端連接機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備的輸出端，接收機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備的語音信號，在自動增益控制電路將這兩個信號進(jìn)行混頻，并將混頻的結(jié)果通過輸出接口輸出到機(jī)載語音設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于還包括存儲單元，所述的存儲單元通過數(shù)據(jù)線、地址線、控制線與中央處理單元連接，所述的存儲單元為FlashMemory或EPROM或E2PROM或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的中央處理單元包括與PC進(jìn)行通信的接口，所述的接口為RS-232串行通信接口或Ethernet方式接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括電源單元，所述的電源單元為電池或通過接口從機(jī)載設(shè)備獲得的電源。
專利摘要一種機(jī)載GPS語音導(dǎo)航系統(tǒng)，包括中央處理單元、顯示單元、輸入單元、GPS定位單元、語音單元，所述的中央處理單元分別與顯示單元、輸入單元、GPS定位單元、語音單元連接，GPS定位單元將其接收到的坐標(biāo)位置、速度、方位角等數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚韱卧醒胩幚韱卧獙邮盏降臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)輸出到顯示單元中顯示，同時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的位置、航向、速度等數(shù)據(jù)與所選擇的航線數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并將匹配結(jié)果信息輸出到語音單元，經(jīng)過語音單元轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的語音提示信息，輸出到機(jī)載語音設(shè)備。本實(shí)用新型可以通過機(jī)載語音設(shè)備提供語音導(dǎo)航指示，并且能在大屏幕顯示屏上顯示自動生成的航線、航跡，且可以與PC進(jìn)行航線、航跡、航路點(diǎn)等數(shù)據(jù)的上傳下載。
文檔編號B60Q9/00GK2686930SQ20042000318
公開日2005年3月23日 申請日期2004年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月17日
發(fā)明者武紅敢, 孫斯發(fā), 劉紹寧, 斯林 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所