CN218412910U - 低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器，包括GNSS芯片、CAT1模块、Flash存储单元、温度检测模块、IMU、电源电路、太阳能电池、备用电池、Sim卡/eSim卡模块，CAT1模块连接Sim卡/eSim卡模块，电源电路连接太阳能电池和备用电池，GNSS芯片采用双频带惯导芯片，GNSS芯片与CAT1模块、Flash存储单元、温度检测模块、IMU、电源电路连接。本实用新型采用GNSS芯片作为主控和低功耗控制模块，CAT1模块作为从设备实现数据处理和网络功能，并采用IMU实现车辆运动检测，来实现低功耗、低成本、小型化和高精度车载定位的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及车载定位技术领域，尤其涉及一种低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器。
背景技术
当前的车载高精度定位器按模块划分，可以将其拆分为：MCU+CAT1模组+GNSS模组+flash+外围电路。其中MCU负责系统资源管理、数据处理以及网络通信；CAT1模组负责网络数据收发；GNSS模组负责提供高精度位置、授时等信息；flash则用于缓存数据、记录日志等；外围电路则包括电源电路，防拆检测电路、对外接口等。
现有的这种车载高精度定位器功能已经高度模块化，但是带来的问题是功耗高，成本也高，同时PCBA面积无法进一步减小，影响产品的低成本低功耗小型化趋势。
实用新型内容
本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器，以降低功耗和成本。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器，包括GNSS芯片、CAT1模块、Flash存储单元、温度检测模块、IMU、电源电路、太阳能电池、备用电池、Sim卡/eSim卡模块，CAT1模块连接Sim卡/eSim卡模块，电源电路连接太阳能电池和备用电池，GNSS芯片采用双频带惯导芯片，GNSS芯片与CAT1模块、Flash存储单元、温度检测模块、IMU、电源电路连接并进行数据采集，GNSS芯片通过CAT1模块将车辆定位、终端状态和位置数据进行组包和上传。
进一步地，还包括与GNSS芯片连接的LED指示灯。
进一步地，还包括与GNSS芯片连接的CAN接口。
进一步地，所述定位跟踪器包括RS232、RS485、RS422、TTL、SPI、I2C中的一种或多种数据接口。
进一步地，还包括与GNSS芯片连接，用于拆卸检测的防拆单元。
进一步地，还包括GNSS芯片控制的USB充电接口。
本实用新型的有益效果为：本实用新型复用GNSS芯片作为主控和低功耗控制模块，CAT1 OpenCPU方案作为从设备实现数据组包和网络功能，并采用IMU实现车辆运动状态检测，同时优化了cors服务器方案来实现低功耗、低成本、小型化和高精度车载定位的目的。
附图说明
图1是本实用新型实施例的低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器的结构示意图。
图2是本实用新型实施例的GNSS芯片的电路图。
图3是本实用新型实施例的LED指示灯中的电路图。
图4是本实用新型实施例的IMU的电路图。
图5是本实用新型实施例的Flash存储单元的电路图。
图6是本实用新型实施例的防拆单元的电路图。
图7是本实用新型实施例的CAN接口的电路图。
图8是本实用新型实施例的电源电路的电路图。
图9是本实用新型实施例的Sim卡/eSim卡模块的电路图。
图10是本实用新型实施例的CAT1模块的电路图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
请参照图1～图10，本实用新型实施例的低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器包括GNSS芯片、CAT1模块、Flash存储单元、温度检测模块、IMU、电源电路、太阳能电池、备用电池、Sim卡/eSim卡模块、LED指示灯、CAN接口、防拆单元、USB充电接口。
GNSS芯片作为本实用新型的高精度定位跟踪器的系统的主控。主要负责定位、惯导计算、防拆检测、电源管理、IMU状态检测、终端状态指示（LED指示灯控制），将离线数据缓存到外部flash，并根据温度检测模块（图1中的temperature sensor）采集到的温度进行系统状态切换，通过CAN总线获取车辆信息，CAT1模块控制等功能。电源电路用于太阳能电池、备用电池的充电管理。备用电池采用大容量磷酸铁锂电池。
CAT1模块不限具体型号，也不限于2G/3G/4G/5G或其他无线通讯技术，只要能提供无线通讯数据交互功能和OpenCPU方案即可。GNSS芯片不限具体型号，只要能提供定位和定向功能和OpenCPU方案即可。IMU器件不限具体型号，能提供陀螺仪和重力加速度测量数据即可。低功耗控制方案可采用现有，不限于降低主频一种方案，也包括其它能实现低功耗下周期检测数据的方法。
本实用新型可以在只使用太阳能充电的情况下实现有效的车辆定位、终端状态和位置数据上传，可应用于车辆的前装和后装设备。充分发挥了GNSS芯片的冗余计算能力，节约物料的同时降低了成本，增加了系统的可靠性。本实用新型内置大容量磷酸铁锂电池，保证安全性，也大大延长了终端的待机时间和工作时间。
本实用新型的各模块具体功能描述如下：
GNSS芯片工作模式分低功耗和正常模式两种：
低功耗模式：时钟源切为内部时钟，主频降为6MHz，关闭所有外设，IMU关闭陀螺仪，加速度计正常工作且数据输出频率降为1Hz，CAT1模块完全断电或者进入休眠模式，充放电判断逻辑保持。
正常模式：时钟源使用外部晶振，主频升为最高主频，IMU正常工作，数据频率为100Hz，其它业务所需外设全部正常工作。
GNSS芯片在检测到停车1分钟之后控制系统进入低功耗模式。终端通过加速度计数据，结合特定的算法判断出当前车辆是否已启动。如果检测到车辆已启动则GNSS芯片切换到正常模式，再检测星历已过期，根据检测结果判断是否启动CAT1模块获取星历数据和差分数据，以便快速进入RTD/RTK模式；如果车辆未行驶，则继续保持低功耗模式。在正常模式下根据预设的上传周期定期唤醒CAT1模块将flash缓存数据上传到数据服务器。
