GNSS定位模块的制作方法

本实用新型涉及gnss(globalnavigationsatellitesystem，全球导航卫星系统)定位的技术领域，特别涉及一种gnss定位模块。

背景技术：

目前定位技术渗透各行各业，物流跟踪，宠物跟踪，车载导航，对定位精度的要求也越来越高。

为此，相继出现了多种提高定位精度的方式方法，如gnss、sbas(satellite-basedaugmentationsystem，星基增强系统)、rtk((real-timekinematic，实时动态)及用于移动场景的惯性导航技术。

1、rtk：实时动态载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将参考站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。

通常由四个部分组成：gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)卫星、参考站、终端接收机和通讯设备。参考站架设在已知点上，工作流程为：先在具有高精度和可靠性的已知点上架设gps接收机作为参考站，参考站和设备同时观测卫星。参考站的接收机在捕获到卫星信号后便开始自身位置解算，然后将解算结果与已知坐标进行对比，求出误差值，然后根据坐标误差反求出每颗星的定位误差，然后按照标准格式rtcm(radiotechnicalcommissionformaritimeservices，国际海运事业无线电技术委员会)编制成电码，由通讯链路发送给终端接收机，终端接收机接收到电码后，根据自身测站所观测到的卫星进行误差修正，以获得精确的定位结果。

多个参考站连续运行又可组成参考站系统，定位终端通过网络访问参考站系统的云端服务器，从而达到实时的向不同区域的定位终端提供误差修正数据，定位精度最高可达厘米级。

2、惯性导航技术：在无gnss信号的场所，如隧道、高楼林立之间，由于多径效应(gnss信号经过建筑物反射后延迟到达接收机)或接收不到gnss信号，导致定位精度严重下降。所以惯性导航技术应运而生，惯性导航技术是利用惯性元件(加速度计和角速度计)来测量运载体本身的加速度和角速度，经过积分和运算得到速度和角度，配合算法运算，从而达到对运载体运动趋势判断的目的。

3、多频定位：卫星信号发送过程中会经过电离层产生传播时间的延迟，直观的影响了接收机到卫星距离的计算。而电离层延迟也会根据通过电离层的信号的射频频率而变化。因此接收多个gnss信号的gnss接收器利用这一优势，例如l1(1575.42±1.023mhz)和l2(1227.60±1.023mhz)或l5(1176.45±1.023mhz)，通过将l1的测量值与l2或l5的测量值进行比较，接收器可以确定电离层延迟量，并从计算出的位置中消除此误差。对于只能跟踪单个gnss频率的接收机，明显减少了电离层延迟误差，从而提高了定位精度。

4、多星系导航：卫星导航系统，最初只有gps系统，但随着各国的定位战略，逐渐产生了各自的卫星系统，目前已形成了gps、北斗等多种全球导航系统，以及多种区域导航系统。

支持多星系统的接收机也应运而生，支持多星系的接收机可以提高ttff(timetofirstfix，首次定位时间)，提高定位精度，改进了可见卫星的空间分布，当某星系卫星处于遮挡可用其他星系，保证了定位连续性与冗余性。

现在市场上已经出现了基于上述多频技术的消费类电子产品，但是现有产品的存在以下问题：

1、定位精度不够高，无法达到厘米级；

2、如果单卫星系统信号不好，首次定位时间持续时间长；

3、存在遮挡物的情况下，导航失灵，丢失定位信息；

4、尚无高精度和惯性导航融合的定位模组；

5、若终端客户要设计此类定位终端，需投入较大人力与研发投入，实施程度难。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中定位精度不够高，首次定位时间持续时间长，存在遮挡物的情况下丢失定位信息的缺陷，提供一种gnss定位模块。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型提供一种gnss定位模块，所述gnss定位模块包括：处理器单元、gnss多频接收单元、无线通信单元和惯性测量单元；

所述gnss多频接收单元、所述无线通信单元和所述惯性测量单元分别与所述处理器单元电连接；

所述gnss多频接收单元用于根据gnss天线接收的信号生成导航电文信息，并传输至所述处理器单元；

所述无线通信单元用于获取卫星的误差修正数据，并传输至所述处理器单元；

所述惯性测量单元用于获取惯性导航数据，并传输至所述处理器单元；

所述处理器单元用于根据所述惯性导航数据、所述卫星的误差修正数据和所述导航电文信息生成目标定位信息。

较佳地，所述gnss多频接收单元包括：隔直电容、第一双工器、第二双工器、第一滤波器、第二滤波器、第一放大器、第二放大器和接收机；

所述隔直电容的一端与外部gnss天线电连接，另一端与所述第一双工器的输入端电连接；

所述第一双工器的输出端分为两路，一路依次与所述第一滤波器、所述第一放大器和所述第二双工器的输入端电连接，另一路依次与所述第二滤波器、所述第二放大器和所述第二双工器的输入端电连接；

