CN205958753U - 一种便携式导航定位终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式导航定位终端，包括：卫星信号接收单元，其包括螺旋天线；射频基带单元，其包括与卫星信号接收单元通信的基带信号获取部件、对下变频后信号进行处理的基带处理部件以及对基带工作模式配置的基带配置部件，基带信号获取部件完成卫星信号滤波与下变频，基带处理部件完成信号捕获、跟踪、比特和帧同步，获得本地观测量信息；处理单元，其与射频基带单元通信，获得定位信息并且配置基带配置部件；通信单元，其接收基站差分观测量信息；和电源单元，其为导航定位终端供应电力；其中，处理单元处理基于从射频基带单元输出的本地观测量信息和通信单元输出的基站差分观测量信息获得定位信息，并且通信单元输出定位信息。

Description

一种便携式导航定位终端

技术领域

本实用新型属于电子领域，具体涉及一种导航定位终端,特别涉及一种体积小、测量精度高、便于携带的北斗导航定位终端。

背景技术

目前全球卫星导航接收系统主要包括中国北斗卫星导航系统(BDS)、美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)和欧洲的伽利略(Galileo)。中国北斗卫星定位技术经过多年发展，已覆盖亚太地区并辐射周边区域，在导航、测绘等多个领域已得到了广泛应用。2016年3月20日，我国发射第22颗北斗导航卫星，向着为全球提供定位服务的目标又前进了一步。随着卫星导航的持续发展，特别是北斗产业的日趋成熟，越来越多的普通消费者定位精度需求已从传统的10米左右转向亚米级、甚至厘米级，同时专业领域用户对减小设备的体积、降低设备成本的期望也越来越高。

目前测量或定位设备主要包括专业RTK(Real-time kinematic，载波相位差分技术)测量系统、RTK手持接收机、普通智能终端设备。多星多频厘米级高精度测量接系统已经广泛应用到测量、测绘等专业领域，这种RTK系统包括高精度测量天线、高精度OEM板卡、通信模块(接收电台、GPRS)、控制主板等。手持机结构基本和上述RTK系统，只不过选用尺寸相对较小、性能相对较低的天线和板卡，选用低功耗的通信模块。目前市场上的终端设备如手机、平板、GPS防盗器等都具有GPS定位功能，但是并非专业级的定位解算终端，定位精度较差。

此外，高精度测量接收机采用多模多频高精度板卡，尺寸大、功耗高、成本高，携带不方面，使用时还需要架对中杆；即使尺寸相对较小的手持机也是结构笨重，价格很高，限制了在对成本敏感专业级用户和普通消费领域的应用。另外市场上大多数智能移动设备均内置卫星定位模块，虽然价格便 宜，但由于受成本、硬件和体积的限制，通常采用的是通用卫星定位模块，其位置定位精度只能是10-20米，满足不了用户的亚米级和厘米级精度需求。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种导航定位终端，其不仅能够大大提高定位精度，而且体积小巧，便于随身携带。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种导航定位终端，其特征在于，包括：卫星信号接收单元，卫星信号接收单元包括螺旋天线；射频基带单元，射频基带单元，射频基带单元包括与卫星信号接收单元通信的基带信号获取部件、对下变频后信号进行处理的基带处理部件以及对基带工作模式配置的基带配置部件，基带信号获取部件完成卫星信号滤波与下变频，基带处理部件完成信号捕获、跟踪、比特和帧同步，获得本地观测量信息；处理单元，处理单元与所述射频基带单元通信，获得定位信息并且配置基带配置部件；通信单元，通信单元接收基站差分观测量信息；和电源单元，电源单元为导航定位终端供应电力；其中，处理单元处理基于从射频基带单元输出的本地观测量信息和通信单元输出的基站差分观测量信息获得定位信息，并且通信单元输出定位信息。

