CN209858734U - 一种导航接收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导航接收系统，该导航接收系统包括：差分数据获取模块、惯性测量模块和全球卫星导航模块；其中，差分数据获取模块以及惯性测量模块连接均与全球卫星导航系统电连接；差分数据获取模块用于获取实时基准站差分数据，并将实时基准站差分数据传输至全球卫星导航模块；惯性测量模块用于测量被测车辆的姿态信息，并将姿态信息传输至全球卫星导航模块；全球卫星导航模块用于接收卫星定位数据，并根据实时基准站差分数据、姿态信息以及卫星定位数据，获取被测车辆的位置信息。本实用新型实施例提供的导航接收系统实现了在全球卫星定位信号弱的区域或者遮挡环境中进行精确定位的功能。

Description

一种导航接收系统

技术领域

本实用新型实施例涉及导航技术，尤其涉及一种导航接收系统。

背景技术

近年来，车辆自动驾驶技术日益成熟，保证车辆在高速行驶过程中方向的正确性和经纬坐标的准确性成为自动驾驶技术的关键。自动驾驶技术通过软件导航进行定位，在车辆位于有障碍物遮挡或信号较弱的偏远区域，软件导航技术会受到极大制约甚至无法使用，因此，车载导航接收系统越来越广泛。目前市场上的导航接收系统通过接收全球卫星定位信号实现导航，但全球卫星定位信号在不同的区域强弱也有所不同，当车辆位于全球卫星定位信号弱的区域或者有障碍物遮挡的区域时，容易导致导航接收系统导航不准确甚至无法进行导航。

实用新型内容

本实用新型提供一种导航接收系统，以实现在全球卫星定位信号弱的区域或者遮挡环境中的精确定位。

本实用新型实施例提供了一种导航接收系统，包括：

差分数据获取模块、惯性测量模块和全球卫星导航模块；

其中，所述差分数据获取模块以及所述惯性测量模块均与所述全球卫星导航模块电连接；

所述差分数据获取模块用于获取实时基准站差分数据，并将所述实时基准站差分数据传输至所述全球卫星导航模块；

所述惯性测量模块用于测量被测车辆的姿态信息，并将所述姿态信息传输至所述全球卫星导航模块；

所述全球卫星导航模块用于接收卫星定位数据，并根据所述实时基准站差分数据、所述姿态信息以及所述卫星定位数据，获取所述被测车辆的位置信息。

可选的，所述差分数据获取模块为处理器，所述处理器用于从外部获取所述实时基准站差分数据，并将所述实时基准站差分数据传输至所述全球卫星导航模块。

可选的，所述差分数据获取模块包括通信模块和处理器，所述处理器与所述通信模块以及所述惯性测量模块电连接，所述通信模块用于直接接收所述实时基准站差分数据，并将所述实时基准站差分数据传输给所述处理器，所述处理器用于将所述实时基准站差分数据传输至所述全球卫星导航模块。

可选的，所述通信模块为4G通信模块。

可选的，所述导航接收系统还包括用户交互接口，所述用户交互接口与所述处理器、所述全球卫星导航模块和所述惯性测量模块电连接，所述用户交互接口用于连接上位机。

可选的，所述导航接收系统还包括WIFI通讯模块，所述WIFI通讯模块与所述处理器连接，用于建立所述导航接收系统与外部移动终端的无线连接。

可选的，所述惯性测量模块包括惯性测量单元、外壳和固定件，所述惯性测量单元通过所述固定件固定于外壳的内壁上。

可选的，所述导航接收系统还包括保护壳，所述差分数据获取模块、所述惯性测量模块和所述全球卫星导航模块设置于所述保护壳的容置空间内；

所述惯性测量模块通过橡胶件挤压固定于所述保护壳内。

可选的，所述固定件为铜柱。

可选的，所述导航接收系统还包括电源模块，所述电源模块与所述差分数据获取模块、所述惯性测量模块和所述全球卫星导航模块电连接，用于给所述差分数据获取模块、所述惯性测量模块和所述全球卫星导航模块供电。

