CN205507098U - 一种小体积定位模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种小体积定位模块，包括：数据处理主机，所述数据处理主机包括处理主板，所述处理主板上集成有：接收装置，用于获取卫星发送的原始观测数据和获取基站发送的差分改正数据；处理器，用于解析所述原始观测数据和所述差分改正数据得到定位数据信息。本实用新型提供了一种定位精度高，体积小的小体积定位模块。

Description

一种小体积定位模块

技术领域

本实用新型涉及无线定位技术领域，更具体的说，涉及一种小体积定位模块。

背景技术

现在，人们越来越意识到无线定位技术作用的重大及其应用领域的广阔，除军事应用外，它已经广泛应用于物流跟踪、公车监控、市政公交、电力巡检、海洋渔业、农业勘测、公共安全、智慧旅游及消费电子等诸多领域。

在民用导航领域普遍采用单点定位的导航模块，如专利公开号为CN104757753A的实用新型专利，该专利文献中记载了一种用于社区矫正人员的定位手环，该手环包括本体、防水腕带、防拆锁扣三部分。所述本体包括上盖板、前壳、太阳能充电板、OLCD镜片、PCBA主板、电池、北斗/GPS小体积定位模块、中框、底盖、按键、天线、喇叭、麦克、磁吸充电。该实用新型采用GPS加北斗的双星单点定位方案，同时采用GPS辅助定位，采集周边四个基站的数据，对定位精度有一定提高。但是单点定位是根据接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距测量，所以其精度较低，通常是10米级的精度。

在高精度测绘领域，采用RTK(Real-time Kinematic)实时动态控制系统技术进行定位，它采用载波相位动态实时差分方法，能够获得毫米级的定位精度。如专利公开号为CN104754729A的实用新型专利，该专利文献中记载了一种导航定位方法该方法包括：接收导航定位信息，并通过DSRC数据链路从基准站接收实时动态差分数据；根据该导航定位信息和实时动态差分数据结算得到该车载导航装置自身的位置。该实用新型通过实时动态差分技术通过移动站接收从基准站播发的实时观测值及测站信息，并结合自身的观测数据，进行实时解算出精确的位置。但是这种专业级高精度的小体积定位模块其技术复杂，成本高，并且功耗和体积都很大，无法广泛的应用到民用产品上。

综上所述，市面上还缺少一种定位精度高，体积小的小体积定位模块，因此提供一种定位精度高、体积小的小体积定位模块成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种定位精度高，体积小的小体积定位模块。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种小体积定位模块，包括：数据处理主机，所述数据处理主机包括处理主板，所述处理主板上集成有：接收装置，用于获取卫星发送的原始观测数据和获取基站发送的差分改正数据；处理器，用于解析所述原始观测数据和所述差分改正数据得到定位数据信息。

优选的，所述接收装置包括：GNSS装置，用于获取所述原始观测数据；蓝牙装置，用于获取所述差分改正数据。

优选的，所述数据处理主机还设置在所述处理主板外侧的壳体，所述壳体上设置有用于佩戴的佩戴部。

优选的，所述处理主板上还集成有存储装置，所述存储装置用于实现所述原始观测数据和所述差分改正数据以及所述定位数据信息的本地存储。

优选的，所述处理主板上还包括传输装置，所述传输装置用于传输原始观测数据和差分改正数据以及所述定位数据信息。

优选的，所述处理主板上还包括传输装置，所述传输装置用于将所述原始观测数据和差分改正数据以及定位数据信息传输到所述存储装置。

优选的，所述小体积定位模块还包括天线装置，所述天线装置用于加强所述接收装置的获取信号。

优选的，所述天线装置和所述数据处理器通过天线接头可拆卸连接。

优选的，所述天线装置采用空气介质八臂螺旋天线。

本实用新型采用这种方式，小体积定位模块同时获取卫星发送的原始观测数据和获取基站发送的差分改正数据，同时解析所述原始观测数据和所述差分改正数据得到定位数据信息，该方式实现双模单频载波相位实时差分定位技术，相较于供毫米级高精度的复杂专业定位装置，其技术复杂，成本高，并且功耗和体积都很大，无法广泛的应用到民用产品上。而采用本实用新型中这种方式技术相对简单，且成本相对较低，且功耗和体积都要有所减小，而相对于采用单点定位精度的装置，本实用新型采用这种方式定位更加精确，因此本实用新型提供了一种区别于现有技术的定位精度高，体积小的小体积定位模块。

