CN206945986U - 室内外一体化定位接收机及车载终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种室内外一体化定位接收机及车载终端，其中，该室内外一体化定位接收机包括微控制单元和分别与所述微控制单元信号连接的卫星定位模块和室内定位模块；所述卫星定位模块用于根据卫星信号计算所述室内外一体化定位接收机的第一位置数据；所述室内定位模块用于根据部署于室内的定位基站的信号计算所述室内外一体化定位接收机的第二位置数据；所述微控制单元用于根据所述第一位置数据和/或所述第二位置数据定位所述室内外一体化定位接收机的位置。本实用新型可解决定位接收机在室内环境和遮挡比较严重的室外环境中不能进行精准定位的弊端。

Description

室内外一体化定位接收机及车载终端

技术领域

本实用新型涉及定位技术领域，尤其涉及一种室内外一体化定位接收机及应用该室内外一体化定位接收机的车载终端。

背景技术

定位接收机是一种应用日益广泛的定位装置，可以应用于导航或其他技术中以满足用户的定位需求。现有技术中的定位接收机通过接收卫星信号进行定位，定位接收机天线需要位于较空旷的室外环境才能进行精准定位，当定位接收机天线和卫星天线之间有物体遮挡后，定位的精度和可靠性就会受到影响，甚至不能采用解算出的位置数据，当定位接收机位于室内环境(如隧道)时，则难以接受到卫星信号。

上述技术方案存在的弊端是，定位接收机在室内环境和遮挡比较严重的室外环境中不能进行精准定位。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种室内外一体化定位接收机，旨在解决定位接收机在室内环境和遮挡比较严重的室外环境中不能进行精准定位的弊端。

为实现上述目的，本实用新型提出的室内外一体化定位接收机包括微控制单元和分别与所述微控制单元信号连接的卫星定位模块和室内定位模块；所述卫星定位模块用于根据卫星信号计算所述室内外一体化定位接收机的第一位置数据；所述室内定位模块用于根据部署于室内的定位基站的信号计算所述室内外一体化定位接收机的第二位置数据；所述微控制单元用于根据所述第一位置数据和/或所述第二位置数据定位所述室内外一体化定位接收机的位置。

优选地，所述室内外一体化定位接收机还包括与所述微控制单元信号连接的惯性导航模块，所述惯性导航模块用于获取所述室内外一体化定位接收机的运动速度和运动方向，并根据所述运动速度和所述运动方向计算所述室内外一体化定位接收机的第三位置数据，所述微控制单元用于根据所述第一位置数据和所述第三位置数据定位所述室内外一体化定位接收机的位置，或根据所述第一位置数据、所述第二位置数据及所述第三位置数据定位所述室内外一体化定位接收机的位置，或根据所述第二位置数据定位所述室内外一体化定位接收机的位置。

优选地，所述室内外一体化定位接收机还设有用于与云端服务器通信的端口。

优选地，所述端口包括用于通过公网与所述云端服务器通信的第一端口，和用于通过专网与所述云端服务器通信的第二端口。

优选地，所述室内外一体化定位接收机还设有无缝切换单元，所述无缝切换单元可切换地与所述第一端口和所述第二端口连接，以实现公网通信和专网通信的切换。

优选地，所述卫星定位模块与用于接收卫星信号的第一天线信号连接，所述室内定位模块与用于接收定位基站信号的第二天线信号连接。

优选地，所述定位基站设置有蓝牙模块、WiFi模块、超声波模块、LED模块、红外模块以及UWB模块中的任意一种。

优选地，所述微控制单元包括融合定位子单元，所述融合定位子单元用于提供参考位置，并根据所述第一位置数据与所述参考位置的距离，和/或所述第二位置数据与所述参考位置的距离，定位所述室内外一体化定位接收机的位置。

优选地，所述室内外一体化定位接收机还设有用于与移动终端通信的端口。

本实用新型还提供一种车载终端，包括所述室内外一体化定位接收机。

本实用新型技术方案中，所述室内外一体化定位接收机包括微控制单元和分别与所述微控制单元信号连接的卫星定位模块和室内定位模块，所述卫星定位模块可以根据所述卫星信号计算所述室内外一体化定位接收机的第一位置数据，所述室内定位模块可以根据部署于室内的定位基站的信号计算所述室内外一体化定位接收机的第二位置数据，因此，当所述室内外一体化定位接收机位于室内环境时，所述微控制单元可以根据所述第一位置数据和/或所述第二位置数据定位所述室内外一体化定位接收机的位置，有利于解决定位接收机在室内环境和遮挡比较严重的室外环境中不能进行精准定位的弊端。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型室内外一体化定位接收机一实施例的结构示意图；

