一种基于gps与惯性导航系统结合的面积测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于GPS与惯性导航系统结合的面积测量装置，包括微处理器、显示模块、输入模块、存储模块、电源模块、GPS模块及惯性导航系统；所述显示模块、输入模块、存储模块、GPS模块及惯性导航系统均与微处理器相连；所述显示模块、输入模块、存储模块、GPS模块、惯性导航系统及微处理器均与电源模块相连，由电源模块供电；所述惯性导航系统包括加速度计和陀螺仪，加速度计和陀螺仪均与微处理器相连。本实用新型提供的INS/GPS（Inertial?Navigation?System，INS）组合导航系统结合了两种系统的优点，并提供了精确的导航信息，电路设计简单，性能稳定，定位误差小，测量精度高。
【专利说明】一种基于GPS与惯性导航系统结合的面积测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及面积测量装置，特别涉及一种基于GPS与惯性导航系统结合的面积测量装置。
【背景技术】
[0002]目前公知的距离测量与面积测量装置一部分为手动测量，使用传统的皮尺测量或者专业测量人员操作专业的土地测量装置进行测量，此种方式只适合于短距离小面积测量，对于长距离大面积的测量则费时费力，容易出错。另一部分使用单纯基于GPS的测量装置进行测量，但是在使用过程中由于建筑物遮挡等问题导致GPS定位失常，定位精度降低，从而使得测量误差较大。
[0003]因此目前需要技术人员解决的问题是:如何提高导航定位精度，减小测量误差。实用新型内容
[0004]本实用新型提供了一种基于GPS与惯性导航系统结合的面积测量装置，其目的在于，克服现有技术中面积测量装置测量误差大的问题。
[0005]一种基于GPS与惯性导航系统结合的面积测量装置，包括微处理器、显示模块、输入模块、存储模块、电源模块、GPS模块及惯性导航系统；
[0006]所述显示模块、输入模块、存储模块、GPS模块及惯性导航系统均与微处理器相连；
[0007]所述显示模块、输入模块、存储模块、GPS模块、惯性导航系统及微处理器均与电源模块相连，由电源模块供电；
[0008]所述惯性导航系统包括加速度计和陀螺仪，加速度计和陀螺仪均与微处理器相连。
[0009]所述微处理器采用STM32F103R8微处理器。
[0010]所述GPS模块采用NE0-6MGPS模块。
[0011 ] 所述加速度计采用ADXL345加速度计。
[0012]所述陀螺仪采用IGT3025陀螺仪。
[0013]所述电源模块中集成有充电单元。
[0014]有益效果
[0015]本实用新型提供了一种基于GPS与惯性导航系统结合的面积测量装置，包括微处理器、显示模块、输入模块、存储模块、电源模块、GPS模块及惯性导航系统；所述显示模块、输入模块、存储模块、GPS模块及惯性导航系统均与微处理器相连；所述显示模块、输入模块、存储模块、GPS模块、惯性导航系统及微处理器均与电源模块相连，由电源模块供电；所述惯性导航系统包括加速度计和陀螺仪，加速度计和陀螺仪均与微处理器相连。本实用新型提供的INS/GPS (Inertial Navigation System, INS)组合导航系统结合了两种系统的优点，并提供了精确的导航信息，这是两种导航系统无法独立完成的。可以弥补普通基于GPS的测量装置由于定位失常引起的测量误差过大的问题。电路设计简单，性能稳定，定位误差小，测量精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构框图；
[0017]图2为微处理器与GPS模块接收机的连接框图；
[0018]图3为微处理器与加速度计、陀螺仪的连接示意图；
[0019]图4为微处理器与显示单元的连接是示意图；
[0020]图5为本实用新型的电源模块电路示意图；
[0021]图6为本实用新型的工作流程图；
[0022]图7为无遮挡的测量场地示意图；
[0023]图8为有建筑物遮挡的测量场地示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
[0025]如图1所示，为本实用新型一种基于GPS与惯性导航系统结合的面积测量装置的结构框图，包括微处理器、显示模块、输入模块、存储模块、电源模块、GPS模块及惯性导航系统；
[0026]所述显示模块、输入模块、存储模块、GPS模块及惯性导航系统均与微处理器相连；
[0027]所述显示模块、输入模块、存储模块、GPS模块、惯性导航系统及微处理器均与电源模块相连，由电源模块供电；
