CN216900943U - 基于北斗卫星导航的载波相位差分定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于导航技术领域，公开了基于北斗卫星导航的载波相位差分定位装置，网桥模块、电源模块、MCU、定位模块；电源模块给其余模块供电；网桥模块包括千寻服务器、天线和4G网卡通信模块；定位模块包括定位定向板卡和上位机，定位定向板卡包括MEMS芯片、矩阵乘法加速器、LDPC译码加速器和惯导传感器；上位机、定位定向板卡、MCU微处理器、4G网卡通信模块，天线之间通过TTL数据线连接。本实用新型可实现高精度北斗定位，通过矩阵乘法加速器、LDPC译码加速器可加快定位信号的优化。
Description
技术领域
本实用新型属于导航技术领域，尤其涉及基于北斗卫星导航的载波相位差分定位装置。
背景技术
载波相位差分，亦称积分多普勒，由导航定位接收机锁定信号后测得的导航卫星信号载波的累积相位。位置差分和伪距差分能满足米级定位精度，已广泛应用于导航、水下测量等。而载波相位差分，可使实时三维定位精度达到厘米级。目前RTK技术大多数是基于GPS领域，而北斗和GPS在卫星数量、功能、精度上存在不同，GPS使用的双频信号，没有短报文通信功能；而北斗使用的是三频信号，具备双向短报文通信功能。现有技术中没有一种高精度的北斗载波相位差分定位装置。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了基于北斗卫星导航的载波相位差分定位装置，通过定位定向板卡将上位机的北斗初略定位信息发送到千寻服务器，将千寻服务器返回的差分数据进行解算得到精确位置，以提供一种高精度的北斗定位装置。
本实用新型公开的基于北斗卫星导航的载波相位差分定位装置，包括：网桥模块、电源模块、MCU微处理器、定位模块；
所述电源模块包括电源适配器和电源转换模块，所述电源转换模块将所述电源适配器输入电压转换为3.3V或5V电压后，给所述MCU微处理器、所述定位模块和所述网桥模块供电；
所述网桥模块包括千寻服务器、天线和4G网卡通信模块，所述4G网卡通信模块通过天线接收所述千寻服务器发送的差分数据并转发给所述MCU微处理器；
所述MCU微处理器接收并处理所述千寻服务器发送的差分数据；
所述定位模块包括定位定向板卡和上位机，所述定位定向板卡包括MEMS 芯片、矩阵乘法加速器、LDPC译码加速器和惯导传感器，所述上位机接收北斗信号并传输给所述定位定向板卡，所述定位定向板卡计算粗略定位信息，并接收所述MCU处理器处理后的差分数据，进行定位优化，将优化后的数据反馈到上位机，所述惯导传感器与北斗信号组合进行定位；
所述上位机与所述定位定向板卡、所述定位定向板卡与所述MCU微处理器、所述MCU微处理器与所述4G网卡通信模块，所述4G网卡通信模块与所述天线之间通过TTL数据线连接。
进一步的，所述定位定向板卡还包括多个UART接口、1个SPI接口和1个PPS 接口，所述PPS接口接收全星座全频点GNSS信号。
进一步的，所述上位机包括PC机，手机。
进一步的，所述矩阵乘法加速器包括计算单元，缓存和内存。
进一步的，所述MCU处理器为HC32L136K8TA。
进一步的，所述北斗信号包括B1I、B2I、B3I、B1C、B2a和B2b信号。
本实用新型的有益效果如下：
通过定位定向板卡将上位机的北斗初略定位信息发送到千寻服务器，将千寻服务器返回的差分数据进行解算得到精确位置，可实现高精度北斗定位；
通过矩阵乘法加速器、LDPC译码加速器可加快定位信号的优化。
附图说明
图1本实用新型的载波相位差分定位装置结构图；
图2本实用新型的载波相位差分定位装置的数据处理流向图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变换或替换，均属于本实用新型的保护范围。
本实用新型的载波相位差分定位装置包括网桥模块、电源模块、MCU微处理器、定位模块。
电源模块包括电源适配器和电源转换模块，电源转换模块将所述电源适配器输入电压转换为3.3V或5V电压后，给MCU微处理器、定位模块和网桥模块供电。
网桥模块包括千寻服务器、天线和4G网卡通信模块，所述4G网卡通信模块通过天线接收千寻服务器发送的差分数据并转发给所述MCU微处理器。
MCU微处理器接收并处理所述千寻服务器发送的差分数据；优选的，本实施例中的MCU处理器为HC32L136K8TA。
定位模块包括定位定向板卡和上位机，上位机包括PC机，手机等。定位定向板卡包括MEMS(微电子机械系统Micro-Electro-Mechanical System)芯片、矩阵乘法加速器、LDPC译码加速器和惯导传感器，上位机接收北斗信号，北斗信号包括B1I、B2I、B3I、B1C、B2a和B2b信号，上位机将北斗信号传输给定位定向板卡，定位定向板卡计算粗略定位信息，并接收MCU处理器处理后的差分数据，进行定位优化，将优化后的数据反馈到上位机。
LDPC(低密度奇偶校验码Low Density Parity Check Code)译码加速器通过FPGA实现。LDPC译码加速器用于加快LDPC编码的译码速度，LDPC 编码防止纠正数据传输中的差错。LDPC译码加速算法为本领域的现有技术，本实施例不再赘述。
