一种定位模块和自移动设备的制作方法

1.本实用新型实施例涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种定位模块和自移动设备。


背景技术：

2.随着计算机技术和人工智能技术的不断进步，类似于智能机器人的自移动设备，例如，智能割草机器人，已经慢慢的走进人们的生活。智能割草机器人能够自动在用户的草坪中割草、充电，无需用户干涉。目前，智能割草机器人上使用的都是无源gps天线，信号容易受到干扰，定位偏差较大且响应速度较慢。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种定位模块和自移动设备，以实现信噪比的增加，增强抗干扰能力，减小定位偏差，提高响应速度。
4.根据本实用新型的一方面，提供了一种定位模块，定位模块包括：通信模块和gps天线模块，所述通信模块和所述gps天线模块连接，所述gps 天线模块用于所述定位模块的定位且生成定位信息并发送给所述通信模块；其中，所述gps天线模块为有源天线模块。
5.根据本实用新型的另一方面，提供了一种自移动设备，自移动设备包括上述一方面中任一项所述的定位模块。
6.本实施例的技术方案，通过采用有源天线模块代替现有技术中的无源 gps天线，解决了无源gps天线信号容易受到干扰且响应速度较慢的问题，有源天线模块内部集成了接收天线模块、低噪声放大模块、电源供给模块。有源天线模块具有更高的信噪比、更好的阻抗匹配以及更宽的频带，从而实现信噪比的增加，增强抗干扰能力，减小定位偏差，提高响应速度。
7.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
8.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
9.图1是根据本实用新型实施例提供的一种定位模块的结构示意图；
10.图2是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块的结构示意图；
11.图3是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块的结构示意图；
12.图4是根据本实用新型实施例提供的一种定位模块的电路原理图；
13.图5是根据本实用新型实施例提供的一种定位模块实物的结构图；
14.图6是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块实物的结构图；
15.图7是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块实物的结构图；
16.图8是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块实物的结构图；
17.图9是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块实物的结构图；
18.图10是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块实物的结构图。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
20.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
21.图1是根据本实用新型实施例提供的一种定位模块的结构示意图，参考图1，本实用新型实施例提供了一种定位模块，定位模块包括：通信模块10 和gps天线模块20，通信模块10和gps天线模块20连接，gps天线模块 20用于定位模块的定位且生成定位信息并发送给通信模块10；其中，gps天线模块20为有源天线模块。
22.具体的，定位模块可拆卸地与自移动设备连接，自移动设备可以为智能割草机器人。通信模块10兼具2g通信、lte catm1通信、nbiot通信功能、内部集成gnss模块。通信模块10支持的频段：2g频段(mhz)：850， 900，1800，1900；lte catm1：b1，b2，b3，b4，b5，b8，b12，b13， b18，b19，b20，b25，b26，b27，b28，b66，b85；nbiot：b1，b2，b3， b4，b5，b8，b12，b13，b18，b19，b20，b25，b26，b28，b66，b71， b85。
23.通信模块10连接gps天线模块20后便可定位设备的经纬信息，实现了对自移动设备位置状态的监测，实现防盗判断和位置追踪，从而提升自移动设备的防盗能力。gps天线模块20为有源天线模块，有源天线模块内部集成了接收天线模块、低噪声放大模块、电源供给模块。有源天线模块能够进一步减小馈线连接的功率损耗，使得定位模块具有更高的信噪比、更好的阻抗匹配以及更宽的频带。在gps信号不好的地方，如树荫，墙角处，有源天线模块比无源gps天线定位更迅速，偏差也会更小。
24.定位模块和电信系统、后台服务器、用户app组成iop系统，用户通过手机app可查看装有该定位模块的自移动设备所处的位置。定位模块具有低功耗休眠和运动触发唤醒功能，从而达到理想的省电功能，延长了移动设备被偷后的追踪定位时间，便于用户追回被偷设备。
25.本实施例的技术方案，通过采用有源天线模块代替现有技术中的无源 gps天线，解决了无源gps天线信号容易受到干扰且响应速度较慢的问题，有源天线模块内部集成了接收天线模块、低噪声放大模块、电源供给模块。有源天线模块具有更高的信噪比、更好的阻抗匹配以及更宽的频带，从而实现信噪比的增加，增强抗干扰能力，减小定位偏差，提高响应速度。
