CN204287493U - 一种gps与惯性导航结合型追踪系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种GPS与惯性导航结合型追踪系统，包括微控制器、GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块；所述惯性导航模块采用ADXRS401，所述微控制器分别通过对应串口与所述GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块连接并相互通讯，接收处理来自所述GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块的信息，向GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块发送相应的指令。与现有采用GPS手段进行定位的监控追踪系统相比，本实用新型监控追踪系统可在目标进入GPS信号盲区时仍能够提供目标的可靠位置信息，可以有效提高当目标进入建筑物内、地下、隧道、山谷等无GPS信号区域时的监控效果。

Description

一种GPS与惯性导航结合型追踪系统

技术领域

本实用新型涉及一种GPS与惯性导航结合型追踪系统。

背景技术

利用GPS与GSM网络结合的方式是当前对移动目标，如人员、贵重物品进行实时位置追踪的主要手段。但当前大多数追踪系统的基本原理是利用GPS获取目标位置信息，如精度，纬度，速度等，然后通过GSM网络将位置信息传回到监控中心，由于GPS信号微弱，在一些遮挡区域，如建筑物内，地下、隧道、山谷等地点容易出现GPS信号盲区，导致系统无法定位，从而失去对目标的追踪能力。

目前，专利文献或非专利文献中也公开了很多用于解决上述技术问题的技术方案，但普遍采用GPS模块与DR惯性导航模块直接连接，这种连接结构，虽然可以实现上述盲区下的定位追踪功能，但这类系统的其它模块在系统在处于非运动状态时仍处于供电状态，不能根据载体运动与否的状态切断相应模块的供电，导致耗能大，大大降低了使用电池供电的追踪系统的续航能力，另外，目前的追踪系统的功能单一，仅能实现追踪功能，不能感应载体的震动变化，实现其它功能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述技术问题而提供一种GPS与惯性导航结合型追踪系统，其可在目标进入GPS信号盲区时，仍能有效对目标进行定位，以实现对目标的不间断实时追踪，同时，具有能耗小以及可感知载体的震动等特点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种GPS与惯性导航结合型追踪系统，包括微控制器、GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块；所述惯性导航模块采用ADXRS401，所述微控制器分 别通过对应串口与所述GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块连接并相互通讯，接收处理来自所述GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块的信息，向GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块发送相应的指令。

与现有采用GPS手段进行定位的监控系统相比，本实用新型系统可在目标进入GPS信号盲区时仍能够提供目标的可靠位置信息，可以有效提高当目标进入建筑物内、地下、隧道、山谷等无GPS信号区域时的监控效果，同时，微控制器可通过惯性导航模块--加速度传感器的输出数据感知系统当前的运动状态，当感知超过一定时间系统没有任何运动迹象时，可以关闭GPS模块、GSM模块，当微控制器通过惯性导航模块--加速度传感器的输出感知到系统再次运动时，再开启GPS模块和GSM模块，这样可以极大地降低系统功耗，节约能源，对于电池供电的系统可以极大地提高待机时间，且通过惯性导航模块—加速度传感器的感应灵敏的特性，可以对震动做出感应，所以，可以通过加速度传感器监测到被保护载体在位置不变的情况下发生的震动情况，对于盗窃等事件做出早期报警。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例提供的一种GPS与惯性导航结合型追踪系统的结构示意图；

图2所示为本实用新型实施例提供的一种GPS与惯性导航结合型追踪系统的电路原理图。

具体实施方式

下面，结合实例对本实用新型的实质性特点和优势作进一步的说明，但本实用新型并不局限于所列的实施例。

请参阅图1～2所示，一种GPS与惯性导航结合型追踪系统，包括微控制器、GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块；所述惯性导航模块采用加速度传感器，所述微控制器分别通过对应串口连接所述GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块。

所述的微控制器是本追踪系统核心，微控制器是将微型计算机的主要部 分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机，分别通过串口与其它三个功能模块相连接相互通讯，接收处理来自三个所述模块的信息，向三个模块发送相应的指令。

所述的GPS模块(Global Positioning System，全球定位系统)用于接收处理GPS信号，通过串口向所述的微控制器输出目标的实时位置信息，可以采用现有的GPS芯片。

所述的GSM模块(Global System For Mobile Communications，当前应用最为广泛的移动电话标准)用于把从微控制器接收到的数据通过移动数据网络发送到指定网络位置，可以采用现有的GSM芯片。