图2为图1所示的室内外一体化定位接收机与卫星、定位基站以及云端服务器的连接示意图；

图3为图1所示的室内外一体化定位接收机仅通过定位基站进行定位的示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	室内外一体化定位接收机	11	微控制单元
13	卫星定位模块	14	惯性导航模块
				15	室内定位模块	17	公网通信模块
19	专网通信模块	21	卫星
				23	定位基站	25	云端服务器
27	移动终端

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种室内外一体化定位接收机10。

请参照图1至图2，在本实用新型一实施例中，该室内外一体化定位接收机10包括微控制单元11和分别与所述微控制单元11信号连接的卫星定位模块13和室内定位模块15；所述卫星定位模块13用于根据卫星信号计算所述室内外一体化定位接收机10的第一位置数据；所述室内定位模块15用于根据部署于室内的定位基站23的信号计算所述室内外一体化定位接收机10的第二位置数据；所述微控制单元11用于根据所述第一位置数据和/或所述第二位置数据定位所述室内外一体化定位接收机10的位置。

本实用新型技术方案中，所述室内外一体化定位接收机10包括微控制单元11和分别与所述微控制单元11信号连接的卫星定位模块13和室内定位模块15，所述卫星定位模块13可以根据卫星信号计算所述室内外一体化定位接收机10的第一位置数据，所述室内定位模块15可以根据部署于室内的定位基站23的信号计算所述室内外一体化定位接收机10的第二位置数据，因此，当所述室内外一体化定位接收机10位于室内环境时，所述微控制单元11可以根据所述第一位置数据和/或所述第二位置数据定位所述室内外一体化定位接收机10的位置，有利于解决定位接收机在室内环境和遮挡比较严重的室外环境中不能进行精准定位的弊端。

在本实施例中，所述卫星定位模块13采用全球卫星导航系统(Global NavigationSatellite System，GNSS)，所述卫星定位模块13不限于此。所述室内外一体化定位接收机10可以集成于任意装置中以实现室内外一体化的定位功能，在本实施例中，所述室内外一体化定位接收机10集成于车载终端，以实现车辆定位和导航功能，作为本方案的进一步扩展，所述室内外一体化定位接收机10还可以集成于手表、移动终端27或其他装置中。

定位基站23作为已知坐标的发射基站，参照导航定位卫星播发信号的方式发射信号，由于参考和采用卫星定位原理进行定位解算，微控制单元11既可以对卫星信号和定位基站23的信号同时进行解算，也可以对单独的卫星信号或定位基站23的信号进行解算以获得室内外一体化定位接收机10的定位数据。具体的，在卫星定位良好的环境下以卫星定位的结果为准，当卫星信号接收不利(室内外一体化定位接收机10所处的环境存在遮挡)时，则融入定位基站23的信号进行解算，使用定位基站23的信号进行定位的前提是室内外一体化定位接收机10的信号接受范围内部署了定位基站23。

优选地，所述室内外一体化定位接收机10还包括与所述微控制单元11信号连接的惯性导航模块14，所述惯性导航模块14用于获取所述室内外一体化定位接收机10的运动速度和运动方向，并根据所述运动速度和所述运动方向计算所述室内外一体化定位接收机10的第三位置数据，所述微控制单元11用于根据所述第一位置数据和所述第三位置数据定位所述室内外一体化定位接收机10的位置，或根据所述第一位置数据、所述第二位置数据及所述第三位置数据定位所述室内外一体化定位接收机10的位置，或根据所述第二位置数据定位所述室内外一体化定位接收机10的位置。

所述惯性导航模块14中设置加速度测量装置(例如，加速度计)和方向测量装置(例如，陀螺仪)以测量所述室内外一体化定位接收机10的加速度数据和方向数据。所述微控制单元11采用卫星定位的三角定位原理为基础，融合惯性导航系统(InertialNavigation System，INS)和GNSS相互校正算法，当卫星信号接收不利(室内外一体化定位接收机10所处的环境存在遮挡)时，系统结合INS的信息对室内外一体化定位接收机10的位置数据进行融合解算。

