CN212781241U

CN212781241U - 一种基于集成定位模块的低成本双天线gnss测姿板卡

Info

Publication number: CN212781241U
Application number: CN202021494923.4U
Authority: CN
Inventors: 洪昌萍; 于兴旺
Original assignee: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of CAS
Current assignee: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of CAS
Priority date: 2020-07-23
Filing date: 2020-07-23
Publication date: 2021-03-23
Anticipated expiration: 2030-07-23

Abstract

本实用新型涉及一种基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡，属于卫星定位于导航技术领域，包括GNSS接收模块，AHRS模块，处理器模块，电源模块和外围接口；所述GNSS接收模块连接有卫星导航天线；所述GNSS接收模块、AHRS模块和外围接口均与所述处理器模块连接，所述电源模块与其余各模块连接。本板卡利用AHRS传感器辅助北斗定位、测向，实现稳健、精确的位置与姿态估计。由于GNSS接收模块的集成化，大大降低了测向板卡的功耗和成本，板卡集成度高，精度高，并且可根据不同应用场合选择不同价格与精度等级的GNSS接收模块，拓展了板卡的应用领域。

Description

一种基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡

技术领域

本实用新型属于卫星定位于导航技术领域，涉及一种基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡。

背景技术

全球卫星导航系统(GNSS)能够为地球表面和近地空间的广大用户提供全天时、全天候、高精度的定位、导航和授时服务，已广泛应用于过分、海陆空交通运输、测绘、移动通信、电力、电子金融、精细农业和减灾救灾等领域，是拓展人类活动和促进社会发展的重要空间基础设施。

GNSS精密测向技术是全球卫星导航系统提供精密位置服务的关键技术之一，目前已广泛应用于驾考、精准农业、无人机等机械控制。它利用GNSS测向技术，以载体上的两个接收机采集的载波相位和伪距数据作为主要观测值进行差分解算，可以实时获得高精度的航向信息，极大的提高了作业效率，降低作业成本。但是目前的GNSS测向产品硬件成本相对较高，从而限制了其应用范围以及产业化推广。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡，包括GNSS接收模块，AHRS模块，处理器模块，电源模块和外围接口；所述GNSS接收模块连接有卫星导航天线；所述GNSS接收模块、AHRS模块和外围接口均与所述处理器模块连接，所述电源模块与其余各模块连接。

进一步，包括两个所述GNSS接收模块，且分别连接有一个卫星导航天线。

进一步，所述GNSS接收模块与所述处理器模块通过串口输出。

进一步，所述GNSS接收模块为集成的小型化表面贴装模块，输出多种GNSS原始测量数据，包括码相位、载波相位以及伪距，且具有多种数字接口。

进一步，所述AHRS模块的核心为九轴惯性传感器芯片，所述九轴惯性传感器芯片内设有三轴陀螺仪、三轴加速器和三轴磁力计。

进一步，所述九轴惯性传感器芯片内还设有数字运动处理引擎，与所述有三轴陀螺仪、三轴加速器和三轴磁力计连接。

进一步，所述AHRS模块与所述处理器模块通过I2C接口连接。

进一步，所述电源模块通过USB供电，或通过DF13C连接器外接电源输入。

进一步，所述外围接口包括两个串口，第一串口连接处理器模块的控制串口，第二串口外接无线通信、蓝牙或电台设备；所述的两个串口均引出到20针的2.0mm间距排针连接器，还连接有两个6pin的1.25mm间距的DF13C连接器。

本实用新型的有益效果在于：本板卡利用AHRS传感器辅助北斗定位、测向，实现稳健、精确的位置与姿态估计。由于GNSS接收模块的集成化，大大降低了测向板卡的功耗和成本，板卡集成度高，精度高，并且可根据不同应用场合选择不同价格与精度等级的GNSS接收模块，拓展了板卡的应用领域。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡结构图。

附图标记：GNSS接收模块1、AHRS模块2、处理器模块3、外围接口4、电源模块5、卫星导航天线6。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，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的具体含义。

请参阅图1，为一种基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡，该板卡包括GNSS接收模块1，AHRS模块2，处理器模块3，电源模块5和外围接口4。所述GNSS接收模块1通过外接卫星导航天线6接收卫星信号并转化成基带信号通过串口输出给处理器模块3；所述AHRS模块2用于实时输出加速度、陀螺仪和磁强计的数据，并通过I2C接口输出给处理器模块3；所述处理器模块3分别接收2个GNSS接收模块1输出的数据和AHRS模块2输出的数据进行数据解算融合处理，通过所述外围接口4向外输出解算结果；所述电源模块5为整个板卡提供电源。本板卡利用AHRS传感器辅助北斗定位、测向，实现稳健、精确的位置与姿态估计。由于GNSS接收模块1的集成化，大大降低了测向板卡的功耗和成本，板卡集成度高，精度高，并且可根据不同应用场合选择不同价格与精度等级的GNSS接收模块1，拓展了板卡的应用领域。