[0028]所述惯性导航系统包括加速度计和陀螺仪，加速度计和陀螺仪均与微处理器相连。
[0029]还设有与微处理器相连的JTAG调试接口和UART调试接口，用于调试加载于微处理器中的程序。
[0030]本实例中采用STM32F103R8微处理器，GPS模块采用UBLOX公司的NE0-6M模块接收卫星信号，通过RS-232串行口输出定位信息至微处理器STM32F103R8 ;采用ADXL345加速度计，选用IGT3025陀螺仪；采用EEPROM AT24C64作为存储模块，EEPROM AT24C64与微处理器STM32F103R8相连，用于保存测量结果。
[0031]加速度计采集移动过程中的加速度信息，陀螺仪采集方向信息，数据送入微处理器STM32F103R8后，结合GPS模块输出的定位信息数据，统一进行卡尔曼滤波滤波去噪，获取到精确的地理位置信息。在微处理器对位置信息进行面积计算，得到的数据即为最终的测量结果。
[0032]如图2所示为微处理器STM32F103R8与GPS模块NE0-6M的连接框图。GPS模块包括天线单元和接收单元两部分，通过$GPRMC和$GPGGA获取GPS数据，包括纬度、经度位置，速度，运动方向角，年，月，时，分，秒，毫秒，定位数据是有效的或无效的，和其他重要信息。
[0033]如图3所示为微处理器STM32F103R8与加速度计ADXL345、陀螺仪IGT3025的连接示意图。微处理器通过SPI接口分别设置加速度计和陀螺仪工作状态，然后通过该接口接收加速度数据和陀螺仪方向数据。
[0034]如图4所示为微处理器STM32F103R8与显示模块的连接示意图。显示模块包括驱动芯片ST7565R与液晶显示屏两部分，微处理器通过串行数据线输出数据至液晶驱动芯片，驱动芯片驱动液晶显示屏进行显示。
[0035]如图5为本实用新型的电源模块电路示意图，本实用新型可选择使用充电电池，也可以选择使用普通干电池。充电单元为5V直流充电器，使用充电电池时可外接5V直流充电器对电池进行充电。户外作业时，如果充电电池电量已用完，可更换普通干电池继续工作，设计灵活方便。
[0036]如图6所示，本实例的工作流程为:系统初始化，分别读取加速度和陀螺仪数据，检测GPS是否定位，如果此时接收卫星信号较弱，GPS不能成功定位则利用加速度和陀螺仪数据根据航迹推算得到局部地图的位置坐标，如果此时接收卫星信号良好GPS已经定位，则获取GPS位置信息，并结合卡尔曼滤波获得精确局部地图坐标，利用局部地图中位置信息计算所测量面积，如果测量结束，输出测量面积，否则继续测量。
[0037]如图7为无遮挡的测量场地示意图，如图8为有建筑物遮挡的测量场地示意图，在场地的北边和东边有建筑物遮挡，东南角有树木遮挡。其中无遮挡的测量场地为70m*90m(面积6300m2);有遮挡的测量场地为66m*90m (面积5940m2)。
[0038]表1是在图7和图8测量环境下进行的面积测量结果对比表，从表中可以看出，在无遮挡情况下，普通GPS测量和GPS+惯性导航组合测量的结果基本相近，但是在有遮挡情况下，GPS结合惯性导航系统的测量结果精度要高。
[0039]表1两种测量精度对比表(测量面积/实际面积(精度))
[0040]
【权利要求】
1.一种基于GPS与惯性导航系统结合的面积测量装置，其特征在于，包括微处理器、显示模块、输入模块、存储模块、电源模块、GPS模块及惯性导航系统； 所述显示模块、输入模块、存储模块、GPS模块及惯性导航系统均与微处理器相连； 所述显示模块、输入模块、存储模块、GPS模块、惯性导航系统及微处理器均与电源模块相连，由电源模块供电； 所述惯性导航系统包括加速度计和陀螺仪，加速度计和陀螺仪均与微处理器相连； 所述微处理器采用STM32F103R8微处理器。
2.根据权利要求1所述的基于GPS与惯性导航系统结合的面积测量装置，其特征在于，所述GPS模块采用NE0-6MGPS模块。
3.根据权利要求1-2任一项所述的基于GPS与惯性导航系统结合的面积测量装置，其特征在于，所述加速度计采用ADXL345加速度计。
4.根据权利要求3所述的基于GPS与惯性导航系统结合的面积测量装置，其特征在于，所述陀螺仪采用IGT3025陀螺仪。
5.根据权利要求1所述的基于GPS与惯性导航系统结合的面积测量装置，其特征在于，所述电源模块中集成有充电单元。
【文档编号】G01B21/28GK203479293SQ201320562223
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】谭平 申请人:中南大学