本实用新型实施例提供的技术方案，通过在包括全球卫星导航模块以及差分数据获取模块的导航接收系统中设置惯性测量模块，使得全球卫星导航模块除能够接收到差分数据获取模块提供的实时基准站差分数据，以及通过自身天线接收到的卫星定位数据外，还能够接受到惯性测量模块提供的姿态信息，进而根据实时基准站差分数据、卫星定位数据以及姿态信息，获取被测车辆的位置信息，解决了现有技术中导航接收系统在全球卫星定位信号弱的区域或者遮挡环境中导航不准确的问题，实现了在全球卫星定位信号弱的区域或者遮挡环境中的精确定位。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种导航接收系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的又一种导航接收系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种惯性测量模块的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种导航接收系统的部件连接图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的一种导航接收系统的结构示意图，参考图1所示，本实用新型实施例提供的导航接收系统包括差分数据获取模块110、惯性测量模块120和全球卫星导航模块130，其中，差分数据获取模块110以及惯性测量模块120均与全球卫星导航模块130电连接，差分数据获取模块110用于获取实时基准站差分数据，并将实时基准站差分数据传输至全球卫星导航模块130，惯性测量模块120用于测量被测车辆的姿态信息，并将姿态信息传输至全球卫星导航模块130，全球卫星导航模块130用于接收卫星定位数据，并根据实时基准站差分数据、姿态信息以及卫星定位数据，获取被测车辆的位置信息。

现有技术中，导航接收系统未设置惯性测量模块120，全球卫星导航模块130根据自身天线接收的卫星定位数据和从外部输入的基准站差分数据解算出被测车辆的定位和定向数据，在被测车辆处于遮挡环境中时或卫星定位信号较弱时，会出现导航不准确甚至无法进行导航的情况。而本实施例的导航接收系统设置了惯性测量模块120，惯性测量模块120通过测量被测车辆的加速度和角速度解算出被测车辆的姿态信息，并将姿态信息实时传输到全球卫星导航模块130，从而实时修正全球卫星导航模块130解算出的被测车辆的位置信息，实现高精度定位功能。

本实用新型实施例提供的导航接收系统在被测车辆匀速行驶的速度为60km/h，遮挡率在50％的情况下，能够实时保持5cm的定位精度，在遮挡率为100％的情况下，10s内仍能保持0.5m的定位精度。

本实用新型实施例提供的技术方案，通过在包括全球卫星导航模块以及差分数据获取模块的导航接收系统中设置惯性测量模块，使得全球卫星导航模块除能够接收到差分数据获取模块提供的实时基准站差分数据，以及通过自身天线接收到的卫星定位数据外，还能够接受到惯性测量模块提供的姿态信息，进而根据实时基准站差分数据、卫星定位数据以及姿态信息，获取被测车辆的位置信息，解决了现有技术中导航接收系统在全球卫星定位信号弱的区域或者遮挡环境中导航不准确的问题，实现了在全球卫星定位信号弱的区域或者遮挡环境中的精确定位。

可选的，本实用新型实施例中惯性测量模块120选用高精度的惯性测量单元(Inertial measurement unit,IMU)，IMU的姿态动态误差小于0.3°，角速度和加速度全温零偏低。IMU通过解算被测车辆的加速度和角速度，实时更新被测车辆的高精度姿态信息，并将这些姿态信息实时传输给全球卫星导航模块130，全球卫星导航模块130做信息补偿处理后，获得更加准确的位置信息。

可选的，卫星定位数据的更新频率较低，一般为10Hz，不足以提供实时的位置更新。本实用新型实施例中惯性测量模块120选用原始数据更新率大于100Hz的IMU，使得能够为被测车辆提供足够实时的位置更新。示例性的，惯性测量模块120选用原始数据更新率为200Hz的IMU，每5ms更新一次姿态信息，并传输给全球卫星导航模块130，当被测车辆在高速行驶时，能够及时的补偿和修正全球卫星导航模块130的定位误差，从而保证自动导航的精确度。

可选的，全球卫星导航模块130包括接收天线和全球导航卫星系统(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)板卡，接收天线可以置于被测车辆的车顶，并与GNSS板卡电连接，接收天线用于接收和放大卫星定位数据并传输给GNSS板卡，GNSS板卡包括GNSS信号解调电路用于解调接收天线接收并放大后的卫星定位信号，GNSS板卡还包括板卡处理器和可编程逻辑门电路，用于将解调后的卫星定位信号进行解算从而获得被测车辆的位置信息。

可选的，GNSS板卡为集成高精度GNSS板卡，集成高精度GNSS板卡通过对接收天线传输的卫星定位信号和差分数据获取模块110传输的实时基准站差分数据进行RTK解算，能够获得较高精度的被测车辆的卫星定位数据。