所述的惯性导航用于感应目标实时的运动方向和加速度，通过串口发送给所述的微控制器。惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息，可以采用现有的加速度传感器。

如所述微控制器可以采用MSP430F149，所述GPS模块可以采用SE880，所述GSM模块可以采用WS6318，所述惯性导航模块可以采用ADXRS401。

参见图2所示，所述GPS模块采用芯片SE880(U16)，通过TX、RX端分别与微控制器芯片MSP430F149(U14)的对应的GPS-TX、GPS RX相连接，所述微控制器MSP430F149的GSM_TXD、GSM_RXD端(32、33脚)分别与GSM模块的WS6318(U15)对应的端(5、6脚)相接，所述GSM模块的WS6318(U15)的26、27、28、29脚连接SIM卡(U20)的VCC脚、CLK脚、I\O脚、RST脚；所述惯性导航模块ADXRS401的2、4、5、3、10、11脚接地，8、9脚为INT2、INT1脚，分别接所述MSP430F149的14、15脚，其14、13、12、7脚分别为SCLK、SDI、SDO、CS脚，分别接31、29、30、16脚；所述SE880(U16)的27脚接GPS天线、13、14脚作为RTC-XI、RTC-XO端连接32768Hz晶振,该32768Hz的晶振的两个脚通过两个电容接地，其19、21脚作为GND3、GND4端接16.369MHz的有源晶原振的6、4脚(VDD端、OUT端)，该有源晶原振的1、3脚(OE、GND端)接地，所述WS6318(U15)的49脚—ANT脚接 GSM天线，所述微控制器芯片U14的53、54脚接8MHz晶振，该8MHz晶振的两个脚通过两个电容接地，所述微控制器芯片U14的9、10脚接32768Hz晶振。

采用本追踪系统工作时，所述微控制器可以设置成优先处理来自所述GPS模块的数据，从GPS数据中提取需要的位置信息，通过串口发送给所述GSM模块，并命令所述GSM模块将信息通过移动数据网络发送出去。

当所述控制器从来自所述GPS的模块的GPS数据中无法提取到目标有效的位置信息时，即说明当前目标已进入GPS信号盲区，则所述微控制器可以立即取用来自所述惯性导航模块—加速度传感器的数据，通过其输出的目标运动方向及加速度数据，结合所述GPS最近一次成功定位的位置信息计算出目标所处的最新位置，并将此计算得来的位置信息交由所述GSM模块发送。

当来自所述GPS模块的GPS数据可以重新提取到目标有效的位置信息时，即不再通过惯性导航模块—加速度传感器的数据进行位置计算，而重新采用GPS数据进行发送。

需要说明的是，本系统中，由于惯性导航模块(加速度传感器)与微控制器直接相连，可以对惯性导航模块的输出数据进行更加充分的利用，不但可以实现如下功能：当车辆行驶在桥洞、隧道等GPS信号不稳定的地方，其定位信息的连续性无法得到保证的情况下，能够对当前的位置信息进行自主推算，以保证定位信息的准确性。”而且，还可以以实现以下多种实用功能：

1.微控制器可通过加速度传感器的输出数据感知系统当前的运动状态，当超过一定时间系统没有任何运动迹象时，微控制器可以关闭GPS模块和GSM模块，当微控制器通过加速度传感器的输出感知到系统再次运动时，再开启GPS模块和GSM模块，这样可以极大地降低系统功耗，节约能源，对于电池供电的系统可以极大地提高待机时间。

2.由于加速度传感器感应灵敏，可以对震动做出感应，所以，微控制器可以通过加速度传感器监测到被保护载体在位置不变的情况下发生的震动情况，对于盗窃等事件做出早期报警。

因而，相比目前采用DR惯导系统与GSP功能相结合的技术方案来讲，本追踪系统具有更好的节能性能，可以极大地降低系统功耗，节约能源，对 于电池供电的系统可以极大地提高待机时间，同时，还通过对震动做出感应，可以实现被安装载体在因如盗窃等事件导致震动发生时的报警功能。

Claims (2)

1.一种GPS与惯性导航结合型追踪系统，其特征在于，包括微控制器、GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块；所述惯性导航模块采用ADXRS401，所述微控制器分别通过对应串口与所述GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块连接并相互通讯，接收处理来自所述GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块的信息，向GPS模块、GSM模块以及惯性导航模块发送相应的指令。

2.如权利要求1所述GPS与惯性导航结合型追踪系统，其特征在于，所述微控制器采用MSP430F149，所述GPS模块采用SE880，所述GSM模块采用WS6318。