进一步地，所述室内外一体化定位接收机10还设有用于与云端服务器25通信的端口。所述室内外一体化定位接收机10包括通信模块，在本实施例中，所述通信模块通过端口的形式实现。所述端口可以包括数据发送端口和/或接收端口，所述室内外一体化定位接收机10通过所述端口接收所述云端服务器25发送的所述定位基站23的坐标，和/或通过所述端口接收云端服务器25发送的数据指令或升级软件包。

所述室内外一体化定位接收机10也可以通过所述端口发送接收到的卫星信号和/或定位基站23的信号给云端服务器25，以供云端服务器25判断本次采用卫星定位或定位基站23定位，并接受云端服务器25传回的定位数据，也就是说，在此种情况下，室内外一体化定位接收机10只需要接收卫星定位信号和/或定位基站23的信号，而不需要进行定位计算，相当于采用远端解算代替本地解算，有利于降低室内外一体化定位接收机10的计算量或者存储器容量。

具体地，所述端口包括用于通过公网与所述云端服务器25通信的第一端口，和用于通过专网与所述云端服务器25通信的第二端口。所述通信模块包括公网通信模块17(通过第一端口实现)和专网通信模块19(通过第二端口实现)，因此，所述室内外一体化定位接收机10可以通过公网或者专网与云端服务器25通信。

更优选地，所述室内外一体化定位接收机10还设有无缝切换单元，所述无缝切换单元可切换地与所述第一端口和所述第二端口连接，以实现公网通信和专网通信的切换。所述通信模块可以优先第一端口和第二端口的其中一个与云端服务器25通信，在本实施例中，所述通信模块优先采用第一端口与云端服务器25通信，当公网信号不可用或者信号不强时，可以通过所述无缝切换单元自动切换至第二端口，以通过专网与云端服务器25通信连接，因此，室内外一体化定位接收机10可以实现公网和专网通信的自动切换，保证定位过程的连续。

更进一步地，所述卫星定位模块13与用于接收卫星信号的第一天线信号连接，所述室内定位模块15与用于接收定位基站信号的第二天线信号连接。在本实施例中，所述第一天线为GNSS天线，所述第二天线为与定位基站23类型相符合的信号接收天线。

优选地，所述定位基站23设置有蓝牙模块、WiFi模块、超声波模块、LED模块、红外模块以及UWB模块中的任意一种。所述定位基站23可以为任意具有定位功能的装置，其可以包括任意种类的信号发送模块，不限于此处列举的种类，在所述室内外一体化定位接收机10中设置于定位基站23对应的信号接收模块。所述定位基站23提前部署在室内环境中并测量以获取每个定位基站23的定位坐标，所述定位基站23可以部署在隧道墙壁上，各个定位基站23之间的部署距离以10米以内为宜，在本实施例中，每个定位基站23之间的部署距离小于或等于8m。

在定位基站23的坐标测量中，应当先获取定位基站23部署区域的矢量图，至少一个定位基站23部署于矢量图中比较明显的特征点上。定位基站23可以采用双面胶粘贴或其他方式固定到距离地面2米以上的墙壁上，采用移动终端27或其他信号检测装置检测定位基站23的信号，确定定位基站23工作正常。通过测量方式获得每个定位基站23的坐标，并将坐标写入定位基站23属性中。各个定位基站23的坐标数据上传到云端服务器25，以使云端服务器25能将室内外一体化定位接收机10附近的定位基站23坐标发送给室内外一体化定位接收机10进行定位计算，或者在云端服务器25内部进行定位计算。在本实施例中，所述定位基站23采用蓝牙基站。

具体地，所述微控制单元11包括融合定位子单元，所述融合定位子单元用于提供参考位置，并根据所述第一位置数据与所述参考位置的距离，和/或所述第二位置数据与所述参考位置的距离，定位所述室内外一体化定位接收机10的位置。