防拆单元的防拆检测功能：如果系统在低功耗模式检测防拆单元的防拆开关状态有变化，则将开关状态及时间点记录到flash，下次唤醒之后与位置数据的一起上报到数据服务器；如果系统处于正常运行模式，则实时上报开关状态及时间。
LED指示灯：低功耗模式下每20秒亮1秒，正常状态下每2秒亮一秒，其它异常按具体异常进行闪烁。
Flash存储单元用于保存Flash数据，正常运行情况下，定位数据和车辆数据按照指定的频率进行实时获取和保存，数据直接写入到flash存储单元，不做中间缓存。保存到一定数据量和时间周期后，唤醒CAT1模块根据网络信号强度判断是上报数据到后台数据服务器，并根据周期主动获取RTD所需的差分数据。推荐缓存10~30秒的定位数据到flash存储单元（结合GNSS差分数据获取周期，将这些缓存数据一起组包上报到服务器，在同等取点频率下，功耗更低，传输效率更高）。
CAT1模块逻辑：CAT1模块默认进入休眠模式，保证系统低功耗。必要的时候GNSS芯片通过发送串口数据唤醒CAT1模块，响应GNSS芯片的控制命令。其命令主要包括数据服务器地址配置、查询指令，cors服务器地址配置、查询指令，与数据服务器收发及ACK指令，与cors服务器收发及ACK指令，网络状态查询指令，OTA指令等。
CORS服务器的逻辑：在收到终端（低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器）有效GGA数据之后，给终端下发差分数据；如果收到的GGA为空，则给终端下发星历数据。
温度检测模块的终端温度控制方案：终端温度控制主要体现在对电池的保护和终端温升的控制。在电池温度过高或过低，以及电量过高或过低的情况下，关闭电池充电或放电；在终端温度超过设置的阈值后，关闭数据上传业务，位置信息缓存到flash存储单元，只保留与cors服务器的通信形成温度的负反馈，让终端（低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器）温度不至于持续升高。
USB充电接口用于给终端在天气不好的情况下进行补电，保证终端在无太阳能情况下的正常使用。
本实用新型的低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器OTA：当车辆在线的时候，数据后台能通过网络将CAT1模块和GNSS芯片的固件进行升级。特别指出的是CAT1模块升级需要将升级所需bin文件下载到CAT1模块内部flash，再由GNSS芯片进行有效性校验和触发升级。
本实用新型采用双频带惯导芯片，成熟的CAT1 OpenCPU方案，网络天线和GNSS天线都采用内置小尺寸设计，通过IMU进行控制唤醒，同时优化了cors服务器方案来实现车载定位器低功耗、低成本、小型化的目的。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。
Claims (6)
1.一种低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器，其特征在于，包括GNSS芯片、CAT1模块、Flash存储单元、温度检测模块、IMU、电源电路、太阳能电池、备用电池、Sim卡/eSim卡模块，CAT1模块连接Sim卡/eSim卡模块，电源电路连接太阳能电池和备用电池，GNSS芯片采用双频带惯导芯片，GNSS芯片与CAT1模块、Flash存储单元、温度检测模块、IMU、电源电路连接并进行数据采集，GNSS芯片通过CAT1模块将车辆定位、终端状态和位置数据进行组包和上传。
2.如权利要求1所述的低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器，其特征在于，还包括与GNSS芯片连接的LED指示灯。
3.如权利要求1所述的低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器，其特征在于，还包括与GNSS芯片连接的CAN接口。
4.如权利要求3所述的低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器，其特征在于，所述定位跟踪器包括RS232、RS485、RS422、TTL、SPI、I2C中的一种或多种数据接口。
5.如权利要求1所述的低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器，其特征在于，还包括与GNSS芯片连接，用于拆卸检测的防拆单元。
6.如权利要求1所述的低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器，其特征在于，还包括GNSS芯片控制的USB充电接口。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202222370331.7U CN218412910U (zh) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN218412910U true CN218412910U (zh) | 2023-01-31 |
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ID=85030594
Family Applications (1)
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| CN202222370331.7U Active CN218412910U (zh) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 低功耗低成本小型化车载高精度定位跟踪器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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2022
- 2022-09-07 CN CN202222370331.7U patent/CN218412910U/zh active Active
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