所述第二双工器的输出端与所述接收机的输入端电连接，所述接收机的输出端与所述处理器单元电连接；

所述隔直电容用于隔离直流信号，和/或所述隔直电容用于隔离静电；

所述第一双工器用于分频，将卫星导航信号分离得到l1频段的信号和l5频段的信号；

所述第一滤波器用于过滤所述l1频段的信号，以滤除l1频段以外的信号；

所述第一放大器用于放大过滤后的所述l1频段的信号；

所述第二滤波器用于过滤所述l5频段的信号，以滤除l5频段以外的信号；

所述第二放大器用于放大过滤后的所述l5频段的信号；

所述第二双工器用于将过滤放大后的所述l1频段的信号和所述l5频段的信号合并，并将合并之后的信号传输至所述接收机；

所述接收机用于根据所述l1频段的信号和所述l5频段的信号生成导航电文信息，并传输至所述处理器单元。

较佳地，所述gnss定位模块还包括供电控制单元；

所述供电控制单元分别与所述gnss多频接收单元、所述无线通信单元、所述惯性测量单元和所述处理器单元电连接；

所述供电控制单元用于为所述gnss多频接收单元、所述无线通信单元、所述惯性测量单元和所述处理器单元供电。

较佳地，所述供电控制单元包括第一负载开关和第二负载开关；

所述第一负载开关的输入端与外部电源电连接，输出端与所述gnss多频接收单元电连接，使能端与所述处理器单元电连接；

所述第二负载开关的输入端与外部电源电连接，输出端与所述无线通信单元电连接，使能端与所述处理器单元电连接；

所述第一负载开关用于根据所述处理器单元发送的使能信号给所述gnss多频接收单元供电；

所述第二负载开关用于根据所述处理器单元发送的使能信号给所述无线通信单元供电。

较佳地，所述gnss多频接收单元还包括第一时钟单元和存储器；

所述接收机分别与所述第一时钟单元、所述存储器电连接；

所述第一时钟单元用于为所述接收机提供时钟信号；

所述存储器用于为所述接收机提供指令存储空间和指令运行空间。

较佳地，所述gnss多频接收单元还包括第二时钟单元；

所述接收机与所述第二时钟单元电连接；

所述第二时钟单元用于为所述接收机提供rtc(realtimeclock，实时时钟)实时时钟信号。

较佳地，所述处理器单元还包括第三时钟单元；

所述第三时钟单元与所述处理器单元电连接；

所述第三时钟单元用于为所述处理器单元提供时钟信号。

较佳地，所述惯性测量单元包括3轴加速度计和3轴角速度计；

所述惯性测量单元用于获取惯性导航数据的步骤包括：

所述惯性测量单元通过所述加速度计和所述角速度计分别实时采集终端的加速度与角速度数据。

较佳地，所述处理器还包括车辆行驶数据接口；

所述车辆行驶数据接口用于传输车辆的行驶数据；

所述处理器单元还用于根据所述车辆的行驶数据生成目标定位信息。

较佳地，所述第一时钟单元提供26mhz信号；

所述第二时钟单元提供32.768khz信号。

本实用新型的积极进步效果在于：通过gnss多频接收单元、无线通信单元和惯性测量单元，获取惯性导航数据、卫星的误差修正数据和导航电文信息，并根据所述惯性导航数据、所述卫星的误差修正数据和所述导航电文信息生成厘米级目标定位信息，提高了定位精度，减小了首次定位时间持续时间，通过惯性导航数据在存在遮挡物的情况下不会丢失定位信息。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的gnss定位模块的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例2的gnss定位模块中的gnss多频接收单元的结构示意图。

图3为本实用新型的实施例2的gnss定位模块的结构示意图。

图4为本实用新型的实施例2的gnss定位模块中的供电控制单元的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种gnss定位模块。参照图1，所述gnss定位模块包括：处理器单元1、gnss多频接收单元2、无线通信单元3和惯性测量单元4；

gnss多频接收单元2、无线通信单元3和惯性测量单元4分别与处理器单元1电连接；

gnss多频接收单元2用于根据gnss天线接收的信号生成导航电文信息，并通过uart(universalasynchronousreceiver/transmitter，通用异步收发传输器)接口传输至处理器单元1，其中，多星系的接收机可以减小首次定位时间持续时间，提高定位精度；

无线通信单元3用于获取卫星的误差修正数据，并通过uart接口传输至处理器单元1；

惯性测量单元4用于获取惯性导航数据，并通过i2c(inter－integratedcircuit，两线式串行总线)接口传输至处理器单元1；

处理器单元1用于根据所述惯性导航数据、所述卫星的误差修正数据和所述导航电文信息生成目标定位信息。

本实施例通过gnss多频接收单元、无线通信单元和惯性测量单元，获取惯性导航数据、卫星的误差修正数据和导航电文信息，并根据所述惯性导航数据、所述卫星的误差修正数据和所述导航电文信息生成厘米级目标定位信息，提高了定位精度，减小了首次定位时间持续时间，通过惯性导航数据在存在遮挡物的情况下不会丢失定位信息。

