导航设备及自动驾驶车辆的制作方法

1.本公开涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及导航设备及自动驾驶车辆。


背景技术：

2.随着自动驾驶的快速发展，作为自动驾驶车辆定位的重要手段，gnss(全球导航卫星系统，global navigation satellite system)/ins(惯性导航系统，inertial navigation system)导航设备的作用已越来越重要。随着技术的快速升级，如何更快的实现gnss/ins导航设备的硬件更换迭代，成为一个重要问题。


技术实现要素：

3.本公开提供了一种导航设备及自动驾驶车辆。
4.根据本公开的一方面，提供了一种导航设备，包括：
5.第一电路板；
6.第一数据接口，设置在第一电路板上，用于与外部设备电连接；
7.全球导航卫星系统模组，可拆卸地设置在第一电路板上，用于获取自动驾驶车辆的定位信息；全球导航卫星系统模组包括第二电路板、第二数据接口和全球导航卫星系统芯片，第二数据接口设置在第二电路板上，全球导航卫星系统芯片可拆卸地设置在第二电路板芯片上，全球导航卫星系统芯片与第二数据接口电连接；
8.惯性测量单元模组，设置在第一电路板上，用于获取自动驾驶车辆的运动状态信息；以及
9.微控制单元模组，设置在第一电路板上，分别与第一数据接口、全球导航卫星系统模组和惯性测量单元模组电连接。
10.在一种实施方式中，第二数据接口包括通用异步收发传输器uart接口、控制器局域网络can接口、射频信号接口和秒脉冲pps信号接口中的任一个或多个。
11.在一种实施方式中，全球导航卫星系统模组通过插针或焊盘的连接方式可拆卸地设置在第一电路板上；和/或
12.全球导航卫星系统芯片通过插针或焊盘的连接方式可拆卸地设置在第二电路板芯片上。
13.在一种实施方式中，惯性测量单元模组可拆卸地设置在第一电路板上。
14.在一种实施方式中，惯性测量单元模组包括第三电路板、第三数据接口和惯性测量单元芯片，第三数据接口设置在第三电路板上，惯性测量单元芯片可拆卸地设置在第三电路板芯片上，惯性测量单元芯片与第三数据接口电连接。
15.在一种实施方式中，第三数据接口包括集成电路总线i2c接口和/或串行外设接口spi。
16.在一种实施方式中，惯性测量单元模组通过插针或焊盘的连接方式可拆卸地设置在第一电路板上；和/或
measurement unit)模组4和微控制单元(mcu，micro controller unit)模组5。
36.第一数据接口2设置在第一电路板1上。第一数据接口2用于与自动驾驶车辆的其他外部设备电连接。
37.全球导航卫星系统模组3可拆卸地设置在第一电路板1上。全球导航卫星系统模组3用于获取安装导航设备的自动驾驶车辆的定位信息以及为自动驾驶车辆授时。全球导航卫星系统模组3包括第二电路板31、第二数据接口32和全球导航卫星系统芯片33。第二数据接口32设置在第二电路板31上，具体的用于实现全球导航卫星系统芯片33与微控制单元模组5的数据交互。全球导航卫星系统芯片33可拆卸地设置在第二电路板31芯片上，全球导航卫星系统芯片33与第二数据接口32电连接。第二数据接口32用于将全球导航卫星系统芯片33获取的自动驾驶车辆的定位信息发送至微控制单元模组5，以实现全球导航卫星系统模组3与微控制单元模组5的数据交互。
38.惯性测量单元模组4设置在第一电路板1上。惯性测量单元模组4用于获取自动驾驶车辆的多个自由度的运动状态信息(例如，角速度、线加速度)。
39.微控制单元模组5设置在第一电路板1上，分别与第一数据接口2、全球导航卫星系统模组3和惯性测量单元模组4电连接。微控制单元模组5用于与全球导航卫星系统模组3进行交互、用于与惯性测量单元模组4进行交互，以及用于通过第一数据接口2与自动驾驶车辆的其他外部设备进行交互。
40.根据本公开实施例，需要说明的是：
41.导航设备，可以理解为gnss导航设备或ins(惯性导航系统，inertial navigation system)导航设备。