附图说明

图1是本实用新型实施例一种小体积定位模块的结构示意图

图2是本实用新型实施例一种小体积定位模块的示意图；

图3是本实用新型实施例一种小体积定位模块一种示意图；

图4是本实用新型实施例一种小体积定位模块另一种示意图。

其中，1、数据处理主机，2、天线装置，10、接收单元，20、数据处理单元，30、传输单元，40、天线单元，50、存储单元，60、显示单元。

具体实施方式

下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括一种小体积定位模块，该小体积定位模块包括接收单元10和数据处理单元20，接收单元10，用于获取卫星发送的原始观测数据和获取基站发送的差分改正数据；数据处理单元20，用于解析所述原始观测数据和所述差分改正数据得到定位数据信息。

其中，卫星发射的原始观测数据包含但不仅限于由GPS/BDS卫星信号发射出的载波相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值以及卫星星历等。基站可以是自己架设的单基站或者是各地的连续运行卫星定位服务综合系统(即CORS)。地面基站包括一个或者多个基准站以及一个数据处理中心。地面基站的基准站连续不断的采集的实时观测数据，然后传到数据处理中心，数据处理中心利用现有的数据通信网络和无线数据播发网，向各类需要测量和导航的用户以国际通用格式提供码相位/载波相位差分改正信息，以便实时解算出小体积定位模块的精确点位。

进一步的，接收单元10包括：GNSS接收单元，用于获取所述原始观测数据；蓝牙接收单元，用于获取所述差分改正数据。

GNSS接收单元只是获取原始观测数据(即载波相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值以及卫星星历等)，并不需要GNSS接收单元经过解算得到位置数据信息。

更进一步的，GNSS接收单元包括第一获取单元，用于获取原始观测数据；第一解析单元，用于将原始观测数据解析为电文原始信息，发送单元，用于将电文原始信息发送给数据处理单元。

其中，第一获取单元获取原始观测数据，第一解析单元将原始观测数据解析为电文原始信息，发送单元将电文原始信息发送给处理该电文原始信息的处理单元。本实用新型中的GNSS获取单元能够能同时接收GPS卫星L1频段与北斗B1频段的信号。相较于一些专业的高精度GNSS装置可以同时接收多星系统及更多频段的卫星信号，其技术复杂，成本、体积都很高，在本实用新型的采用的获取单元中选用低成本民用型的精密授时模块，可接收GPS卫星L1频段与北斗B1频段的信号，并且可输出载波相位、伪距码和多普勒等观测信息。

进一步的，蓝牙接收单元获取差分改正数据，该差分改正数据为自己架设的单基站或者是各地的连续运行卫星定位服务综合系统(即CORS)。地面基站包括一个或者多个基准站以及一个数据处理中心。地面基站的基准站连续不断的采集的实时观测数据，然后传到数据处理中心，数据处理中心利用现有的数据通信网络和无线数据播发网，向各类需要测量和导航的用户以国际通用格式提供码相位/载波相位差分改正信息，然后由接收该差分改正信息处理装置通过蓝牙将差分改正数据发送至蓝牙接收单元。

处理差分改正数据的处理装置可以为车载电脑、移动终端等处理装置，移动终端包含但不限于智能手机、平板电脑等，处理装置可以根据具体的应用场景而做出改变，另一方面，处理装置通过无线数据网络接收地面基站播发的差分改正数据，然后通过蓝牙将差分改正数据发送至小体积定位模块，小体积定位模块有蓝牙接收单元接收差分改正数据。使用蓝牙接收单元接收差分改正数据，使成本、体积和功能能较好的得到控制。