在本实用新型的导航定位终端中，优选进一步包括显示器，定位信息通过通信单元输出至显示器。

在本实用新型的导航定位终端中，优选通信单元为无线通信或有线通信。

在本实用新型的导航定位终端中，当通信单元为无线通信时，通信单元可以为蓝牙和WiFi一体化单元。

在本实用新型的导航定位终端中，优选进一步包括与所述处理单元通信的惯性单元，所述惯性单元捕获用户的动作并输入所述处理单元。

在本实用新型的导航定位终端中，优选导航定位终端包括笔状外壳，外壳包括筒形部分和从筒形部分一端延伸的锥形部分；其中，卫星信号接收单元、射频基带单元、处理单元、通信单元和惯性单元都布置在外壳的内部。

在本实用新型的导航定位终端中，优选在外壳的内部，卫星信号接收单元、通信单元、处理单元、惯性单元和射频基带单元沿着从筒形部分的另一 端至筒形部分的一端的方向依次布置。

在本实用新型的导航定位终端中，优选螺旋天线的轴线与筒形部分的轴线一致。

本实用新型提供的上述小型化高精度智能北斗导航定位终端，携带方便，能与多种智能终端无线连接。

本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚的了解。

附图说明

图1为根据本实用新型的导航定位终端的原理框图；

图2为根据本实施例的导航定位终端的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本实用新型。

本实用新型中，有时将“便携式导航定位终端”简称为“北斗导航定位终端”、“导航定位终端”或“北斗神笔”，它们表示相同的含义。

如图1所示，根据本实用新型的便携式导航定位终端包括卫星信号接收单元1、射频基带单元2、处理器7(作为处理单元的实例)和电源管理单元8(作为电源单元的实例)。

卫星信号接收单元1能够接收卫星信号并且将处理后的卫星信号输出至射频基带单元2，在下文将详细描述。卫星信号接收单元1包括螺旋天线，该螺旋天线例如是上海海积信息科技股份有限公司研制的微型高精度螺旋天线，解决了天线辐射阵子、馈电网络小型化技术，具有较好的相位中心稳定性和抗干扰、抗多径能力。在本实施例中，螺旋天线为单频天线。

射频基带单元2包括基带信号获取部件3、与基带信号获取部件3通信的基带处理部件4和基带配置单元6(作为基带配置部件的实例)。基带信号获取部件3包括信号滤波单元3a、信号下变频单元3b，该信号滤波单元3a和信号下变频单元3b布置在射频基带单元2的前端并且分别对从卫星信号接收单元1接 收的卫星信号进行滤波、下变频，从而得到中频信号，然后通过载波剥离获得基带信号。基带处理部件4包括信号捕获跟踪单元4a和信号同步单元4b。信号捕获跟踪单元4a能够捕获并跟踪经过载波剥离后的基带信号。信号同步单元4b对基带信号进行比特和帧同步处理，从而获得本地观测量信息5。生成的本地观测量信息5被输出至处理器7。基带配置单元6与处理器7进行通信，并且当导航定位终端开机时，处理器7对基带配置单元6进行基带工作模式配置。在本实施例中，射频基带单元2采用单频电路方案。

处理器7与射频基带单元2进行通信，并且处理器7处理从射频基带单元2输出的本地观测量信息5，并且基于本地观测量信息和下述的基站差分观测量信息获得定位信息。该定位信息包括位置、时间、速度等导航信息。

进一步，根据本实用新型的导航定位终端还可以包括与处理器7通信的通信单元12，该通信单元12例如是一体化通信模块，通信单元12可以为无线通信，也可以为有线通信。在本实施例中，通信单元12能够集成例如WiFi通信14和蓝牙通信13，作为无线通信。通过WiFi通信14和蓝牙通信13，能够从外部的蓝牙设备或WiFi通信设备上获取蓝牙信号或WiFi信号。

此外，室外差分基准站或CORS站播发的基站差分观测量信息经过蓝牙或WiFi传输到处理器7。该基站差分观测量信息与上述本地观测量信息一起在处理器7中被处理，从而获得优化的导航定位信息。

根据本实用新型的定位信息可以通过通信单元12输出至显示器(例如手机或者计算机)上进行显示，以便用户获取该定位信息。也就是说，根据本实用新型的通信单元12可以实现双向通信。

电压传感器10、温度传感器11等分别与处理器7进行通信，并且将检测到的电压和温度信息实时地输入处理器7中。上述电压和温度信息以及导航信息可以通过蓝牙或WiFi传输出去供用户使用。