实施例2

本实施例的gnss定位模块是对实施例1的进一步改进，具体地：

参照图2，gnss多频接收单元2包括：隔直电容201、第一双工器202、第二双工器203、第一滤波器204、第二滤波器205、第一放大器206、第二放大器207、接收机208、存储器209、第一时钟单元210和第二时钟单元211；

隔直电容201的一端与外部gnss天线电连接，另一端与第一双工器202的输入端电连接；

第一双工器202的输出端分为两路，一路依次与第一滤波器204、第一放大器206和第二双工器203的输入端电连接，另一路依次与第二滤波器205、第二放大器207和第二双工器203的输入端电连接；

第二双工器203的输出端与接收机208的输入端电连接，接收机208的输出端与处理器单元1电连接；

隔直电容201用于隔离直流信号，和/或隔直电容201用于隔离静电；

第一双工器202用于分频，将卫星导航信号分离得到l1频段的信号和l5频段的信号；

第一滤波器204用于过滤所述l1频段的信号，以滤除l1频段以外的信号；

第一放大器206用于放大过滤后的所述l1频段的信号；

第二滤波器205用于过滤所述l5频段的信号，以滤除l5频段以外的信号；

第二放大器207用于放大过滤后的所述l5频段的信号；

第二双工器203用于将过滤放大后的所述l1频段的信号和所述l5频段的信号合并，并将合并之后的信号传输至接收机208，其中，l5频段的信号比l1判断的信号波长更长，能够消除电离层误差，抑制多路径效应，码率更高，从而有效提高接收机的定位精度；

接收机208用于根据所述l1频段的信号和所述l5频段的信号生成导航电文信息，并传输至处理器单元1。其中，所述导航电文信息以标准rtcm格式输出。

在本实施例中，第一滤波器204和第二滤波器205均为带通滤波器，分别只允许l1和l5频段的信号通过。第一放大器206和第二放大器207均为低噪声放大器，放大信号，提高信号强度，通常可以提升2-3db(分贝)，较强的信号强度更有利于接收机的解析。gnss多频接收单元2对接收的卫星信号进行分频、过滤。放大等处理，进一步提高了定位精度，减小了首次定位时间持续时间。

接收机208分别与第一时钟单元210、存储器209和第二时钟单元211电连接；

第一时钟单元210用于为接收机208提供时钟信号；

存储器209用于为接收机208提供指令存储空间和指令运行空间。

第二时钟单元211用于为接收机208提供rtc实时时钟信号。

在本实施例中，第一时钟单元210提供26mhz信号，第二时钟单元211提供32.768khz信号。

参照图3，所述gnss定位模块还包括供电控制单元5；

供电控制单元5分别与gnss多频接收单元2、无线通信单元3、惯性测量单元4和处理器单元1电连接；

供电控制单元5用于为gnss多频接收单元2、无线通信单元3、惯性测量单元4和处理器单元1供电。

参照图4，供电控制单元5包括第一负载开关51和第二负载开关52；

第一负载开关51的输入端与外部电源vbat电连接，输出端与gnss多频接收单元2电连接，使能端与处理器单元1的第一接口gpio1电连接；

第二负载开关52的输入端与外部电源电连接，输出端与无线通信单元3电连接，使能端与处理器单元1的第二接口gpio2电连接；

第一负载开关51用于根据处理器单元1发送的使能信号en给gnss多频接收单元2供电；

第二负载开关52用于根据处理器单元1发送的使能信号en给无线通信单元3供电。

优选地，外部备用电源vbackup为gnss多频接收单元2提供备份电源。

供电控制单元5给所述gnss定位模块供电。处理器单元1还用于根据需要给第一负载开关51和/或第二负载开关52发送所述使能信号，即处理器单元1通过负载开关开启或关闭其他电子器件，以达到功耗控制的目的。

在本实施例中，处理器单元1还包括第三时钟单元；

所述第三时钟单元与处理器单元1电连接；

所述第三时钟单元用于为处理器单元1提供时钟信号。

惯性测量单元4包括3轴加速度计和3轴角速度计；

惯性测量单元4用于获取惯性导航数据的步骤包括：

惯性测量单元4通过所述加速度计和所述角速度计分别实时采集终端的加速度与角速度数据。

所述处理器还包括车辆行驶数据接口；

所述车辆行驶数据接口用于传输车辆的行驶数据；

处理器单元1还用于根据所述车辆的行驶数据生成目标定位信息。

本实施例通过gnss多频接收单元、无线通信单元和惯性测量单元，获取惯性导航数据、卫星的误差修正数据和导航电文信息，并根据所述惯性导航数据、所述卫星的误差修正数据和所述导航电文信息生成厘米级目标定位信息，对接收的卫星信号进行分频、过滤。放大等处理，进一步提高了定位精度，减小了首次定位时间持续时间，通过惯性导航数据在存在遮挡物的情况下不会丢失定位信息。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。