CN216433011U - 一种车载高精度融合定位终端 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种车载高精度融合定位终端，本申请通过采用微控制单元、视觉处理芯片、定位模块、惯性测量模块和终端外围接口，并且微控制单元分别和终端外围接口中的第一CAN总线接口、第二CAN总线接口以及以太网接口连接，以使微控制单元通过第一CAN总线接口获取轮速数据，通过第二CAN总线接口和以太网接口获取区域参考网增强精密单点定位改正数据，并通过第二CAN总线接口和以太网接口向整车输出绝对定位数据，可以提高融合定位终端数据传输效率高，提高系统功能安全性，提高定位终端定位精度。

Description

一种车载高精度融合定位终端

技术领域

本实用新型涉及智能驾驶领域，尤其涉及一种车载高精度融合定位终端。

背景技术

汽车无人驾驶依赖于车辆在道路上的准确位置信息，这需要高精度定位功能，车载高精度定位终端是提供车辆高精度位置信息的车载电子单元。目前的GNSS(GlobalNavigation Satellite System，全球卫星导航系统)定位终端无法满足地下道、停车库等GNSS卫星信号被遮挡环境下的定位需求，GNSS+IMU(Inertial measurement unit，惯性测量单元)的融合定位终端由于IMU随时间的误差积累也无法保障长距离的定位精度。GNSS+IMU+视觉的融合定位目前可以实现高精度定位技术。但使用高精度定位技术的终端，由于需要多模块进行数据的处理，多模块之间传输大量的数据，模块在架构上存在数据传输效率低、通用性差、系统功能安全性低的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种车载高精度融合定位终端，可以提高融合定位终端数据传输效率高，提高系统功能安全性，提高定位终端定位精度。

为了达到上述申请的目的，本申请提供了一种车载高精度融合定位终端，该终端可以包括：

微控制单元、视觉处理芯片、定位模块、惯性测量模块和终端外围接口；

所述终端外围接口包括：第一CAN总线接口、第二CAN总线接口、以太网接口、卫星天线接口和摄像头接口；

所述视觉处理芯片和所述摄像头接口通信连接，以获取视频数据；

所述定位模块和所述卫星天线接口连接，以获取卫星定位源数据，并根据所述卫星定位源数据生成车辆卫星定位数据；

所述微控制单元分别和所述第一CAN总线接口、所述第二CAN总线接口以及所述以太网接口连接，以通过所述第一CAN总线接口获取轮速数据，通过所述第二CAN总线接口和所述以太网接口获取区域参考网增强精密单点定位改正数据；

所述微控制单元分别和所述视觉处理芯片、所述定位模块、所述惯性测量模块连接，以接收并融合处理所述视觉处理芯片、所述定位模块、所述惯性测量模块发送的数据和所述区域参考网增强精密单点定位改正数据，生成绝对定位数据，并通过所述第二CAN总线接口和所述以太网接口向车辆传输绝对定位数据。

具体的，惯性测量模块包括第一惯性测量模块和第二惯性测量模块；

所述微控制单元分别通过两条双向二线制同步串行总线与所述第一惯性测量模块和所述第二惯性测量模块进行通信连接，以获取所述第一惯性测量模块的姿态数据和所述第二惯性测量模块的姿态数据。

具体的，所述摄像头接口包括第一摄像头接口、第二摄像头接口和第三摄像头接口；

所述视觉处理芯片分别与所述第一摄像头接口、所述第二摄像头接口和所述第三摄像头接口连接，以接收通过所述第一摄像头接口、所述第二摄像头接口和所述第三摄像头接口传输的不同方向的视频数据。

具体的，所述卫星天线接口包括：

第一卫星天线接口和第二卫星天线接口；

所述定位模块分别与所述第一卫星天线接口和所述第二卫星天线接口连接，以同时接收所述第一卫星天线接口和所述第二卫星天线接口传输的车辆卫星导航数据，并根据所述第一卫星天线接口和所述第二卫星天线接口传输的车辆卫星导航数据进行车辆朝向信息的分析。

具体的，所述视觉处理芯片通过串行外设接口和通用串行总线与所述微控制单元进行通信连接，以通过所述串行外设接口接收所述微控制单元发送的姿态数据，通过所述通用串行总线发送根据所述姿态数据和所述视频数据生成的相对定位数据。

