一种支持BDS和GPS融合惯性导航的精准微系统的制作方法

本实用新型涉及导航定位技术领域，特别是涉及一种支持bds和gps融合惯性导航的精准微系统。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，以北斗和gps为代表的导航系统应用越来越广泛，其中，基于gps卫星系统在多个领域中能够实现全球全天候的定位导航，但是基于gps卫星导航系统的定位定向设备在遮挡物复杂的地形、地表中定位信号较弱、测量精度较低、不能完全满足定位的需求；

我国自主研发的北斗卫星导航系统具有精度高、安全可靠的优点，在遮挡物复杂的地形中信号较强，但是基于北斗卫星导航系统的定位定向设备覆盖范围较窄，不能完全覆盖全球范围。目前还没有能够同时支持bdsb1和gpsl1双频点的导航定位装置。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种支持bds和gps融合惯性导航的精准微系统，基于mt3333+bmi160+stm32f4的硬件平台，支持北斗和gps的双系统卫星导航功能的同时集成惯性导航。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种支持bds和gps融合惯性导航的精准微系统，包括：射频模块、gnss模块、控制模块和传感器模块；

所述射频模块将接收的模拟卫星信号传输到gnss模块中信号输入端；

所述gnss模块将输入的模拟卫星信号转换为数字卫星信号，通过uart接口传输数字卫星信号至控制模块；

所述传感器模块通过spi接口与控制模块连接，将采集的惯性数据传输到控制模块；

所述控制模块接收数字卫星信号和惯性数据，输出组合导航位置信息。

作为可能的一些实现方式，所述射频模块包括放大器和滤波器；所述放大器采用型号为max2659的放大器；所述滤波器采用型号为b4327的滤波器。

作为可能的一些实现方式，所述gnss模块采用型号为mt3333的芯片，将接收到的模拟卫星信号转换为数字卫星信号发送到控制模块。

作为可能的一些实现方式，所述控制模块采用型号为stm32f412的芯片。

作为可能的一些实现方式，所述传感器模块包括六轴传感器，采用型号为bmi160的传感器；采集加速度和角速度数据，发送到控制模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

基于mt3333+bmi160+stm32f4的硬件平台，支持北斗和gps的双系统卫星导航功能同时集成惯性导航；支持原始观测量输出，为车载和船载等导航终端产品的制造提供高灵敏度、低功耗、低成本的bdb1/gpsl1差分双模解决方法。

面向车载导航领域的车载组合导航系统，包含同时支持北斗和gps的卫星接收机芯片、三轴陀螺仪、三轴加速度等；在gnss系统的信号精度降低甚至丢失卫星信号时，不借助里程计信息，利用纯惯性导航，在较长时间内单独对汽车载体进行高精度定位、测速和测姿。

射频模块选用max2659的低噪声放大器lna和b4327的saw滤波器，增强信号接收能力。gnss芯片选用16.368mhz的tcxo作为参考时钟，同时外接一个32.768khz的晶振作为rtc时钟，采用vfbga封装，增强gnss芯片接收信号的质量。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的装置结构示意图；

图2为本实施例中stm32f412芯片和bmi160芯片电路原理图；

图3为本实施例中mt3333芯片电路原理图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供一种支持bds和gps融合惯性导航的精准微系统，包括：射频模块、gnss模块、控制模块和传感器模块；

所述射频模块将接收的模拟卫星信号传输到gnss模块中信号输入端；

所述gnss模块将模拟卫星信号转换为数字卫星信号，通过uart接口与控制模块连接，传输数字卫星信号数据；

所述传感器模块通过spi接口与控制模块连接，将采集的加速度和角速度等惯性数据传输到控制模块；

所述控制模块接收卫星信号数据、加速度和角速度数据，输出组合导航位置信息。

所述射频模块包括低噪声放大器lna和saw滤波器；所述低噪声放大器lna对接收到的微弱卫星信号进行放大，saw滤波器滤除带外的无用信号及干扰信号；

lna选用美信的max2659；max2659是高增益、低噪声放大器，工作电压1.6-3.6v，工作电流低至4.1ma，元件尺寸1.5x1.0mm，6pinudfn封装；

saw滤波器选用tdk的b4327；b4327中心频率1582.4mhz，可用通带71mhz，可用于gps、bd、glonass和galileo，元件尺寸1.4x1.1mm，5pin贴片封装。

所述gnss模块包括卫星接收机芯片mt3333及其外围电路；将天线接收到的模拟卫星信号转换为数字卫星信号发送到控制模块；

所述gnss模块采用联发科的mt3333，mt3333是多合一的多星系卫星定位系统单芯片(soc)，支持gps，glonass，beidou和galileo，支持差分全球定位系统dgps、辅助全球卫星定位系统agps，最大更新率达到10hz；

mt3333供电电压2.8-4.3v，典型值3.3v，内部集成1路开关电源smps和3路低压差线性稳压器ldo；mt3333可用tcxo或无源晶振提供参考时钟，本实用新型选用16.368mhz的tcxo作为参考时钟，同时外接一个32.768khz的晶振作为rtc时钟；mt3333采用vfbga封装，57球，球间距0.5mm，尺寸4.3x4.3mm。

所述控制模块包括单片机stm32及其外围电路，用来实现组合导航定位，输出最终定位的结果；

所述单片机采用stm32f412芯片，stm32f412系列单片机采用arm32位cortex-m4内核，512kb/1mbflash，256kbram，最高主频可达100mhz，配备uart、i2c、spi、usb等丰富接口；stm32f412供电电压为1.7-3.6v。

本实用新型设计模块尺寸较小，需选用小封装的元件，wlcsp64封装是f412系列中最小的封装，尺寸仅有3.623x3.651mm；但wlcsp64封装球间距仅有0.4mm，管脚不好扇出，因此采用pcb封装减少焊盘的方式，留出空间方便走线。

所述传感器模块包括六轴传感器bmi160；用来采集惯性定向定位导航系统中内部的惯性器件，陀螺仪和加速度计的加速度、角速度数据，发送到单片机中；

所述传感器模块选用博世的bmi160；bmi160是加速度角速度二合一的六轴传感器，配有spi、i2c及中断接口；工作电压vdd：2.4-3.6v，vddio：1.2-3.6v，元件尺寸3x4.5mm，16pinlga封装。

卫星信号进入低噪声放大器(美信的max2659)，通过saw滤波器(tdk的b4327)最后进入gnss芯片(mt3333)的卫星信号输入端，gnss芯片将输入的模拟卫星信号转换为数字信号(卫星原始观测量)送入微处理器(stm32f412)，stm32f412内部嵌入的卫星导航算法将卫星观测量计算为位置信息；六轴传感器(bmi160)通过spi接口将惯性数据接入微处理器(stm32f412)，微处理器将位置信息和惯性数据融合，输出组合导航位置信息；最后微处理器将计算结果通过串口对外输出。

该装置采用外部供电，供电电压3.3v，电压范围3.0-3.6v，电源纹波峰峰值不超过50mv。

本实施例中，该装置采用4层板，邮票孔设计，单面布件，板厚0.8mm，模块尺寸根据元件布局最终确定，可选择16*12.2mm或22.4*17mm；该装置采用24pin邮票孔封装，满足导航终端产品生产时对模块快速贴装的需求。

本实施例中，该装置还包括多个基本接口和预留接口，基本接口包括1个主串口，1个pps输出，1个复位输入，1个swd接口；预留接口包括备用串口、i2c、spi、usb等接口，接口定义满足行业标准。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。