所述参考位置为所述室内外一体化定位接收机10确定的模糊定位区间，通过所述参考位置，可以将室内外一体化定位接收机10的位置定位于一定范围内。当所述第一位置数据处于该参考位置内，则认为卫星定位精准，反之，当第一位置数据超出该参考位置内，则认为卫星定位不准，此时可以进一步结合惯性导航模块得到的第三位置数据进一步定位，若定位结果位于所述参考位置内，则定位成功，反之，若定位结果仍然超出该参考位置，则采用定位基站定位方式。

本文的第一实施例以屋檐性遮挡环境-地铁车站下的定位方案为例对室内外一体化定位接收机10的定位过程进行介绍。在本实施例中，所述室内外一体化定位接收机10应用于车载终端，所述定位基站23采用蓝牙基站。

在地铁车站的环境下，车站两边分别有一条车道位于车道顶棚的下方，车辆进入这样的车道后，顶部完全被遮挡，只能接收到一侧的卫星信号，要在这样的环境下能够实现车道级的稳定定位，具体步骤如下：

1.1、安装车载终端到车辆上，接上GNSS天线、4G天线和蓝牙天线，插入通讯SIM卡(此处采用公网)。

1.2、把SIM卡插入车载终端，通讯功能检测正常后安装车载终端。车载终端必须和车体进行刚性连接，确保在紧急制动或者加速的情况下不会发生相对滑移。

1.3、通过公网，采用NTRIP协议接收来自北斗地基增强网的差分信息，并且转发差分协议给卫星定位模块13。

1.4、在顶部被遮挡的车道旁边的墙壁上，每隔8米左右部署一个蓝牙基站。

1.5、蓝牙基站采用双面胶粘贴到距离地面2米以上的墙壁上，采用移动终端27检测基站信号，确定基站工作正常。至少要保证1个蓝牙基站位于图上比较明显的特征点上。

1.6、通过测量的方式，获得蓝牙基站的坐标。

1.7、把坐标写入蓝牙基站。

1.7、给车载终端通电，在卫星定位良好的道路上进行初始化，初始化完成后，车辆从卫星定位良好的道路上，缓慢驶入遮挡区域。

1.8、通过车辆走环形道路或者S形道路，实现卫星定位和INS定位解算的匹配融合；当卫星定位条件不好的时候，接收机中的软件自主选定INS数据进行辅助或者主导进行定位解算，同时如果接收到蓝牙基站的信号，则判断当前不采用蓝牙的可靠性和精度是否比采用蓝牙定位的方式更好，当判断采用蓝牙基站的信息后定位效果要优于卫星导航和惯性导航的组合定位，则自动采用蓝牙定位；一旦判断出设备恢复到卫星定位良好的环境或者蓝牙基站信号丢失，则切换回卫星导航和惯性导航组合定位状态。

1.9、车载终端里面的软件定位结果实时通过公网通信模块17访问云端服务器25，和云端服务器25建立连接，实时发回定位的结果。

本文的第二实施例以全遮挡环境-地下隧道下的定位方案为例对室内外一体化定位接收机10的定位过程进行介绍。在本实施例中，所述室内外一体化定位接收机10集成于车载终端，所述定位基站23采用蓝牙基站。

以慧忠路隧道的环境为例，隧道长约1.2公里，隧道中间有弯曲，室内外一体化定位接收机10要在这样的环境下实现定位和车道级导航的目标。

隧道中，接收机做冷启动，GNSS和INS组合定位或者单独定位都不能实现统一于全球系下的坐标初始化，必须借助于其它的测量方式进行辅助，由于本接收机已经具备蓝牙定位的功能，所以在事先已经部署并测量好位置的蓝牙基站的辅助下，可以实现室内外一体化的坐标定位功能。具体操作过程如下：

2.1、部署好蓝牙基站，测量出蓝牙基站在全球坐标系中的位置。

2.2、测量隧道中的公网信号，如果公网信号不可用，则部署专网进行数据传输。

2.3、提交基站的坐标位置给云端服务器25。

2.4、隧道内，在基站信号覆盖范围内给室内外一体化定位接收机10加电进行启动。

2.5、接收机检测专网和公网信号，自动选择合适的链路和云端服务器25远程建立数据通道。

2.6、云端服务器25把蓝牙基站的位置远程传输给室内外一体化定位接收机10，必要时也可以向室内外一体化定位接收机10发送数据指令。云端服务器25也可以定期检测室内外一体化定位接收机10的软件版本，当发现室内外一体化定位接收机10软件采用的版本不合适时，可以远程进行升级操作。