具体的，所述定位模块通过第一通用异步收发传输器和第二通用异步收发传输器与所述微控制单元进行通信连接，以向所述微控制单元进行卫星定位源数据的传输。

具体的，惯性测量模块可以包括用于描述旋转运动的三轴陀螺仪和用于描述直线运动的三轴加速器。

具体的，惯性测量模块还可以包括用于修正水平方向的偏航角的三轴磁力计。

具体的，定位模块可以包括全球卫星导航模块。

具体的，所述终端还可以包括电源模块，所述电源模块分别与所述微控制单元、所述视觉处理芯片、所述定位模块和所述惯性测量模块电连接，以向所述微控制单元、所述视觉处理芯片、所述定位模块和所述惯性测量模块供电。

实施本申请，具有如下有益效果：

本申请通过采用微控制单元、视觉处理芯片、定位模块、惯性测量模块和终端外围接口，并且微控制单元分别和终端外围接口中的第一CAN总线接口、第二CAN总线接口以及以太网接口连接，以使微控制单元通过第一CAN总线接口获取轮速数据，通过第二CAN总线接口和以太网接口获取区域参考网增强精密单点定位改正数据，并通过第二CAN总线接口和以太网接口向整车输出绝对定位数据，可以提高融合定位终端数据传输效率高，提高系统功能安全性，提高定位终端定位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，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申请的一些实施例，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获得其它附图。

图1是本申请实施例提供的一种车载高精度融合定位终端的结构示意图；

图2是本申请另一实施例提供的一种车载高精度融合定位终端的结构示意图；

图3是本申请另一实施例提供的一种车载高精度融合定位终端的结构示意图；

图4是本申请另一实施例提供的一种车载高精度融合定位终端的结构示意图；

图5是本申请另一实施例提供的一种车载高精度融合定位终端的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的单元。

为了实现本申请的技术方案，让更多的工程技术工作者容易了解和应用本申请，将结合具体的实施例，进一步阐述本申请的工作原理。

本申请可应用于智能驾驶领域，进行车辆的高精度融合定位。

以下介绍本申请一种车载高精度融合定位终端的实施例，图1是本申请实施例提供的一种车载高精度融合定位终端的结构示意图，如图1所示，该终端可以包括：

微控制单元100、视觉处理芯片200、定位模块300、惯性测量模块400和终端外围接口。

终端外围接口包括：第一CAN总线接口5011、第二CAN总线接口5012、以太网接口5013、卫星天线接口503和摄像头接口502。

视觉处理芯片200和摄像头接口502通信连接，视觉处理芯片200通过摄像头接口502获取视频数据。定位模块300和卫星天线接口503连接，定位模块300通过卫星天线接口503获取卫星定位数据。微控制单元100分别和第一CAN总线接口5011、第二CAN总线接口5012、以太网接口5013、视觉处理芯片200、定位模块300、惯性测量模块400连接。

具体的，惯性测量模块400可以包括用于描述旋转运动的三轴陀螺仪和用于描述直线运行的三轴加速器。在一些实施例中，惯性测量模块400还可以包括用于修正水平方向的偏航角的三轴磁力计。

具体的，定位模块300可以包括GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航模块)。GNSS是对北斗系统、GPS、GLONASS、Galileo系统等多种卫星导航定位系统的统称，也可指代他们的增强型系统。GNSS是一个全球性位置与时间的测定系统，包括多个卫星星座、接收机与监测系统。

具体的，本申请实施例中车载高精度融合定位终端中各模块的功能和信息交互方式为：

微控制单元100获取定位模块300生成的卫星定位数据，获取惯性测量模块400生成的姿态数据，并将姿态数据传输给视觉处理芯片200，视觉处理芯片200利用视觉惯性里程计算法对姿态数据和视频数据进行融合计算，生成相对定位数据，再由视觉处理芯片200将相对定位数据传输给微控制单元100。微控制单元100还通过第一CAN总线接口5011获取轮速数据，通过第二CAN总线接口5012或者以太网接口5013获取PPP-RTK(Precise PointPositioning Using State-Space Representation in RTK Networks，区域参考网增强精密单点定位)改正数据。微控制单元100利用组合导航算法对车辆卫星定位数据和PPP-RTK改正数据进行处理，得到PPP-RTK定位结果数据，再利用PPP-RTK精密单点定位算法对PPP-RTK定位结果数据和相对定位数据进行处理，得到绝对定位数据，最后将绝对定位数据通过第二CAN总线接口5012或者以太网接口5013传输给整车使用。