42.第一电路板1的形状、尺寸，可以根据导航设备的形状尺寸进行选择和调整，在此不做具体限定。第一电路板1上除设置有第一数据接口2、全球导航卫星系统模组3、惯性测量单元模组4和微控制单元模组5以外，还可以根据导航设备的功能需求，适应性增设其他器件。
43.第二电路板31的形状、尺寸，可以根据全球导航卫星系统模组3的形状尺寸进行选择和调整，在此不做具体限定。第二电路板31上除了设置有第二数据接口32和全球导航卫星系统芯片33以外，还可以设置有实现全球导航卫星系统模组3正常工作的附属电路，例如，供电电路、保护电路、外围电容和电阻等常规器件，在此不做具体限定。
44.全球导航卫星系统模组3可拆卸地设置在第一电路板1上的具体连接方式，可以根据需要进行选择，在此不做具体限定。
45.全球导航卫星系统芯片33可拆卸地设置在第二电路板31上的具体连接方式，可以根据需要进行选择，在此不做具体限定。
46.根据本公开实施例，由于全球导航卫星系统模组3可拆卸地设置在第一电路板1上，因此，当需要对全球导航卫星系统模组3进行硬件升级时，可实现将全球导航卫星系统模组3从导航设备的第一电路板1上快速拆除，并更换硬件升级后的全球导航卫星系统模组3，以达到在无需整体更换导航设备或对导航设备进行大的改动的前提下，即可实现对自动驾驶车辆上原有的导航设备的硬件进行迭代升级，降低了导航设备的硬件升级成本。由于全球导航卫星系统芯片33可拆卸地设置在第二电路板31上，因此，当需要对全球导航卫星系统模组3进行硬件升级时，可实现将全球导航卫星系统芯片33从导航设备的第二电路板
31上快速拆除，并更换硬件升级后的全球导航卫星系统芯片33，以达到在无需整体更换全球导航卫星系统模组3的前提下，即可实现对自动驾驶车辆上原有的全球导航卫星系统模组3进行迭代升级，降低了导航设备的硬件升级成本。由于本公开实施例的全球导航卫星系统模组3和全球导航卫星系统芯片33都是可拆卸设置的，因此在更换全球导航卫星系统模组3和全球导航卫星系统芯片33时，无需重新对第一电路板1和第二电路板31的电路结构做重新设计，将更新的全球导航卫星系统模组3和全球导航卫星系统芯片33重新安装回原位置即可实现硬件更新。
47.在一种实施方式中，第二数据接口32包括通用异步收发传输器uart(universal asynchronous receiver/transmitter)接口、控制器局域网络can(controller area network)接口、射频信号接口和秒脉冲pps(pulse per second)信号接口中的任一个或多个。
48.根据本公开实施例，需要说明的是：
49.全球导航卫星系统芯片33可以根据需要通过任一个接口与微控制单元模组5电连接。具体所选用的接口，可以根据当前设置在第二电路板31上的全球导航卫星系统芯片33的接口类型确定，能够实现全球导航卫星系统芯片33通过第二数据接口32与微控制单元模组5交互即可。
50.根据本公开实施例，由于第二数据接口32预留有多个不同类型的接口，因此可以兼容多种全球导航卫星系统芯片33。在对全球导航卫星系统模组3的可拆卸全球导航卫星系统芯片33进行升级迭代后，第二数据接口32仍能够与新更换的全球导航卫星系统芯片33实现兼容，有效解决了硬件升级的接口兼容性问题。
51.在一个示例中，第二数据接口32同时包含通用异步收发传输器uart接口、控制器局域网络can接口、射频信号接口和秒脉冲pps信号接口。
52.在一种实施方式中，全球导航卫星系统模组3通过插针或焊盘的连接方式可拆卸地设置在第一电路板1上的第一预设位置。在全球导航卫星系统模组3插接至第一预设位置的各引脚插槽中时，即能够实现与第一电路板1上其他器件的连接。
53.根据本公开实施例，通过插针或焊盘的连接方式，可以实现全球导航卫星系统模组3可拆卸地设置在第一电路板1上。因此，当需要对全球导航卫星系统模组3进行硬件升级时，可实现将全球导航卫星系统模组3从导航设备的第一电路板1上快速拆除，并更换硬件升级后的全球导航卫星系统模组3，以达到在无需整体更换导航设备或对导航设备进行大的改动的前提下，即可实现对自动驾驶车辆上原有的导航设备的硬件进行迭代升级，降低了导航设备的硬件升级成本。
54.在一种实施方式中，全球导航卫星系统芯片33通过插针或焊盘的连接方式可拆卸地设置在第二电路板31芯片上的第二预设位置。在全球导航卫星系统芯片33插接至第二预设位置的各引脚插槽中时，即能够实现与第二电路板31上其他器件的连接。