其中，小体积定位模块还包括天线单元40，天线单元40用于加强所述接收单元10的获取信号。

天线单元40使得接收单元10具有更强的卫星信号接收能力，能够在更大程度上提高接收单元10对信号的接收能力，同时天线单元40要求具有较宽的带宽，且带内损耗小，带外抑制好，因此，在有高楼和树木甚至紧贴人体遮挡的环境下，仍然可接收到较强的卫星信号，这为小体积定位模块的精度提供了一个保障。

其中，数据处理单元20包括：处理单元包括，解析所述原始观测数据和差分改正数据得到定位数据信息；存储单元，用于实现所述原始观测数据和所述差分改正数据以及所述定位数据信息的本体存储。

其中，处理单元包括：第二获取单元，用于获取所述电文原始信息和获取差分改正数据；第二解析单元，用于解析所述电文原始信息和获取差分改正数据得到定位数据信息。

其中，小体积定位模块还包括传输单元30，传输单元30用于传输原始观测数据和差分改正数据以及定位数据信息。

如图2所示，天线单元40加强接收单元10接收原始观测数据和差分改正数据的信号，接收单元10将获取到的原始观测数据和差分改正数据的信号发生到数据处理单元20，数据处理单元20将处理以后的定位数据信息发送通过传输单元30传输到用于显示定位数据信息的显示单元60。

比如，将小体积定位模块应用于车辆导航中，接收单元不断获取差分改正数据，解析单元进行实时载波相位分差运算，可以获得实时的动态位置并将位置在移动终端上显示当前位置和历史轨迹。

如图3所示，天线单元40加强接收单元10接收原始观测数据和差分改正数据的信号，接收单元10将获取到的原始观测数据和差分改正数据的信号发生到数据处理单元20，传输单元30可以将原始观测数据和差分改正数据以及解析得到定位数据信息一并传输到存储单元50。这样可以通过后续的软件或者工具获得存储单元50的数据，并通过后续的处理软件得到定位信息。

比如，将该小体积定位模块放置在车辆应用与车辆导航，然而车辆行驶的路程和地形变化是极其复杂的，因此对应的，某些低端偏僻的地方可能信号不好，因此不能实时获取到连续不断的差分改正数据，在一些移动网络不太稳定的区域，不能保证接收连续不断的差分改正数据，在移动网络不稳定的时间段定位精度可能受到影响，所以将已经获取的差分改正数据和原始观测数据以及定位数据信息存储在存储单元中，以备后处理工作模块处理这些数据得到实时的定位信息。这样解决了在信号不好的地段不能实时获取到差分改正数据的问题，使得车辆导航处于一个相对精确的位置。

本实用新型采用这种方式，小体积定位模块同时获取卫星发送的原始观测数据和获取基站发送的差分改正数据，同时解析所述原始观测数据和所述差分改正数据得到定位数据信息，该方式实现双模单频载波相位实时差分定位技术，相较于供毫米级高精度的复杂专业定位装置，其技术复杂，成本高，并且功耗和体积都很大，无法广泛的应用到民用产品上。而采用本实用新型中这种方式技术相对简单，且成本相对较低，且功耗和体积都要有所减小，而相对于采用单点定位精度的装置，本实用新型采用这种方式定位更加精确，因此本实用新型提供了一种区别于现有技术的定位精度高，体积小的小体积定位模块。

小体积定位模块包括天线装置和数据处理主机，天线装置和数据处理主机通过天线接头可拆卸连接。

采用该种结构，有以下三点好处：便捷的组装方式，结构上易于装卸、更换，可以是一体式或者分体式的应用方式；具有良好的电磁兼容性，天线装置与数据处理主机分隔开来，大大降低了数据处理主机对天线装置的电磁干扰，增强了小体积定位模块的精度稳定性；搭配针对不同应用场景优化的天线模块，能满足更多的应用场景与领域。

其中，其中天线装置包括天线单元40和外壳，天线单元40用于加强获取卫星信号和蓝牙信号。

天线装置采用空气介质八臂螺旋天线，比使用平面陶瓷天线具有更强的卫星信号接收能力，能够在更大程度上提高天线单元对信号的接收能力，同时天线单元具有较宽的带宽，且带内损耗小，带外抑制好，因此，在有高楼和树木甚至紧贴人体遮挡的环境下，仍然可接收到较强的卫星信号，这为小体积定位模块的精度提供了一个保障。另外，天线单元采用塑料材质，重量轻，体积小成本低。