该实施例通过采用微控制单元100、视觉处理芯片200、定位模块300、惯性测量模块400和终端外围接口，并且微控制单元100分别和终端外围接口中的第一CAN总线接口5011、第二CAN总线接口5012以及以太网接口5013连接，以使微控制单元100通过第一CAN总线接口5011获取轮速数据，通过第二CAN总线接口5012或者以太网接口5013获取区域参考网增强精密单点定位改正数据，并通过第二CAN总线接口5012或者以太网接口5013向整车输出绝对定位数据，可以提高融合定位终端数据传输效率高，提高系统功能安全性，提高定位终端定位精度。

具体的，图2是本申请另一实施例提供的一种车载高精度融合定位终端的结构示意图，如图2所示，惯性测量模块400可以包括第一惯性测量模块401和第二惯性测量模块402。微控制单元100可以分别通过两条I2C(Inter－Integrated Circuit，双向二进制同步串行)总线与所述第一惯性测量模块401和所述第二惯性测量模块402进行通信连接，以获取所述第一惯性测量模块401的姿态数据和所述第二惯性测量模块402的姿态数据。同时使用两个惯性测量模块生成姿态数据，不仅可以利用冗余方式提高设备功能安全性能，当一个惯性测量模块故障时，保障另一惯性测量模块正常为微控制单元100提供姿态数据，还可以提高姿态数据的精度，从而提高后续产生的绝对定位数据的精度。

进一步的，图3是本申请另一实施例提供的一种车载高精度融合定位终端的结构示意图，如图3所示，摄像头接口502可以包括第一摄像头接口5021、第二摄像头接口5022和第三摄像头接口5023，摄像头接口可以采用LVDS(Low-Voltage Differential Signaling，低压差分信号)接口。视觉处理芯片200分别与第一摄像头接口5021、第二摄像头接口5022和第三摄像头接口5023连接，每个摄像头接口502可以采集不同方向的视频数据，继而，视觉处理芯片200可以接收到不同方向的视频数据。利用不同的传输通道接收不同方向的视频数据，可以提高视频数据的传输效率。

进一步的，图4是本申请另一实施例提供的一种车载高精度融合定位终端的结构示意图，如图4所示，卫星天线接口503可以包括第一卫星天线接口503和第二卫星天线接口503。定位模块300分别与第一卫星天线接口5031和第二卫星天线接口5032连接，以同时接收第一卫星天线接口5031和第二卫星天线接口5032传输的卫星定位源数据，并根据第一卫星天线接口5031和第二卫星天线接口5032传输的卫星定位源数据进行车辆朝向信息的分析，生成车辆卫星定位数据。利用两个卫星天线接口接收卫星定位源数据，可以提高卫星信号接收的抗干扰性，提升稳定性，另外，利用冗余设置卫星天线接口的方式，可以提高卫星天线接口503的安全性能。

进一步的，视觉处理芯片200可以通过SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设)接口和USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)与所述微控制单元100进行通信连接，以通过SPI接口接收微控制单元100发送的姿态数据，通过USB总线发送根据姿态数据和视频数据生成的相对定位数据。利用不同通信线对不同的数据进行传输，可以提高微控制单元100和视觉处理芯片200之间的数据传输效率，节约成本。

进一步的，定位模块300可以通过第一UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)和第二UART与微控制单元100进行通信连接，以向微控制单元100进行卫星定位源数据的传输。对定位模块300和微控制单元100进行两路串口的数据传输，可以利用冗余方式提高车辆卫星定位数据传输的功能安全性。

在一些实施例中，图5是本申请另一实施例提供的一种车载高精度融合定位终端的结构示意图，如图5所示，该终端还可以包括电源模块600，电源模块600分别与微控制单元100、视觉处理芯片200、定位模块300和惯性测量模块400进行电连接，以向微控制单元100、视觉处理芯片200、定位模块300和惯性测量模块400供电。具体的，电源模块可以为稳压电源。为车载高精度融合定位终端独立设置电源模块，可以提高该终端的功能独立性和通用性。