在本实施例中，包括两个GNSS接收模块1，AHRS模块2，处理器模块3，电源模块5和外围接口4。所述GNSS接收模块1用于接收卫星信号6并转换成基带信号通过串口输出；所述AHRS模块2用于实时输出加速度、陀螺仪和磁强计的数据，并通过I2C接口输出给处理器模块3；所述处理器模块3分别接收2个GNSS接收模块1输出的数据和AHRS模块2输出的数据进行数据解算融合处理，得到高精度的定位和姿态信息，通过所述外围接口4向外输出；所述电源模块5为整个板卡提供电源，所述外围接口4为整个板卡的通信接口，可以和板卡以外设备进行通信。

所述的GNSS接收模块1，是集成的小型化表面贴装模块，具有高灵敏度和快速捕获的能力；模块具备RAIM(接收器自主完好性监控)与警报功能，因此可提供高完整性与可靠性，这对要求极高可靠性的应用来说非常重要；模块可提供时间脉冲输出；可以输出多种GNSS原始测量数据包括码相位、载波相位以及伪距；模块具备一套电源管理模式，具有较低的能耗和成本；模块具有多种数字接口。

所述的AHRS模块2，核心是一款九轴惯性传感器芯片，其内部整合了三轴陀螺仪、三轴加速器和三轴磁力计，从而避免了安装时各敏感轴不一致问题。该芯片内部还集成了一个数字运动处理引擎，可以整合九轴传感器数据，通过I2C接口向外输出完整的9轴融合解算数据，非常方便的实现姿态解算，降低了运动处理运算对处理器模块的负荷，同时大大降低了开发难度。

所述的处理器模块3，是整个系统的核心处理单元，一方面接收两个GNSS接收模块1输出的的原始数据，实时解算得到定位和速度信息，另一方面实时采集AHRS模块2输出的加速度、陀螺仪、磁强计等数据，通过解算融合处理输入的数据，得到高精度的定位和姿态信息，并通过外围接口输出4。

所述的电源模块5，为整个板卡提供电源。板卡可以通过USB供电，也可以通过DF13C连接器外接电源输入，通过电源模块5转化成板卡上其他模块所需电压。

所述的外围接口4，包含2个串口，其中1个串口连接处理器模块3的控制串口，用于主控通信，另外1个串口用于外接无线通信、蓝牙或电台设备，2个串口都引出到20针的2.0mm间距排针连接器上，便于和国内主流的高精度定位、定向板卡兼容，同时2个串口还连接到2个6pin的1.25mm间距的DF13C连接器上，便于针对不同的应用环境连接不同的接口。

两个GNSS模块1分别接受前、后天线的卫星信号进行自身位置信息解算，并分别把自己解算的位置信息及卫星原始信息发给处理器模块3，处理器模块3接收双天线测向模块和AHRS模块2输出的数据并进行解算，并通过外围接口4输出位置与姿态信息。

上述方案中，板卡设有工作电源，可以通过USB供电，也可以通过DF13C插座供电，供电电源为5V。

进一步地，作为优选方案，为了兼容国内主流的高精度定位、定向板卡，也可以通过20针的2.0mm间距排针连接器进行供电。

2个串口都引出到20针的2.0mm间距排针连接器上，便于和国内主流的高精度定位、定向板卡兼容，同时2个串口还连接到2个6pin的1.25mm间距的DF13C连接器上，便于针对不同的应用环境连接不同的接口。

外围接口4也输出秒脉冲。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡，其特征在于：包括GNSS接收模块，AHRS模块，处理器模块，电源模块和外围接口；所述GNSS接收模块连接有卫星导航天线；所述GNSS接收模块、AHRS模块和外围接口均与所述处理器模块连接，所述电源模块与其余各模块连接。

2.根据权利要求1所述的基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡，其特征在于：包括两个所述GNSS接收模块，且分别连接有一个卫星导航天线。

3.根据权利要求2所述的基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡，其特征在于：所述GNSS接收模块与所述处理器模块通过串口输出。

4.根据权利要求3所述的基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡，其特征在于：所述GNSS接收模块为集成的小型化表面贴装模块，输出多种GNSS原始测量数据，包括码相位、载波相位以及伪距，且具有多种数字接口。

5.根据权利要求1所述的基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡，其特征在于：所述AHRS模块的核心为九轴惯性传感器芯片，所述九轴惯性传感器芯片内设有三轴陀螺仪、三轴加速器和三轴磁力计。

6.根据权利要求5所述的基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡，其特征在于：所述九轴惯性传感器芯片内还设有数字运动处理引擎，与所述有三轴陀螺仪、三轴加速器和三轴磁力计连接。

7.根据权利要求1所述的基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡，其特征在于：所述AHRS模块与所述处理器模块通过I2C接口连接。

8.根据权利要求1所述的基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡，其特征在于：所述电源模块通过USB供电，或通过DF13C连接器外接电源输入。

9.根据权利要求1所述的基于集成定位模块的低成本双天线GNSS测姿板卡，其特征在于：所述外围接口包括两个串口，第一串口连接处理器模块的控制串口，第二串口外接无线通信、蓝牙或电台设备；所述的两个串口均引出到20针的2.0mm间距排针连接器，还连接有两个6pin的1.25mm间距的DF13C连接器。