根据本实用新型的导航定位终端还可以包括惯性单元9，该惯性单元9能够捕获导航定位终端的加速度、旋转速度等。例如，当用户使用该便携式导航定位终端时，用户的动作使其移动或者旋转，从而具有一定的加速度和旋转速度。这类信息通过惯性单元9输入处理器7中，从而能够根据用户的动作做出智能化判定。该惯性单元9可以例如采用意法半导体的小型化惯导模 块，处理器7根据惯导模块判定用户的使用意图。例如，当便携式导航定位终端快速旋转360度，则采集当前位置并保存。智能化的操作可以满足普通消费者多样化操作需求。

根据本实用新型的导航定位终端还包括电源管理单元8(作为电源单元的实例)，其为所述导航定位终端供应电力。具体地，电源管理单元8包括电源模块、充电管理模块等。电源模块使得电池放电以供应电力，充电管理模块能够对导航定位终端的电池通过USB充电。此外，电源管理单元8还可以具有智能电源关闭与电池电压预警功能等，从而在例如出现故障或者电池电压过高的情况下关闭整个电源或者进行报警等。

下面将结合附图2描述根据本实用新型的导航定位终端的结构。导航定位终端包括笔状外壳15，该笔状外壳15包括筒形部分15a和锥形部分15b，该锥形部分15b从筒形部分15a的一端(例如图2所示的下端)延伸。

卫星信号接收单元1、射频基带单元2、处理单元7、通信单元12和惯性单元9都布置在外壳15的内部。更具体地，在外壳15的内部，卫星信号接收单元1、通信单元12、处理器7、惯性单元9和射频基带单元2沿着从筒形部分15a的另一端(例如图2所示的上端)至筒形部分15a的一端(例如图2所示的下端)的方向依次布置。

进一步，根据本实用新型的卫星信号接收单元1的螺旋天线绕着筒形部分15a的轴线缠绕成圆柱形状，如图2所示。也就是说，卫星信号接收单元1的螺旋天线的轴线与筒形部分15a的轴线一致。然而，可以理解的是，该螺旋天线的轴线可以与筒形部分15a的轴线偏离。

根据本实用新型的导航定位终端进一步包括位于外壳15的顶部的水平泡16，该水平泡16能够对导航定位终端的位置是否处于正常工作位置(如图2所示)进行指示。如果该导航定位终端没有处于正常工作位置，则水平泡16的中心将偏离该筒形部分15a的中心，反之如果该导航定位终端处于正常工作位置，则水平泡16的中心与该筒形部分15a的中心重合。

电源单元8也设置在该外壳15内部，具体地，在筒形部分15a中。电源单元8包括电源模块8a和充电管理模块8b。电源模块8a用于对导航定位终端进行通电或断电，充电管理模块8b用于在外接外部电源时对电源模块8a 中的电池进行充电，以便导航定位终端可以随时保持可通电使用状态。进一步，在本实施例中，电源模块8a叠放在通信单元12上，并且充电管理模块8b设置在射频基带单元2的下方，靠近锥形部分15b处。然而，应该理解的是，电源单元8可以不必布置在外壳15内部，从而可以减少导航定位终端的体积。

夹扣17设置在该笔状外壳15的外部，位于外壳15的一侧，通过该夹扣17，使用者可以将导航定位终端夹在上衣口袋或者其他便于携带的地方，以方便固定和携带该导航定位终端。

操作面板18设置在外壳15的与外壳15的上述一侧相对的另一侧(相对于筒形部分15的轴线)。操作面板18上设置有开关和指示灯等，分别用于控制和指示导航定位终端的通电/断电。

根据本实用新型的导航定位终端基本如上所述。下面将描述本实用新型的优势。

在本实施例中，卫星信号接收单元1采用螺旋天线，该螺旋天线例如是上海海积信息科技股份有限公司研制的微型高精度螺旋天线，解决了天线辐射阵子、馈电网络小型化技术，具有较好的相位中心稳定性和抗干扰、抗多径能力。因此，根据本实用新型的导航定位终端的RTK静态精度达1厘米，相对于传统定位终端的精度提高两个数量级以上，并且根据本实用新型的导航定位终端的RTD(Real Time Differential，实时动态码相位差分技术)精度可以达亚米级，相对于传统的定位终端提高一个数量级。

