CN205665404U

CN205665404U - 一种应用于rtk系统的差分gps定位模块

Info

Publication number: CN205665404U
Application number: CN201620567968.7U
Authority: CN
Inventors: 陈亮; 邓锐; 刘思凤; 彭小红; 钟江涛; 陈有英; 闫秀英; 曾丽
Original assignee: Guangdong Ocean University
Current assignee: Guangdong Ocean University
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2026-06-14

Abstract

本实用新型涉及一种应用于RTK系统的差分GPS定位模块，包括电源电路、解调芯片、GPS天线接口和输出接口；解调芯片为NEO‑M8N芯片；电源电路的输出端与解调芯片的VCC端连接；解调芯片的VCC_RF端、RESET_N端与GPS天线接口的供电端连接，GPS天线接口的供电端用于向GPS天线供电；解调芯片的RF_IN端与GPS天线接口的信号输出端连接，GPS天线接口的信号输出端用于输出GPS天线接收的信号；输出接口与解调芯片的数据输出端连接。本实用新型提供的差分GPS定位模块制造成本低。且经过实验证明，使用差分GPS定位模块能够达到很好的定位效果，满足人们对于定位精度的要求。

Description

一种应用于RTK系统的差分GPS定位模块

技术领域

本实用新型涉及GPS定位领域，更具体地，涉及一种应用于RTK系统的差分GPS定位模块。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS)是基于在轨卫星进行全天候、全方位的导航、定位系统。GNSS的定位原理是通过地面用户接收机追踪和锁定若干定位卫星的广播信号，然后根据相应的星历数据，通过距离交会来确定用户接收机所在的位置。

这些全球导航卫星系统均由三部分组成：导航卫星群，地面控制站部分和用户设备部分。空间卫星群的主要功能有：响应地面控制站的指令，计算自身轨道位置并发射相关星历数据。地面控制站部分的主要作用是控制和监测卫星的状态，必要时调度备用卫星，同时还将各个卫星的改正参数上传至卫星，以确保卫星广播星历的准确性。用户设备部分主要由GNSS接收机、天线单元、电源及相关软件构成，其主要功能是解调和滤波卫星信号，还原出卫星播送的星历数据，获取卫星信号的载波相位差和传播时间，最后通过内置的GNSS定位算法得出最终的定位结果。

传统的标准单点定位(Standard Point Positioning, SPP)采用伪距观测值和广播星历提供的卫星轨道和卫星钟差参数进行导航和定位。但由于定位过程中受到大气电离层和对流层传播延时作用、卫星时钟偏差、多路径效应等误差影响，以及人为的政策保护，定位精度往往不能满足一些高精度要求的场合。从GNSS定位技术诞生之日起，研究者们就在不断探索新的定位算法和修正模型来提高定位精度和扩展应用场合，RTK（Real - timekinematic：实时动态定位）技术就是其中之一。

RTK技术是运用载波相位为根据的差分技术，其利用连续观测的基准站将解调获得的导航数据通过数字链路发送给流动站，流动站将接收的导航数据与自身解调得到的导航数据进行差分解算，从而得到流动站在坐标系中的三维定位坐标。RTK技术能够达到厘米级的定位精度。

RTK系统的基准站和流动站中均包括有一差分GPS定位模块，其用于对接收的GPS信号进行解调，从而获得相应的导航数据。但是，现有技术中提供的差分GPS定位模块的制造成本高昂，不利于RTK技术的进一步普及。

实用新型内容

本实用新型为解决以上现有技术的难题，提供了一种应用于RTK系统的差分GPS定位模块，该差分GPS定位模块的制造成本低，且能够达到较高精度的定位效果。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种应用于RTK系统的差分GPS定位模块，包括电源电路、解调芯片、GPS天线接口和输出接口；其中所述解调芯片为NEO-M8N芯片；

所述电源电路的输出端与解调芯片的VCC端连接；

解调芯片的VCC_RF端、RESET_N端与GPS天线接口的供电端连接，GPS天线接口的供电端用于向GPS天线供电；

解调芯片的RF_IN端与GPS天线接口的信号输出端连接，GPS天线接口的信号输出端用于输出GPS天线接收的信号；

所述输出接口与解调芯片的数据输出端连接。

上述方案中，GPS天线与GPS天线接口连接，定位模块开始工作时，GPS天线接收的GPS信号通过GPS天线接口、RF_IN端传输至解调芯片，解调芯片先同步卫星的L1信号，从GPS信号中解调出导航数据和C/A码的混合信号，然后再同步C/A信号，从混合信号中解调出导航数据，并将解调出的导航数据通过输出接口传输至下一处理部件进行，实现实时的定位。

上述方案中，差分GPS定位模块制造所需的仅仅是NEO-M8N芯片、电气元件和一些接口，所以其制造成本低。且经过实验证明，使用差分GPS定位模块能够达到很好的定位效果，满足人们对于定位精度的要求。