可选的，GNSS板卡为北斗板卡，北斗板卡通过北斗信号进行卫星定位，可靠性较好。

可选的，全球卫星导航模块130支持多种实时基准站差分数据格式，从而实现自动解析所接收的实时基准站差分数据，无需手动设置实时基准站差分数据格式。

继续参考图1，可选的，差分数据获取模块110包括通信模块1101和处理器1102，处理器1102与通信模块1101以及惯性测量模块120电连接。

需要说明的是，通信模块1101可作为移动站，用于直接接收实时基准站差分数据，并将实时基准站差分数据传输给处理器1102，处理器1102用于将实时基准站差分数据传输至全球卫星导航模块130。惯性测量模块120通过解算被测车辆的加速度和角速度，实时更新被测车辆的姿态信息，并将姿态信息实时传输给全球卫星导航模块130。全球卫星导航模块130通过自身天线接收卫星定位信息，并根据卫星定位信息、实时基准站差分数据和姿态信息，计算出位置信息，以实现姿态信息对位置信息的补偿，实现精确定位。可选的，全球卫星导航模块130还可以将上述位置信息转发给处理器，同时惯性测量模块120也可以同步将姿态信息转发给处理器。

可选的，通信模块1101还能够将惯性测量模块120传输给处理器的姿态信息上传到服务器，便于后台进行数据分析。

可选的，处理器为ARM9系列处理器，ARM9系列处理器具有高速的数据解算效率，能够保证惯性测量模块120的高速数据传输，同时ARM9系列处理器具有较多的输入输出接口并且硬件资源充足，能够实现外接传感器、里程计等外设，提高导航接收系统兼容外设的能力，解决导航接收系统由于接口资源不足和软件算法精度欠缺等原因导致的无法正常接入里程计等其他设备的问题，并能实现多系统的同时运行。

可选的，通信模块1101为4G全网通模块，4G是指第四代移动通信技术，具有通信速度快，网络频谱宽等优势，4G全网通模块支持中国电信、中国移动、中国联通三家运营商的全部移动通信制式，使得导航接收系统具有较高的网络兼容性，并实现了导航接收系统与基准站之间进行高速率的无线网络数据传输。

继续参考图1，可选的，导航接收系统还包括用户交互接口140，用户交互接口140与处理器1102、全球卫星导航模块130和惯性测量模块120电连接，用户交互接口140用于连接上位机。

需要说明的是，处理器1102、全球卫星导航模块130和惯性测量模块120中的数据均能够通过用户交互接口140传输至上位机，使得用户可以通过上位机能够实时查看惯性测量模块120的传输给处理器1102的姿态信息、全球卫星导航模块130传输给处理器1102的被测车辆的卫星定位数据以及融合姿态信息后的被测车辆的位置信息。可选的，用户也可以通过上位机对处理器1102进行控制。

可选的，用户交互接口140包括RS422接口，RS422接口能够实现全双工多机通信，保证了上位机与处理器1102、全球卫星导航模块130和惯性测量模块120之间能够正常通信。

继续参考图1，可选的，导航接收系统还包括WIFI通讯模块160，WIFI通讯模块160与处理器1102连接，用于建立导航接收系统与外部移动终端的无线连接。具体的，WIFI通讯模块160建立无线局域网络(WIFI)热点，用户可通过移动终端接入无线局域网络热点，通过登陆无线网络对导航接收系统进行相关设置以及查看导航接收系统的运行状态。

继续参考图1，可选的，导航接收系统还包括电源模块150，电源模块150与差分数据获取模块110、惯性测量模块120和全球卫星导航模块130电连接，用于给差分数据获取模块110、惯性测量模块120和全球卫星导航模块130供电。

继续参考图1，可选的，导航接收系统还包括LED显示灯170，LED显示灯170与处理器1102电连接，用于显示导航接收系统的运行状态，用户可通过LED显示灯170的状态获得导航接收系统的导航状态。

图2为本实用新型实施例提供的又一种导航接收系统的结构示意图。图2所示导航接收系统的结构与图1所示导航接收系统的结构相似，不同的是，图2中差分数据获取模块110可以为处理器，处理器用于从外部获取实时基准站差分数据，并将实时基准站差分数据传输至全球卫星导航模块130。

需要说明的是，实时基准站差分数据需要由通信模块进行接收，对于图2所示的导航接收系统，通信模块设置于导航接收系统的外部，而对于图1所示的导航接收系统，通信模块设置于导航接收系统的内部，可见，在本实施例中，通信模块可以外置，也可以内置，本实施例对此不作具体限定。

可选的，图3是本实用新型实施例提供的一种惯性测量模块的结构示意图。如图3所示，惯性测量模块120包括IMU 1201、外壳1202和固定件1203，IMU 1201通过固定件1203固定于外壳1202的内壁上，避免电磁干扰。