定位定向板卡还包括多个UART接口、1个SPI接口和1个PPS接口， PPS(Pulse PerSecond)接口接收全星座全频点GNSS(全球导航卫星系统) 信号，可接收GPS信号，作为北斗信号的补充。UART接口作为串口，可与多个传感器连接，可无缝扩展本实用新型的功能。
矩阵乘法加速器包括计算单元，缓存(SRAM等构成)和内存(譬如 DDR等)，矩阵乘法加速器为本领域的现有技术，如华为Davinci Max(达芬奇架构)中的CUBE Core(矩阵乘法单元核)是一个16×16×16的MAC阵列，本实施例不再赘述。
LDPC译码加速器用于加快LDPC纠错编码的译码，LDPC译码加速器为本领域的现有技术，可通过FPGA方法实现，本实施例不再赘述。
惯导传感器通过陀螺仪检测位置，作为北斗信号接收不良的情况下的补充，定位定向板卡将失去北斗信号时的位置与惯导传感器检测的位置信号相结合后，通过MCU和4G网卡模块发送到千寻服务器，千寻服务器将差分数据发送给定位定向板卡，定位定向板卡将数据进行解算后发送给上位机。数据解算得到优化的定位位置是本领域的成熟技术，本实施例不再赘述。
本实用新型的工作原理如图2所示，电源适配器给电源模块输入12V电源，电源模块把12V电源转换为3.3V和5V电源为MCU微处理器、定位模块及网桥模块进行供电。MCU微处理器通过TTL数据传输线与定位模块进行传输数据，同时控制4G模块联网访问千寻位置服务器。上传数据流程如下：上位机进行对定向定位板卡发送传输信息，定向定位板卡将粗略定位信息通过TTL数据线与MCU进行数据通信，MCU把北斗传的数据进行运算并通过4G模块传输到千寻服务器上，千寻位置收到特定数据，将差分数据通过4G模块返回传输到MCU微处理器，MCU微处理器把差分数据发送到定位定向板卡，定位定向板卡进行解算，优化定位位置，优化得到的数据通过TTL 数据传输线反馈到PC上位机。
上位机可集成北斗二号RDSS短报文通信、RNSS定位、蓝牙通信、落水报警和语音播报等功能，体积小巧，易于携带，满足位置报告，轨迹呈现，紧急报警以及信息交互等需求，适用于水面救生、户外旅游、野外作业等场景使用。
本实施例中未详细叙述的为本领域的现有技术。
本实用新型的有益效果如下：
通过定位定向板卡将上位机的北斗初略定位信息发送到千寻服务器，将千寻服务器返回的差分数据进行解算得到精确位置，可实现高精度北斗定位；
通过矩阵乘法加速器、LDPC译码加速器可加快定位信号的优化。
本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“X使用A或B”意指自然包括排列的任意一个。即，如果X使用A；X使用B；或 X使用A和B二者，则“X使用A或B”在前述任一示例中得到满足。
而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
本实用新型实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或系统，可以执行相应方法实施例中的存储方法。
综上所述，上述实施例为本实用新型的一种实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.基于北斗卫星导航的载波相位差分定位装置，其特征在于，包括：网桥模块、电源模块、MCU微处理器、定位模块；
所述电源模块包括电源适配器和电源转换模块，所述电源转换模块将所述电源适配器输入电压转换为3.3V或5V电压后，给所述MCU微处理器、所述定位模块和所述网桥模块供电；
所述网桥模块包括千寻服务器、天线和4G网卡通信模块，所述4G网卡通信模块通过天线接收所述千寻服务器发送的差分数据并转发给所述MCU微处理器；
所述MCU微处理器接收并处理所述千寻服务器发送的差分数据；
所述定位模块包括定位定向板卡和上位机，所述上位机接收北斗信号并传输给所述定位定向板卡，所述定位定向板卡计算粗略定位信息，并接收所述MCU处理器处理后的差分数据，进行定位优化，将优化后的数据反馈到上位机，所述惯导传感器与北斗信号组合进行定位；
所述上位机与所述定位定向板卡、所述定位定向板卡与所述MCU微处理器、所述MCU微处理器与所述4G网卡通信模块，所述4G网卡通信模块与所述天线之间通过TTL数据线连接；
所述MCU处理器为HC32L136K8TA。
2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星导航的载波相位差分定位装置，其特征在于，所述定位定向板卡还包括多个UART接口、1个SPI接口和1个PPS接口，所述PPS接口接收全星座全频点GNSS信号。
3.根据权利要求1所述的基于北斗卫星导航的载波相位差分定位装置，其特征在于，所述上位机包括PC机，手机。
4.根据权利要求1所述的基于北斗卫星导航的载波相位差分定位装置，其特征在于，所述北斗信号包括B1I、B2I、B3I、B1C、B2a和B2b信号。
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