优选地，所述GPS天线接口包括SMA母座J1和IPX母座J2，SMA母座J1和IPX母座J2的供电端与解调芯片的VCC_RF端、RESET_N端连接；SMA母座J1和IPX母座J2的信号输出端与解调芯片的RF_IN端连接。

优选地，所述输出接口包括USB接口和串口接口P2，其中USB接口的D⁺端、D^-端分别通过电阻R6、电阻R8与解调芯片的USB_DP端、USB_DM端连接，USB接口的GND端接地，USB接口的VCC端与电源电路的输出端连接；电源电路的输出端与解调芯片的VDD_USB端连接；所述串口接口P2的第1端接地，第2端、第3端分别与解调芯片的RXD端、TXD端连接，第4端与电源电路的输出端连接。导航数据可以通过这两个接口进行输出。

优选地，所述解调芯片的GND端接地，其ANT_ON端、Reserved端、Reserved端、通过分别通过电阻R1、电阻R2、电阻R3接地，电阻R1、电阻R2、电阻R3用于隔离接地。

优选地，所述电源电路包括芯片LP38798、电源输入接口P1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电阻R4、电阻R5；

其中电源输入接口P1的第一端接地，电源输入接口P1的第二端与芯片LP38798的IN端、IN端、IN（CP）端连接，电源输入接口P1的第二端与USB接口的VCC端、串口接口P2的第4端连接；电源输入接口P1的第二端通过电容C4接地，电容C6的一端与电源输入接口P1的第二端连接，另一端接地；

芯片LP38798的CP端通过电容C3接地；芯片LP38798的GND端、GND（CP）端、DAP端接地；芯片LP38798的SET端通过电阻R4与FB端连接，FB端通过电阻R5接地；芯片LP38798的OUT端、OUT端、OUT（FB）端与解调芯片的VCC端、VDD_USB端连接；

电容C5、电容C7、电容C8的一端与芯片LP38798的OUT端、OUT端、OUT（FB）端连接，另一端接地。

上述方案中，电流经过电源输入接口P1流入电源电路，电容C4、电容C6用于对输入的电流、电压进行滤波；输入的电压、电流经过芯片LP38798后稳压输出；电容C5、电容C7、电容C8用于对芯片LP38798的稳压输出进行滤波。电阻R4、电阻R5用于控制芯片LP38798的输出电压。LED灯D2对电源进行指示。

优选地，所述电源电路还包括有电阻R9、LED灯D2，其中LED灯D2的阳极通过电阻R9与芯片LP38798的OUT端、OUT端、OUT（FB）端连接，LED灯D2的阴极接地。LED灯D2对电源进行指示。

优选地，所述差分GPS定位模块还包括有备用电源电路，所述备用电源电路包括电阻R7和法拉电容BT1，其中，解调芯片的V_BCKP端通过电阻R7与芯片LP38798的OUT端、OUT端、OUT（FB）端连接，解调芯片的V_BCKP端通过法拉电容BT1接地。差分GPS定位模块在芯片LP38798供电正常时，会将部分电能存储在法拉电容BT1内，当芯片LP38798停止供电后，法拉电容BT1内的电能通过解调芯片的V_BCKP端对解调芯片进行供电。法拉电容BT1用于GPS定位模块的热启动。法拉电容BT1的规格为3.3v ，0.22f。

优选地，所述电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8的规格分别为10uf、10uf、10uf、0.1uf、0.1uf、0.1uf；所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9的规格分别为0 Ω、0 Ω、0 Ω、23.2kΩ、13.3kΩ、22Ω、200Ω、22Ω、1kΩ。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的差分GPS定位模块制造所需的仅仅是NEO-M8N芯片、电气元件和一些接口，所以其制造成本低。且经过实验证明，使用差分GPS定位模块能够达到很好的定位效果，满足人们对于定位精度的要求。

附图说明

图1为解调芯片的连接示意图。

图2为芯片LP38798的连接示意图。

图3为电源输入接口P1的连接示意图。

图4为电容C5、电容C7、电容C8的连接示意图。

图5为备用电源电路的结构示意图。

图6为LED灯D2的连接示意图。

图7为USB接口的连接示意图。

图8为串口接口P2的连接示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

实施例1

如图1~8所示，应用于RTK系统的差分GPS定位模块包括电源电路、备用电源电路、解调芯片、GPS天线接口和输出接口；其中所述解调芯片为NEO-M8N芯片。

一、电源电路

如图2、3、4、6所示，所述电源电路包括芯片LP38798、电源输入接口P1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电阻R4、电阻R5；

如图6所示，电源电路还包括有电阻R9、LED灯D2，其中LED灯D2的阳极通过电阻R9与芯片LP38798的OUT端、OUT端、OUT（FB）端连接，LED灯D2的阴极接地。