上述的实施例可以看出，本申请通过采用微控制单元、视觉处理芯片、定位模块、惯性测量模块和终端外围接口，并且微控制单元分别和终端外围接口中的第一CAN总线接口、第二CAN总线接口以及以太网接口连接，以使微控制单元通过第一CAN总线接口获取轮速数据，通过第二CAN总线接口和以太网接口获取区域参考网增强精密单点定位改正数据，并通过第二CAN总线接口和以太网接口向整车输出绝对定位数据，可以提高融合定位终端数据传输效率高，提高系统功能安全性，提高定位终端定位精度。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如本实用新型的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本实用新型的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是，上述实施例是对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或者步骤等。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种车载高精度融合定位终端，其特征在于，所述终端包括：

微控制单元、视觉处理芯片、定位模块、惯性测量模块和终端外围接口；

所述终端外围接口包括：第一CAN总线接口、第二CAN总线接口、以太网接口、卫星天线接口和摄像头接口；

所述视觉处理芯片和所述摄像头接口通信连接，以获取视频数据；

所述定位模块和所述卫星天线接口连接，以获取卫星定位源数据，并根据所述卫星定位源数据生成车辆卫星定位数据；

所述微控制单元分别和所述第一CAN总线接口、所述第二CAN总线接口以及所述以太网接口连接，以通过所述第一CAN总线接口获取轮速数据，通过所述第二CAN总线接口和所述以太网接口获取区域参考网增强精密单点定位改正数据；

所述微控制单元分别和所述视觉处理芯片、所述定位模块、所述惯性测量模块连接，以接收并融合处理所述视觉处理芯片、所述定位模块、所述惯性测量模块发送的数据和所述区域参考网增强精密单点定位改正数据，生成绝对定位数据，并通过所述第二CAN总线接口和所述以太网接口向车辆传输绝对定位数据。

2.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述惯性测量模块包括第一惯性测量模块和第二惯性测量模块；

所述微控制单元分别通过两条双向二线制同步串行总线与所述第一惯性测量模块和所述第二惯性测量模块进行通信连接，以获取所述第一惯性测量模块的姿态数据和所述第二惯性测量模块的姿态数据。

3.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述摄像头接口包括第一摄像头接口、第二摄像头接口和第三摄像头接口；

所述视觉处理芯片分别与所述第一摄像头接口、所述第二摄像头接口和所述第三摄像头接口连接，以接收通过所述第一摄像头接口、所述第二摄像头接口和所述第三摄像头接口传输的不同方向的视频数据。

4.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述卫星天线接口包括：

第一卫星天线接口和第二卫星天线接口；

所述定位模块分别与所述第一卫星天线接口和所述第二卫星天线接口连接，以同时接收所述第一卫星天线接口和所述第二卫星天线接口传输的卫星定位源数据，并根据所述第一卫星天线接口和所述第二卫星天线接口传输的卫星定位源数据进行车辆朝向信息的分析，生成车辆卫星定位数据。

5.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述视觉处理芯片通过串行外设接口和通用串行总线与所述微控制单元进行通信连接，以通过所述串行外设接口接收所述微控制单元发送的姿态数据，通过所述通用串行总线发送根据所述姿态数据和所述视频数据生成的相对定位数据。

6.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述定位模块通过第一通用异步收发传输器和第二通用异步收发传输器与所述微控制单元进行通信连接，以向所述微控制单元进行卫星定位源数据的传输。

7.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述惯性测量模块包括用于描述旋转运动的三轴陀螺仪和用于描述直线运动的三轴加速器。

8.根据权利要求7所述的终端，其特征在于，所述惯性测量模块还包括用于修正水平方向的偏航角的三轴磁力计。

9.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述定位模块包括全球卫星导航模块。

10.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端还包括电源模块，所述电源模块分别与所述微控制单元、所述视觉处理芯片、所述定位模块和所述惯性测量模块进行电连接，以向所述微控制单元、所述视觉处理芯片、所述定位模块和所述惯性测量模块供电。

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