数据处理主机包括数据处理主板和设置在数据处理主板外侧的壳体，壳体上设置有用于佩戴的佩戴部，佩戴部包含但不限于夹持装置，通过夹持装置可以夹持在所述衣裤的口袋上，或者为手环，通过手环套入到手臂，壳体上配有方便佩戴的装夹工具，使小体积定位模块更易于携带。

其中，数据处理主机集成有接收单元10和数据处理单元20，接收单元10，用于获取卫星发送的原始观测数据和获取基站发送的差分改正数据；数据处理单元20，用于解析所述原始观测数据和所述差分改正数据得到定位数据信息。

卫星发射的原始观测数据包含但不仅限于由GPS/BDS卫星信号发射出的卫星导航电文中的观测值、星历等数据等。基站可以是自己架设的单基站或者是各地的连续运行卫星定位服务综合系统(即CORS)。地面基站包括一个或者多个基准站以及一个数据处理中心。地面基站的基准站连续不断的采集的实时观测数据，然后传到数据处理中心，数据处理中心利用现有的数据通信网络和无线数据播发网，向各类需要测量和导航的用户以国际通用格式提供码相位/载波相位差分改正信息，以便实时解算出小体积定位模块的精确点位。

同时解析所述原始观测数据和所述差分改正数据得到定位数据信息，该方式实现双模单频载波相位实时差分定位技术，它以载波相位观测值为基本观测量，采用差分技术削弱或消除小体积定位模块与基站之间的共性误差，可以得到亚米到厘米级的精度，相比于常用的伪距差分算法，载波相位差分算法在精度上具有较大的优势，同时相较于供毫米级高精度的复杂专业定位装置，其技术复杂，成本高，并且功耗和体积都很大，无法广泛的应用到民用产品上。而采用本实用新型中这种方式技术相对简单，且成本相对较低，且功耗和体积都要有所减小，而相对于采用单点定位精度的装置，本实用新型采用这种方式定位更加精确，因此本实用新型提供了一种区别于现有技术的定位精度高，体积小的小体积定位模块。

其中，处理主板包括，GNSS装置，处理器，蓝牙装置，存储装置，GNSS装置，处理器，蓝牙装置，存储装置采用小巧的结构设计、紧凑的PCBA堆叠、良好电磁兼容的天线与处理器模块布局，设备装置可随身自由携带。

具体的，GNSS接收单元集成在GNSS装置上；蓝牙接收单元集成在蓝牙装置上，处理单元集成在处理器上，存储单元集成在存储装置上。

具体的，GNSS装置接收原始数据(即载波相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值以及卫星星历等)，并不需要GNSS装置经过解算得到位置数据。位置解算由小体积定位模块中的处理器运行载波相位差分算法来完成，因此GNSS装置只输出原始数据功能。另外为了在各种遮挡条件实现更稳定的精度，本实用新型中的GNSS装置能同时接收GPS卫星L1频段与北斗B1频段的信号，相较于一些专业的高精度GNSS装置可以同时接收多星系统及更多频段的卫星信号，其技术复杂，成本、体积都很高，在本实用新型的采用的GNSS装置选用低成本民用型的精密授时模块，可输出载波相位、伪距码和多普勒等观测信息。