可选的，固定件1203为铜柱。采用铜柱实现IMU 1201在外壳1202上的固定，有利于IMU 1201的电磁隔离，且不易生锈。

可选的，图4是本实用新型实施例提供的一种导航接收系统的部件连接图。如图4所示，导航接收系统还包括保护壳180，差分数据获取模块110、惯性测量模块120和全球卫星导航模块130设置于保护壳180的容置空间内，惯性测量模块120通过橡胶件190挤压固定于保护壳内。

示例性的，可以通过紧固螺丝将导航接收系统固定在被测车辆上，由于惯性测量模块120通过橡胶件190挤压固定于导航接收系统的保护壳180内，惯性测量模块120内的IMU 1201通过固定件1203固定于外壳1202的内壁上，使得IMU 1201与被测车辆处于同一状态，能够实现被测车辆姿态信息的准确测量。

需要说明的是，将惯性测量模块120的外壳1202通过橡胶件190用上下挤压的方式固定在导航接收系统的保护壳180内，达到了减震的效果，使得IMU 1201的震动降到最低程度，从而在被测车辆行驶时的震动条件下，仍然能够保证惯性测量模块120的测量精度。

可选的，导航接收系统的保护壳180尺寸为140×120×53mm，体积小巧，便于携带和安装。

可选的，本实用新型实施例提供的导航接收系统支持多种接收机工作模式，如内置通信模块、外置通信模块和组合导航等，用户可通过自己需求选择接收机工作模式。

可选的，本实用新型实施例提供的导航接收系统通过CAN总线与车辆控制单元连接，能够实现对车辆主要设备状态的实时显示功能以及对车辆的自动控制功能。

本实用新型实施例提供的导航接收系统，可应用于汽车、动车等高速行驶载体上，能够实时对车辆进行定位导航，通过配置高精度的惯性测量模块，提升了定位精度，并通过结构改进使得惯性测量模块内的IMU与被测车辆的运动状态能够保持一致，提升了航接收系统抗干扰能力。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种导航接收系统，其特征在于，包括：

差分数据获取模块、惯性测量模块和全球卫星导航模块；

其中，所述差分数据获取模块以及所述惯性测量模块连接均与所述全球卫星导航模块电连接；

所述差分数据获取模块用于获取实时基准站差分数据，并将所述实时基准站差分数据传输至所述全球卫星导航模块；

所述惯性测量模块用于测量被测车辆的姿态信息，并将所述姿态信息传输至所述全球卫星导航模块；

所述全球卫星导航模块用于接收卫星定位数据，并根据所述实时基准站差分数据、所述姿态信息以及所述卫星定位数据，获取所述被测车辆的位置信息。

2.根据权利要求1所述的导航接收系统，其特征在于，所述差分数据获取模块为处理器，所述处理器用于从外部获取所述实时基准站差分数据。

3.根据权利要求1所述的导航接收系统，其特征在于，所述差分数据获取模块包括通信模块和处理器，所述处理器与所述通信模块以及所述惯性测量模块电连接，所述通信模块用于直接接收所述实时基准站差分数据，并将所述实时基准站差分数据传输给所述处理器，所述处理器用于将所述实时基准站差分数据传输至所述全球卫星导航模块。

4.根据权利要求3所述的导航接收系统，其特征在于，所述通信模块为4G通信模块。

5.根据权利要求2或3所述的导航接收系统，其特征在于，还包括用户交互接口，所述用户交互接口与所述处理器、所述全球卫星导航模块和所述惯性测量模块电连接，所述用户交互接口用于连接上位机。

6.根据权利要求2或3所述的导航接收系统，其特征在于，还包括WIFI通讯模块，所述WIFI通讯模块与所述处理器连接，用于建立所述导航接收系统与外部移动终端的无线连接。

7.根据权利要求1所述导航接收系统，其特征在于，所述惯性测量模块包括惯性测量单元、外壳和固定件，所述惯性测量单元通过所述固定件固定于外壳的内壁上。

8.根据权利要求7所述的导航接收系统，其特征在于，还包括保护壳，所述差分数据获取模块、所述惯性测量模块和所述全球卫星导航模块设置于所述保护壳的容置空间内；

所述惯性测量模块通过橡胶件挤压固定于所述保护壳内。

9.根据权利要求7所述导航接收系统，其特征在于，所述固定件为铜柱。

10.根据权利要求1所述的导航接收系统，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块与所述差分数据获取模块、所述惯性测量模块和所述全球卫星导航模块电连接，用于给所述差分数据获取模块、所述惯性测量模块和所述全球卫星导航模块供电。