2.7、通过室内外一体化定位接收机10回传的数据，云端服务器25将自动判断出本次只能采用蓝牙定位，利用获取的室内外一体化定位接收机10接收到的蓝牙信号，云端服务器25进行解算，然后把解算后的结果回传给室内外一体化定位接收机10，室内外一体化定位接收机10同时也进行位置解算，自动选择合适的解算结果，同时推送给用户的移动终端27软件进行显示。

2.8、当出隧道后，云端服务器25自动判断卫星定位模块13和惯性导航模块14的可用性，如果采用二者定位比蓝牙定位更可靠则自动转入GNSS和INS组合定位模式。

优选地，所述室内外一体化定位接收机10还设有用于与移动终端27通信的端口。移动终端27上设置用户交互模块，所述用户交互模块可以是设置在移动终端27上的APP，还可以是微信应用小软件，或者是用户服务网站，只要能使所述室内外一体化定位接收机10与用户进行交互的模块均属于本实用新型的保护范围。所述室内外一体化定位接收机10与移动终端27通过无线连接或者有线连接。

本实用新型还提出一种车载终端，所述车载终端包括所述室内外一体化定位接收机10。该室内外一体化定位接收机10的具体结构参照上述实施例，由于本车载终端采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种室内外一体化定位接收机，其特征在于，包括微控制单元和分别与所述微控制单元信号连接的卫星定位模块和室内定位模块；所述卫星定位模块用于根据卫星信号计算所述室内外一体化定位接收机的第一位置数据；所述室内定位模块用于根据部署于室内的定位基站的信号计算所述室内外一体化定位接收机的第二位置数据；所述微控制单元用于根据所述第一位置数据和/或所述第二位置数据定位所述室内外一体化定位接收机的位置。

2.如权利要求1所述的室内外一体化定位接收机，其特征在于，所述室内外一体化定位接收机还包括与所述微控制单元信号连接的惯性导航模块，所述惯性导航模块用于获取所述室内外一体化定位接收机的运动速度和运动方向，并根据所述运动速度和所述运动方向计算所述室内外一体化定位接收机的第三位置数据，所述微控制单元用于根据所述第一位置数据和所述第三位置数据定位所述室内外一体化定位接收机的位置，或根据所述第一位置数据、所述第二位置数据及所述第三位置数据定位所述室内外一体化定位接收机的位置，或根据所述第二位置数据定位所述室内外一体化定位接收机的位置。

3.如权利要求1所述的室内外一体化定位接收机，其特征在于，所述室内外一体化定位接收机还设有用于与云端服务器通信的端口。

4.如权利要求3所述的室内外一体化定位接收机，其特征在于，所述端口包括用于通过公网与所述云端服务器通信的第一端口，和用于通过专网与所述云端服务器通信的第二端口。

5.如权利要求4所述的室内外一体化定位接收机，其特征在于，所述室内外一体化定位接收机还设有无缝切换单元，所述无缝切换单元可切换地与所述第一端口和所述第二端口连接，以实现公网通信和专网通信的切换。

6.如权利要求1至5中任一项所述的室内外一体化定位接收机，其特征在于，所述卫星定位模块与用于接收卫星信号的第一天线信号连接，所述室内定位模块与用于接收定位基站信号的第二天线信号连接。

7.如权利要求1至5中任一项所述的室内外一体化定位接收机，其特征在于，所述定位基站设置有蓝牙模块、WiFi模块、超声波模块、LED模块、红外模块以及UWB模块中的任意一种。

8.如权利要求1至5中任一项所述的室内外一体化定位接收机，其特征在于，所述微控制单元包括融合定位子单元，所述融合定位子单元用于提供参考位置，并根据所述第一位置数据与所述参考位置的距离，和/或所述第二位置数据与所述参考位置的距离，定位所述室内外一体化定位接收机的位置。

9.如权利要求1至5中任一项所述的室内外一体化定位接收机，其特征在于，所述室内外一体化定位接收机还设有用于与移动终端通信的端口。

10.一种车载终端，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的室内外一体化定位接收机。