55.根据本公开实施例，通过插针或焊盘的连接方式，可以实现全球导航卫星系统芯片33可拆卸地设置在第二电路板31上。因此，当需要对全球导航卫星系统模组3进行硬件升级时，可实现将全球导航卫星系统芯片33从导航设备的第二电路板31上快速拆除，并更换硬件升级后的全球导航卫星系统芯片33，以达到在无需整体更换全球导航卫星系统模组3的前提下，即可实现对自动驾驶车辆上原有的全球导航卫星系统模组3进行迭代升级，降低
了导航设备的硬件升级成本。
56.在一种实施方式中，惯性测量单元模组4可拆卸地设置在第一电路板1上。
57.根据本公开实施例，需要说明的是：
58.惯性测量单元模组4可拆卸地设置在第一电路板1上的具体连接方式，可以根据需要进行选择，在此不做具体限定。
59.根据本公开实施例，由于惯性测量单元模组4可拆卸地设置在第一电路板1上，因此，当需要对惯性测量单元模组4进行硬件升级时，可实现将惯性测量单元模组4从导航设备的第一电路板1上快速拆除，并更换硬件升级后的惯性测量单元模组4，以达到在无需整体更换导航设备或对导航设备进行大的改动的前提下，即可实现对自动驾驶车辆上原有的导航设备的硬件进行迭代升级，降低了导航设备的硬件升级成本。
60.在一种实施方式中，惯性测量单元模组4包括第三电路板41、第三数据接口42和惯性测量单元芯片43，第三数据接口42设置在第三电路板41上，具体的用于实现惯性测量单元芯片43与微控制单元模组5的数据交互。惯性测量单元芯片43可拆卸地设置在第三电路板41芯片上，惯性测量单元芯片43与第三数据接口42电连接。第三数据接口42用于将惯性测量单元芯片43获取的自动驾驶车辆的运动状态信息发送至微控制单元模组5，以实现惯性测量单元模组4与微控制单元模组5的数据交互。
61.根据本公开实施例，需要说明的是：
62.第三电路板41的形状、尺寸，可以根据惯性测量单元模组4的形状尺寸进行选择和调整，在此不做具体限定。第三电路板41上除了设置有第三数据接口42和惯性测量单元芯片43以外，还可以设置有实现惯性测量单元模组4正常工作的附属电路，例如，供电电路、保护电路、外围电容和电阻等常规器件，在此不做具体限定。
63.惯性测量单元芯片43可拆卸地设置在第三电路板41上的具体连接方式，可以根据需要进行选择，在此不做具体限定。
64.根据本公开实施例，由于惯性测量单元芯片43可拆卸地设置在第三电路板41上，因此，当需要对惯性测量单元模组4进行硬件升级时，可实现将惯性测量单元芯片43从导航设备的第三电路板41上快速拆除，并更换硬件升级后的惯性测量单元芯片43，以达到在无需整体更换惯性测量单元模组4的前提下，即可实现对自动驾驶车辆上原有的惯性测量单元模组4进行迭代升级，降低了导航设备的硬件升级成本。
65.在一种实施方式中，第三数据接口42包括集成电路总线i2c(inter-integrated circuit)接口和/或串行外设接口spi(serial peripheral interface)。
66.根据本公开实施例，需要说明的是：
67.惯性测量单元芯片43可以根据需要通过任一个接口与微控制单元模组5电连接。具体所选用的接口，可以根据当前设置在第三电路板41上的惯性测量单元芯片43的接口类型确定，能够实现惯性测量单元芯片43通过第三数据接口42与微控制单元模组5交互即可。
68.根据本公开实施例，由于第三数据接口42预留有多个不同类型的接口，因此可以兼容多种惯性测量单元芯片43。在对惯性测量单元模组4的可拆卸惯性测量单元芯片43进行升级迭代后，第三数据接口42仍能够与新更换的惯性测量单元芯片43实现兼容，有效解决了硬件升级的接口兼容性问题。
69.在一种实施方式中，第三数据接口42同时包括集成电路总线i2c接口和串行外设
接口spi。
70.在一种实施方式中，惯性测量单元模组4通过插针或焊盘的连接方式可拆卸地设置在第一电路板1上的第三预设位置。在惯性测量单元模组4插接至第三预设位置的各引脚插槽中时，即能够实现与第一电路板1上其他器件的连接。