蓝牙装置在数据处理主板中负责数据的传输，包括移动终端对亚米级小体积定位模块差分改正数据的传输和亚米级小体积定位模块对移动终端定位结果数据信息的传输。经处理器解算出来的位置信息以NMEA0831协议格式通过蓝牙传输给移动终端。采用蓝牙传输定位数据与差分改正数据可以减小设备的体积、成本及设计难度，另外也方便客户搭配不同的移动终端实现差异化服务。蓝牙模块采用BLE4.0蓝牙芯片实现，BLE4.0蓝牙具有成本低体积小、功耗低的特点，且与市面上销售的大部分手机或者平板电脑都能稳定可靠的连接。客户在移动终端选择面非常广。相对于专业的采集测量显示终端，消费级的智能手机与平板成本要低得多。采用BLE4.0蓝牙进行数据传输，成本低、体积小、功耗低。蓝牙BLE4.0模式可提供更低功耗的无线通信连接，适用于少量数据的收发；另外，BLE4.0蓝牙模块较2.0/2.1/3.0版本的成本更低，体积也更小，如TI(德州仪器)公司的CC2540芯片售价1美元，尺寸为6*6mm。BLE4.0模式同时向下兼容2.0/2.1/3.0版本，与原有的通信终端也可正常收发。

具体的，处理器作为主板的核心，负责载波相位算法及数据通信，具体包括GNSS装置原始观测数据解码、差分改正数据的解码、载波相位定位算法、数据存储、以及蓝牙模块数据传输的控制。载波相位差分算法是获得定位精度重要的方法，它以载波相位观测值为基本观测量，采用差分技术削弱或消除流动站与基站之间的共性误差，可以得到亚米到厘米级的精度，相比于常用的伪距差分算法，载波相位差分算法在精度上具有较大的优势。处理器数据的来源有两个，一个是GNSS装置接收到的GPS/北斗卫星信号的原始观测数据，另一个是地面基站播发的导航卫星的差分改正数据。处理器通过载波相位差分技术算法对这两组差分改正数据进行解算，最终输出定位结果传输到移动终端并进行实时显示。此外处理器还可以将GNSS装置的原始观测数据保存在存储装置器提供后处理支持。载波相位算法相对较复杂，要求处理器具有较高的数据处理性能，特别是浮点运算能力。本实用新型的亚米级小体积定位模块处理器的选择兼顾性能、成本、体积和功能，采用成本低、能效高的一款ARM处理器，该处理器不仅具有体积小和功耗低的特性，而且具有较高的安全性。

具体的，存储装置实现数据本地存储，数据包括GNSS装置接收的卫星观测数据和移动终端发送的差分改正数据以及经处理器解算出来的定位数据信息。本地数据存储可以实现数据后处理解算。即可以实现测量作业过程不接收移动终端的差分改正数据，只将GNSS装置输出的原始卫星观测数据保存在存储装置中。测量作业完成后，将数据拷贝出来用专业的后处理软件进行解算，可以获得比实时解算精度更高的后处理解算数据。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种小体积定位模块，其特征在于，包括：数据处理主机，所述数据处理主机包括处理主板，所述处理主板上集成有：

接收装置，用于获取卫星发送的原始观测数据和获取基站发送的差分改正数据；

处理器，用于解析所述原始观测数据和所述差分改正数据得到定位数据信息。

2.根据权利要求1所述的一种小体积定位模块，其特征在于，所述接收装置包括：

GNSS装置，用于获取所述原始观测数据；

蓝牙装置，用于获取所述差分改正数据。

3.根据权利要求1所述的一种小体积定位模块，其特征在于，所述数据处理主机还设置在所述处理主板外侧的壳体，所述壳体上设置有用于佩戴的佩戴部。

4.根据权利要求1所述的一种小体积定位模块，其特征在于，所述处理主板上还集成有存储装置，所述存储装置用于实现所述原始观测数据和所述差分改正数据以及所述定位数据信息的本地存储。

5.根据权利要求1所述的一种小体积定位模块，其特征在于，所述处理主板上还包括传输装置，所述传输装置用于传输原始观测数据和差分改正数据以及所述定位数据信息。

6.根据权利要求4所述的一种小体积定位模块，其特征在于，所述处理主板上还包括传输装置，所述传输装置用于将所述原始观测数据和差分改正数据以及定位数据信息传输到所述存储装置。

7.根据权利要求1所述的一种小体积定位模块，其特征在于，所述定位模块还包括天线装置，所述天线装置用于加强所述接收装置的获取信号。

8.根据权利要求7所述的一种小体积定位模块，其特征在于，所述天线装置采用空气介质八臂螺旋天线。