二、备用电源电路

如图5所示，备用电源电路包括电阻R7和法拉电容BT1，其中，解调芯片的V_BCKP端通过电阻R7与芯片LP38798的OUT端、OUT端、OUT（FB）端连接，解调芯片的V_BCKP端通过法拉电容BT1接地。差分GPS定位模块在芯片LP38798供电正常时，会将部分电能存储在法拉电容BT1内，当芯片LP38798停止供电后，法拉电容BT1内的电能通过解调芯片的V_BCKP端对解调芯片进行供电。法拉电容BT1用于GPS定位模块的热启动。法拉电容BT1的规格为3.3v ，0.22f。

三、解调芯片

如图1所示，解调芯片的VCC_RF端、RESET_N端与GPS天线接口的供电端连接，GPS天线接口的供电端用于向GPS天线供电；

解调芯片的USB_DP端、USB_DM端、RXD端、TXD端与输出接口连接。

解调芯片的GND端接地，其ANT_ON端、Reserved端、Reserved端、通过分别通过电阻R1、电阻R2、电阻R3接地，电阻R1、电阻R2、电阻R3用于隔离接地。

四、GPS天线接口

如图1所示，GPS天线接口包括SMA母座J1和IPX母座J2，SMA母座J1和IPX母座J2的供电端与解调芯片的VCC_RF端、RESET_N端连接；SMA母座J1和IPX母座J2的信号输出端与解调芯片的RF_IN端连接。

五、输出接口

如图7、8所示，输出接口包括USB接口和串口接口P2，其中USB接口的D⁺端、D^-端分别通过电阻R6、电阻R8与解调芯片的USB_DP端、USB_DM端连接，USB接口的GND端接地，USB接口的VCC端与电源输入接口P1的第二端连接；芯片LP38798的OUT端、OUT端、OUT（FB）端与解调芯片的VDD_USB端连接；所述串口接口P2的第1端接地，第2端、第3端分别与解调芯片的RXD端、TXD端连接，第4端与电源输入接口P1的第二端连接。导航数据可以通过这两个接口进行输出。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种应用于RTK系统的差分GPS定位模块，其特征在于：包括电源电路、解调芯片、GPS天线接口和输出接口；其中所述解调芯片为NEO-M8N芯片；

所述电源电路的输出端与解调芯片的VCC端连接；

所述输出接口与解调芯片的数据输出端连接。

2.根据权利要求1所述的应用于RTK系统的差分GPS定位模块，其特征在于：所述GPS天线接口包括SMA母座J1和IPX母座J2，SMA母座J1和IPX母座J2的供电端与解调芯片的VCC_RF端、RESET_N端连接；SMA母座J1和IPX母座J2的信号输出端与解调芯片的RF_IN端连接。

3.根据权利要求2所述的应用于RTK系统的差分GPS定位模块，其特征在于：所述输出接口包括USB接口和串口接口P2，其中USB接口的D⁺端、D^-端分别通过电阻R6、电阻R8与解调芯片的USB_DP端、USB_DM端连接，USB接口的GND端接地，USB接口的VCC端与电源电路的输出端连接；电源电路的输出端与解调芯片的VDD_USB端连接；所述串口接口P2的第1端接地，第2端、第3端分别与解调芯片的RXD端、TXD端连接，第4端与电源电路的输出端连接。

4.根据权利要求2所述的应用于RTK系统的差分GPS定位模块，其特征在于：所述解调芯片的GND端接地，其ANT_ON端、Reserved端、Reserved端、通过分别通过电阻R1、电阻R2、电阻R3接地。

5.根据权利要求4所述的应用于RTK系统的差分GPS定位模块，其特征在于：所述电源电路包括芯片LP38798、电源输入接口P1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电阻R4、电阻R5；

6.根据权利要求5所述的应用于RTK系统的差分GPS定位模块，其特征在于：所述电源电路还包括有电阻R9、LED灯D2，其中LED灯D2的阳极通过电阻R9与芯片LP38798的OUT端、OUT端、OUT（FB）端连接，LED灯D2的阴极接地。

7.根据权利要求6所述的应用于RTK系统的差分GPS定位模块，其特征在于：所述差分GPS定位模块还包括有备用电源电路，所述备用电源电路包括电阻R7和法拉电容BT1，其中，解调芯片的V_BCKP端通过电阻R7与芯片LP38798的OUT端、OUT端、OUT（FB）端连接，解调芯片的V_BCKP端通过法拉电容BT1接地。

8.根据权利要求7所述的应用于RTK系统的差分GPS定位模块，其特征在于：所述电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8的规格分别为10uf、10uf、10uf、0.1uf、0.1uf、0.1uf；所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9的规格分别为0 Ω、0 Ω、0 Ω、23.2kΩ、13.3kΩ、22Ω、200Ω、22Ω、1kΩ。