71.根据本公开实施例，通过插针或焊盘的连接方式，可以实现惯性测量单元模组4可拆卸地设置在第一电路板1上，因此，当需要对惯性测量单元模组4进行硬件升级时，可实现将惯性测量单元模组4从导航设备的第一电路板1上快速拆除，并更换硬件升级后的惯性测量单元模组4，以达到在无需整体更换导航设备或对导航设备进行大的改动的前提下，即可实现对自动驾驶车辆上原有的导航设备的硬件进行迭代升级，降低了导航设备的硬件升级成本。
72.在一种实施方式中，惯性测量单元芯片43通过插针或焊盘的连接方式可拆卸地设置在第三电路板41上的第四预设位置。在惯性测量单元芯片43插接至第四预设位置的各引脚插槽中时，即能够实现与第三电路板41上其他器件的连接。
73.根据本公开实施例，通过插针或焊盘的连接方式，可以实现惯性测量单元芯片43可拆卸地设置在第三电路板41上，因此，当需要对惯性测量单元模组4进行硬件升级时，可实现将惯性测量单元芯片43从导航设备的第三电路板41上快速拆除，并更换硬件升级后的惯性测量单元芯片43，以达到在无需整体更换惯性测量单元模组4的前提下，即可实现对自动驾驶车辆上原有的惯性测量单元模组4进行迭代升级，降低了导航设备的硬件升级成本。
74.如图2所示，本公开实施例提供了一种导航设备，包括：第一电路板1、第一数据接口2、全球导航卫星系统模组3、惯性测量单元模组4和微控制单元模组5。
75.第一数据接口2设置在第一电路板1上。第一数据接口2用于与自动驾驶车辆的其他外部设备电连接。
76.全球导航卫星系统模组3设置在第一电路板1上。全球导航卫星系统模组3用于获取安装导航设备的自动驾驶车辆的定位信息以及为自动驾驶车辆授时。
77.惯性测量单元模组4，可拆卸地设置在第一电路板1上。惯性测量单元模组4用于获取自动驾驶车辆的多个自由度的运动状态信息(例如，角速度、线加速度)。惯性测量单元模组4包括第三电路板41、第三数据接口42和惯性测量单元芯片43，第三数据接口42设置在第三电路板41上，具体的用于实现惯性测量单元芯片43与微控制单元模组5的数据交互。惯性测量单元芯片43可拆卸地设置在第三电路板41芯片上，惯性测量单元芯片43与第三数据接口42电连接。第三数据接口42用于将惯性测量单元芯片43获取的自动驾驶车辆的运动状态信息发送至微控制单元模组5，以实现惯性测量单元模组4与微控制单元模组5的数据交互。
78.微控制单元模组5，设置在第一电路板1上，分别与第一数据接口2、全球导航卫星系统模组3和惯性测量单元模组4电连接。微控制单元模组5用于与全球导航卫星系统模组3进行交互、用于与惯性测量单元模组4进行交互，以及用于通过第一数据接口2与自动驾驶车辆的其他外部设备进行交互。
79.根据本公开实施例，需要说明的是：
80.导航设备，可以理解为gnss导航设备或ins(惯性导航系统，inertial navigation system)导航设备。
81.第一电路板1的形状、尺寸，可以根据导航设备的形状尺寸进行选择和调整，在此
不做具体限定。第一电路板1上除设置有第一数据接口2、全球导航卫星系统模组3、惯性测量单元模组4和微控制单元模组5以外，还可以根据导航设备的功能需求，适应性增设其他器件。
82.第三电路板41的形状、尺寸，可以根据惯性测量单元模组4的形状尺寸进行选择和调整，在此不做具体限定。第三电路板41上除了设置有第三数据接口42和惯性测量单元芯片43以外，还可以设置有实现惯性测量单元模组4正常工作的附属电路，例如，供电电路、保护电路、外围电容和电阻等常规器件，在此不做具体限定。
83.惯性测量单元模组4可拆卸地设置在第一电路板1上的具体连接方式，可以根据需要进行选择，在此不做具体限定。
84.惯性测量单元芯片43可拆卸地设置在第三电路板41上的具体连接方式，可以根据需要进行选择，在此不做具体限定。
