CN107728184A - 一种具有惯性传感器辅助定位的全球定位器 - Google Patents

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高宏
徐学雷
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • G01S19/49—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system whereby the further system is an inertial position system, e.g. loosely-coupled

Abstract

本发明涉及一种具有惯性传感器辅助定位的全球定位器，属于卫星定位系统技术领域。全球定位器包括GPS模块、惯性传感器、移动通信模块和处理器。GPS模块正常工作时，处理器将GPS模块输出的位置数据直接输出给移动通信模块，通过移动通信网络传输给网络服务器；当GPS信号被建筑物、立交桥或涵洞遮挡而导致GPS模块中断输出时，处理器开始对惯性传感器输出的加速度数字信号进行二次积分，得到GPS信号丢失后的相对位置数据，与GPS模块中断前的GPS位置数据相加，就能连续提供GPS信号丢失后的位置信息。可解决现有GPS定位器因建筑物、立交桥、林荫道、涵洞、隧道等物体的遮挡而无法连续提供位置信息的缺点，具有良好的应用前景。

Description

一种具有惯性传感器辅助定位的全球定位器
技术领域
本发明涉及一种具有惯性传感器辅助定位的全球定位器，属于卫星定位系统技术领域。
背景技术
全球定位系统(Global Positioning System，以下简称GPS)定位器是一种内置GPS模块和移动通信模块的便携式移动终端，用于将GPS模块获得的定位数据通过移动通信模块上传到网络服务器上，从而可通过计算机或手机查询并跟踪携带GPS定位器的人员、货物或车辆的当前位置。
GPS是当前应用最为广泛的卫星导航定位系统，使用方便、成本低廉，其最新的实际定位精度已经达到10米以内。但是城市中的高层建筑物、室内、立交桥、林荫道、涵洞、隧道和峡谷均会遮蔽GPS信号，导致GPS信号失锁，使得GPS定位器无法连续提供当前的位置信息。
发明内容
本发明的目的是提出一种具有惯性传感器辅助定位的全球定位器，在GPS信号丢失后，通过惯性传感器输出的加速度数据来计算人员、货物或车辆的相对位置信息，与GPS信号丢失前的绝对位置迭加，就可连续提供人员、货物或车辆的当前位置。解决GPS信号丢失后无法定位的问题，确保GPS定位器能在任何时候都提供较为准确的位置信息。
本发明提出的具有惯性传感器辅助定位的全球定位器，该全球定位器包括GPS模块、移动通信模块和处理器，其特征在于还包括惯性传感器，所述的GPS模块、惯性传感器和移动通信模块分别与处理器相连接，其中：
所述的GPS模块，用于接收GPS卫星信号，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，实时计算出GPS定位器载体的当前位置，最后将位置数据传送给处理器；
所述的惯性传感器，用于检测GPS定位器载体的加速度，并将该加速度数据传送给处理器；
所述的处理器，用于接收GPS模块输出的位置数据和惯性传感器输出的加速度数据；当GPS模块的位置数据输出正常时，处理器直接将来自GPS模块的位置数据输出给移动通信模块，进行无线传输，当GPS模块的位置数据输出出现中断输时，对惯性传感器输出的加速度数据进行二次积分，得到相对位置数据，并将该相对位置数据与GPS模块中断输出前的GPS位置数据相加，得到GPS定位器载体的当前位置数据，并将该当前位置数据输出给移动通信模块；
所述的移动通信模块，用于接收处理器输出的位置数据，并将该位置数据调制为GSM(Global System for Mobile Communication，全球移动通信系统)/GPRS(GeneralPacket Radio Service，通用分组无线业务)移动通讯信号，通过移动通讯网络将GSM/GPRS移动通讯信号发送到网络服务器，完成GPS定位器载体的准确定位。
本发明提出的具有惯性传感器辅助定位的全球定位器，其优点是：
本发明的全球定位器，GPS模块正常工作时，处理器将GPS模块输出的位置数据直接输出给移动通信模块，通过移动通信网络传输给网络服务器；当GPS信号被建筑物、立交桥或涵洞遮挡而导致GPS模块中断输出时，处理器开始对惯性传感器输出的加速度数字信号进行二次积分，得到GPS信号丢失后的相对位置数据，与GPS模块中断前的GPS位置数据相加，就能连续提供GPS信号丢失后的位置信息。可解决现有GPS定位器因建筑物、立交桥、林荫道、涵洞、隧道等物体的遮挡而无法连续提供位置信息的缺点，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明提出的具有惯性传感器辅助定位的全球定位器的结构框图。
具体实施方式
本发明提出的具有惯性传感器辅助定位的全球定位器，其结构框图如图1所示，该全球定位器包括GPS模块、移动通信模块和处理器，还包括惯性传感器，所述的GPS模块、惯性传感器和移动通信模块分别与处理器相连接，其中：
所述的GPS模块，用于接收GPS卫星信号，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，实时计算出GPS定位器载体(如人员、货物或车辆等等)的当前位置，最后将位置数据传送给处理器；
所述的惯性传感器，用于检测GPS定位器载体的加速度，并将该加速度数据传送给处理器；
所述的处理器，用于接收GPS模块输出的位置数据和惯性传感器输出的加速度数据；当GPS模块的位置数据输出正常时，处理器直接将来自GPS模块的位置数据输出给移动通信模块，进行无线传输，当GPS模块的位置数据输出出现中断输时，对惯性传感器输出的加速度数据进行二次积分，得到相对位置数据，并将该相对位置数据与GPS模块中断输出前的GPS位置数据相加，得到GPS定位器载体的当前位置数据，并将该当前位置数据输出给移动通信模块；
所述的移动通信模块，用于接收处理器输出的位置数据，并将该位置数据调制为GSM(Global System for Mobile Communication，全球移动通信系统)/GPRS(GeneralPacket Radio Service，通用分组无线业务)移动通讯信号，移动通讯信号，通过移动通讯网络将GSM/GPRS移动通讯信号发送到网络服务器，完成GPS定位器载体的准确定位。
本发明一种具有惯性传感器辅助定位的GPS定位器的一个实施例中，GPS模块采用台湾联发科技股份有限公司的MT3333五合一全球卫星导航系统接收器，支持美国GPS、中国北斗、俄罗斯GLONASS、欧盟Galileo及日本QZSS等五种全球卫星导航系统信号；惯性传感器采用美国ADI(Analog Devices,Inc.)公司的微功耗三轴MEMS加速度传感器ADXL362，提供12位分辨率的数字信号输出；移动通信模块和处理器采用中国展讯通信有限公司的SC8825双核智能手机芯片，片内集成有双核1.2GHz CortexA5处理器和移动通信模块，支持GSM/GPRS/TD-HSPA+/TD-SCDMA/EDGE/多模应用。
本发明具有惯性传感器辅助定位功能的GPS定位器工作原理是：
GPS模块正常工作时，处理器将GPS模块输出的GPS位置数据直接输出给移动通信模块，通过移动通信网络传输给网络服务器；当由于建筑物、立交桥、林荫道、涵洞、隧道和峡谷遮蔽GPS信号导致GPS模块中断输出时，处理器开始对惯性传感器输出的加速度数字信号进行二次积分，得到GPS信号丢失后的相对位置数据，与GPS模块中断前的GPS位置数据相加，就能推算出GPS信号丢失后的位置信息。
利用惯性传感器获得位置数据是通过对加速度数据的二次积分产生的，定位误差会随时间的增加而增大，因次当GPS信号恢复正常接收后，处理器要立即切换到GPS定位方式，将GPS位置数据通过移动通信模块发送到网络服务器。
本发明具有惯性传感器辅助定位功能的GPS定位器，在GPS信号丢失后，通过对惯性传感器加速度测量数据的二次积分，可计算出GPS定位器卫星信号丢失后的相对位置，能够继续提供较为准确的位置信息。可解决现有GPS定位器因建筑物、立交桥、林荫道、涵洞、隧道等物体的遮挡而无法连续提供位置信息的缺点，具有良好的应用前景。