在本实施例中，各个单元，即卫星信号接收单元1、通信单元12、处理器7、惯性单元9和射频基带单元2，依次布置在导航定位终端的外壳15的内部，因此相对于传统高精度模块、通信模块、天线分离的现状，本实用新型的天线、射频、通信等一体化高度集成方案，布局紧凑，尺寸小巧并且重量轻。

在本实施例中，射频基带单元2和螺旋天线均采用三星单频的电路方案，因此相比于目前多星多频高精度单板卡普遍功耗在2W以上(其中大部分消耗在射频基带单元和基带处理部分)并且定位终端功耗甚至可达5W以上的现状，根据本实用新型的导航定位终端简化了天线、射频基带单元复杂度，降低了 功耗和设备尺寸。此外，本实施例采用优化的单频RTK算法，减少了原始观测量数据处理量，降低了后端处理器进行RTK解算的工作负荷，依次可以选用，在提高定位精度的同时降低了CPU运算性能要求，因此可以选用低功耗、性能适中的ARM处理器，降低了整机功耗和成本。

在本实施例中，通信单元12为蓝牙和WiFi一体化单元，因此蓝牙工作时WiFi可以休眠，而WiFi工作时蓝牙可以休眠，两者也可以同时工作，满足用户多样化需求。

在本实施例中，采用了惯性单元9，该惯性单元9采用意法半导体的小型化惯导模块，处理器7通过惯导模块判定用户的使用意图，智能化的操作满足普通使用者多样化操作需求。

在本实施例中，便携式导航定位终端的外形为笔状，并且具有夹扣，可以方便地挂在使用者的衣袋或裤袋上，携带方便，因此申请人将其称为“北斗神笔”。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种导航定位终端，其特征在于，包括：

卫星信号接收单元，所述卫星信号接收单元接收卫星信号且包括螺旋天线；

射频基带单元，所述射频基带单元包括与所述卫星信号接收单元通信的基带信号获取部件、对下变频后信号进行处理的基带处理部件以及对基带工作模式配置的基带配置部件，所述基带信号获取部件完成卫星信号滤波与下变频，所述基带处理部件完成信号捕获、跟踪、比特和帧同步，获得本地观测量信息；处理单元，所述处理单元与所述射频基带单元通信，获得定位信息并且配置所述基带配置部件；

通信单元，所述通信单元接收基站差分观测量信息；和

电源单元，所述电源单元为所述导航定位终端供应电力；

其中，所述处理单元处理基于从所述射频基带单元输出的所述本地观测量信息和所述通信单元输出的基站差分观测量信息获得所述定位信息，并且所述通信单元输出所述定位信息。

2.如权利要求1所述的导航定位终端，其特征在于，进一步包括显示器，所述定位信息通过所述通信单元输出至所述显示器。

3.如权利要求2所述的导航定位终端，其特征在于，所述通信单元为无线通信或有线通信。

4.如权利要求3所述的导航定位终端，其特征在于，当所述通信单元为无线通信时，所述通信单元为蓝牙和WiFi一体化单元。

5.如权利要求4所述的导航定位终端，其特征在于，进一步包括与所述处理单元通信的惯性单元，所述惯性单元捕获所述导航定位终端的加速度和旋转速度并输入所述处理单元。

6.如权利要求5所述的导航定位终端，其特征在于，所述导航定位终端包括笔状外壳，所述外壳包括筒形部分和从所述筒形部分一端延伸的锥形部 分；

其中，所述卫星信号接收单元、所述射频基带单元、所述处理单元、所述通信单元和所述惯性单元都布置在所述外壳的内部。

7.如权利要求6所述的导航定位终端，其特征在于，在所述外壳的内部，所述卫星信号接收单元、所述通信单元、所述处理单元、所述惯性单元和所述射频基带单元沿着从所述筒形部分的另一端至所述筒形部分的一端的方向依次布置。

8.如权利要求7所述的导航定位终端，其特征在于，所述螺旋天线的轴线与所述筒形部分的轴线一致。