[发明专利]车辆远程监控及轨迹复现系统及其轨迹复现方法

权利要求书

1.车辆远程监控及轨迹复现系统，其特征在于，包括手机客户端、车载系统和上位机；

所述车载系统包括第一处理器、第二处理器、GPS模块、GPRS模块、GSM模块、九轴姿态仪、酒精传感器、温度传感器、蓝牙模块，所述第一处理器分别与蓝牙模块、九轴姿态仪连接；所述第二处理器分别与GPS模块、GPRS模块、GSM模块、酒精传感器、温度传感器连接；所述第一处理器与第二处理器通过串口连接；

所述车载系统通过蓝牙模块与手机客户端进行无线通信，通过GPRS模块、GSM模块与上位机进行无线通信。

2.根据权利要求1所述的车辆远程监控及轨迹复现系统，其特征在于，所述九轴姿态仪包括数字加速度传感器和数字陀螺仪，所述数字加速度传感器和数字陀螺仪分别与第一处理器连接。

3.权利要求2所述的车辆远程监控及轨迹复现系统的轨迹复现方法，其特征在于，对数字加速度传感器采集到的加速度与数字陀螺仪采集到的角速度，进行姿态解算，得到车辆的姿态角；通过对GPS模块采集到的经纬度进行换算得到车辆的坐标；结合车辆的姿态角和坐标，实现轨迹实时复现。

4.根据权利要求3所述的轨迹复现方法，其特征在于，所述姿态解算，具体为：采用求解四元数微分方程，将数字陀螺仪采集的数据以四元数的形式表达，利用毕卡算法更新四元数，同时加入由数字加速度传感器获得的三轴加速度值，利用梯度下降法对数字陀螺仪进行矫正，使数字陀螺仪积分产生的误差趋向于0，最后将四元数转换为姿态角。

5.根据权利要求4所述的轨迹复现方法，其特征在于，所述梯度下降法，具体为：

令导航坐标系向机体坐标系转变的矩阵

Cnb=1-2q22-2q322q1q2+2q0q32q1q3-2q0q22q1q2-2q0q31-2q12-2q322q2q3+2q0q12q1q3+2q0q22q2q3-2q0q11-2q12-2q22]]>

其中，q₀，q₁，q₂，q₃为四元数；

设重力加速度g_n是在n系下的量，利用将g_n旋转到b系中，g_n=[0，0，1]，定义误差Δa=gb-ab=ΔaxΔayΔaz=2q1q3-2q0q2-axb2q2q3+2q0q1-ayb1-2q12-2q22-azb,]]>构建函数f(Δa)=|Δa|²，对此函数求梯度，分别对q₀，q₁，q₂，q₃求偏导得到

∂f∂q0=-4Δaxq2+4Δayq1]]>

∂f∂q1=4Δaxq3+4Δayq0-4Δazq1]]>

∂f∂q2=-4Δaxq0+4Δayq3-4Δazq2]]>

∂f∂q3=4Δaxq1+4Δayq2]]>因此新的四元数为：

q0(i+1)=q0(i)-dt×∂f∂q0]]>

q1(i+1)=q1(i)-dt×∂f∂q1]]>

q2(i+1)=q2(i)-dt×∂f∂q2]]>

q3(i+1)=q3(i)-dt×∂f∂q3]]>

再通过下式进行四元数的规范化

q(i+1)=q(i+1)q0(i+1)2+q1(i+1)2+q2(i+1)2+q3(i+1)22.]]>

6.根据权利要求3所述的轨迹复现方法，其特征在于，所述通过对GPS模块采集到的经纬度进行换算得到车辆的坐标，具体为：

对GPS模块采集到的信息进行换算处理，得到经纬度信息，对经纬度信息采用最小二乘法进行拟合，得到车辆的坐标。