Claims (1)

1.一种具有惯性传感器辅助定位的全球定位器，该全球定位器包括GPS模块、移动通信模块和处理器，其特征在于还包括惯性传感器，所述的GPS模块、惯性传感器和移动通信模块分别与处理器相连接，其中：
所述的GPS模块，用于接收GPS卫星信号，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，实时计算出GPS定位器载体的当前位置，最后将位置数据传送给处理器；
所述的惯性传感器，用于检测GPS定位器载体的加速度，并将该加速度数据传送给处理器；
所述的处理器，用于接收GPS模块输出的位置数据和惯性传感器输出的加速度数据；当GPS模块的位置数据输出正常时，处理器直接将来自GPS模块的位置数据输出给移动通信模块，进行无线传输，当GPS模块的位置数据输出出现中断输时，对惯性传感器输出的加速度数据进行二次积分，得到相对位置数据，并将该相对位置数据与GPS模块中断输出前的GPS位置数据相加，得到GPS定位器载体的当前位置数据，并将该当前位置数据输出给移动通信模块；
所述的移动通信模块，用于接收处理器输出的位置数据，并将该位置数据调制为
GSM/GPRS移动通讯信号，通过移动通讯网络将GSM/GPRS移动通讯信号发送到网络服务器，完成GPS定位器载体的准确定位。
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