85.根据本公开实施例，由于惯性测量单元模组4可拆卸地设置在第一电路板1上，因此，当需要对惯性测量单元模组4进行硬件升级时，可实现将惯性测量单元模组4从导航设备的第一电路板1上快速拆除，并更换硬件升级后的惯性测量单元模组4，以达到在无需整体更换导航设备或对导航设备进行大的改动的前提下，即可实现对自动驾驶车辆上原有的导航设备的硬件进行迭代升级，降低了导航设备的硬件升级成本。由于惯性测量单元芯片43可拆卸地设置在第三电路板41上，因此，当需要对惯性测量单元模组4进行硬件升级时，可实现将惯性测量单元芯片43从导航设备的第三电路板41上快速拆除，并更换硬件升级后的惯性测量单元芯片43，以达到在无需整体更换惯性测量单元模组4的前提下，即可实现对自动驾驶车辆上原有的惯性测量单元模组4进行迭代升级，降低了导航设备的硬件升级成本。由于本公开实施例的惯性测量单元模组4和惯性测量单元芯片43都是可拆卸设置的，因此在更换惯性测量单元模组4和惯性测量单元芯片43时，无需重新对第一电路板1和第三电路板41的电路结构做重新设计，将更新的惯性测量单元模组4和惯性测量单元芯片43重新安装回原位置即可实现硬件更新。
86.在一种实施方式中，第三数据接口42包括集成电路总线i2c接口和/或串行外设接口spi。
87.根据本公开实施例，需要说明的是：
88.惯性测量单元芯片43可以根据需要通过任一个接口与微控制单元模组5电连接。具体所选用的接口，可以根据当前设置在第三电路板41上的惯性测量单元芯片43的接口类型确定，能够实现惯性测量单元芯片43通过第三数据接口42与微控制单元模组5交互即可。
89.根据本公开实施例，由于第三数据接口42预留有多个不同类型的接口，因此可以兼容多种惯性测量单元芯片43。在对惯性测量单元模组4的可拆卸惯性测量单元芯片43进行升级迭代后，第三数据接口42仍能够与新更换的惯性测量单元芯片43实现兼容，有效解决了硬件升级的接口兼容性问题。
90.在一种实施方式中，第三数据接口42同时包括集成电路总线i2c接口和串行外设接口spi。
91.在一种实施方式中，惯性测量单元模组4通过插针或焊盘的连接方式可拆卸地设置在第一电路板1上的第三预设位置。在惯性测量单元模组4插接至第三预设位置的各引脚插槽中时，即能够实现与第一电路板1上其他器件的连接。
92.根据本公开实施例，通过插针或焊盘的连接方式，可以实现惯性测量单元模组4可拆卸地设置在第一电路板1上，因此，当需要对惯性测量单元模组4进行硬件升级时，可实现将惯性测量单元模组4从导航设备的第一电路板1上快速拆除，并更换硬件升级后的惯性测量单元模组4，以达到在无需整体更换导航设备或对导航设备进行大的改动的前提下，即可实现对自动驾驶车辆上原有的导航设备的硬件进行迭代升级，降低了导航设备的硬件升级成本。
93.在一种实施方式中，惯性测量单元芯片43通过插针或焊盘的连接方式可拆卸地设置在第三电路板41上的第四预设位置。在惯性测量单元芯片43插接至第四预设位置的各引脚插槽中时，即能够实现与第三电路板41上其他器件的连接。
94.根据本公开实施例，通过插针或焊盘的连接方式，可以实现惯性测量单元芯片43可拆卸地设置在第三电路板41上，因此，当需要对惯性测量单元模组4进行硬件升级时，可实现将惯性测量单元芯片43从导航设备的第三电路板41上快速拆除，并更换硬件升级后的惯性测量单元芯片43，以达到在无需整体更换惯性测量单元模组4的前提下，即可实现对自动驾驶车辆上原有的惯性测量单元模组4进行迭代升级，降低了导航设备的硬件升级成本。
95.如图3所示，本公开实施例提供了一种自动驾驶车辆，包括：本公开任一的导航设备。
96.在本公开说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
97.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
98.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体。可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
99.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
100.上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的
不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
101.上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。