26.图2是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块的结构示意图，参考图2，可选地，gps天线模块20还包括第一开关单元201、第二开关单元 202、滤波单元203、限流单元204和gps天线a2；滤波单元203的第一端与通信模块10的gps端口gnss-ant连接，滤波单元203的第二端与第二开关单元202的第一端连接，第二开关单元202的第二端与gps天线模块20 的电源输入端3v3连接，第二开关单元202的控制端与第一开关单元201的第二端连接；第一开关单元201的第一端与通信模块10的gps使能端口 gnss-lna-en连接，第一开关单元201的第三端接地；gps天线a2连接于滤波单元203和第二开关单元202之间，限流单元204连接于第二开关单元 202的第二端和第二开关单元202的控制端之间。
27.图3是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块的结构示意图，可选地，第一开关单元202包括第五开关管q11，第五开关管q11的基极与通信模块10的gps使能端口gnss-lna-en连接，第五开关管q11的集电极与第二开关单元202的控制端g连接，第五开关管q11的发射极接地。
28.继续参考图3，可选地，第二开关单元202包括第六开关管q10，第六开关管q10的第一端d与滤波单元203连接，第六开关管q10的第二端s 与gps天线模块20的电源输入端3v3连接。
29.继续参考图3，可选地，滤波单元203包括第一电容c12，第一电容c12 连接于通信模块10的gps端口gnss-ant和第六开关管q10的第一端d 之间。
30.继续参考图3，可选地，限流单元204包括第一电阻r17，第一电阻r17 连接于第六开关管q10的第二端s和第六开关管q10的控制端g之间。
31.具体的，第一电阻r17可以为第六开关管q10提供偏置电压；还可以起到泻放电阻的作用，保护第六开关管q10的栅极和源极。当通信模块10启动内部的gnss模块时，通信模块10的gps使能端口gnss-lna-en会自动输出高电平，使第五开关管q11导通，gps天线模块20的电源输入端3v3 输入电源3.3v，加给gps天线a2的内部电路，有源天线供电时大概会有 6～15ma的电流消耗。当不启动gnss时，通信模块10的gps使能端口 gnss-lna-en会自动拉低，第五开关管q11关断，gps天线a2无电流消耗，当定位模块处于休眠状态时，gnss模块会自动关闭。
32.图4是根据本实用新型实施例提供的一种定位模块的电路原理图，参考图4，可选地，定位模块还包括电源及通信接口40，电源及通信接口40包括电源正接线端b+、电源负接线端b-、电压输出端main-5v、串口通信接收端main-rx、串口通信发送端main-tx和接地端，电源正接线端b+和电源负接线端b-分别与电池连接，串口通信接收端main-rx和串口通信发送端main-tx分别与通信模块10的通信接收端rxd1和通信发送端txd1连接，电压输出端main-5v用于提供供电电压。
33.具体的，定位模块本身不带电池，供电来源于自移动设备的大容量电池。自移动设备的电池可以为蓄电池，目前主流为锂离子电池，容量为2.0ah～6.0ah，电池满电时电压为
21v，电压输出端main-5v用于提供直流 5v供电电压。
34.定位模块也无需和自移动设备进行有线通信，如果有通信，可拓展功能，如将gps定位信号通过串口传给自移动设备，从而拓展其他功能。
35.继续参考图4，可选地，定位模块还包括激活单元50，电源自锁单元60 和电源总开关单元70，电源总开关单元70包括第二电阻r2，第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一开关管q4和第二开关管q5；第一开关管 q4的第一端s作为电源总开关单元70的输入端，第一开关管q4的第二端d 作为电源总开关单元70的输出端；第二电阻r2连接于第一开关管q4的第一端s和控制端g之间，第四电阻r4连接于第二开关管q5的控制端g和第二端s之间，第三电阻r3的第一端与第二电阻r2的第一端连接，第三电阻r3的第二端与第二开关管q5的第二端d连接，第五电阻r5的第一端分别与激活单元50和电源自锁单元60的输出端连接，第五电阻r5的第二端与第二开关管q5的控制端g连接。
36.继续参考图4，可选地，定位模块还包括ldo单元80，ldo单元80包括稳压二极管z1，第一ldo芯片u1、第二ldo芯片u2、第二电容c1、第三电容c2和第四电容c3；稳压二极管z1的阴极作为ldo单元80的输入端与电源总开关单元70的输出端连接，稳压二极管z1的阳极与第一ldo 芯片u1的输入端连接，第一ldo芯片u1的输出端与第二ldo芯片u2的输入端连接，第二电容c1连接于第一ldo芯片u1的输入端和接地端之间，第三电容c2连接于第一ldo芯片u1的输出端和接地端之间，第四电容c3 连接于第二ldo芯片u2的输出端和接地端之间；第一ldo芯片u1的输出端作为ldo单元80的第一输出端4v0，第二ldo芯片u2的输出端作为ldo 单元80的第二输出端3v3；
37.定位模块还包括dc/dc开关电源单元90，dc/dc开关电源单元90包括电源芯片u3，第五电感l5、第六电容c5、第七电容c6、第六电阻r20、第七电阻r21、第八电阻r14和第九电阻r15；
38.电源芯片u3的第一端vin与电源总开关单元70的输出端连接，第八电阻r14的第一端和电源及通信接口40的电压输出端main-5v连接，第九电阻r15的第一端和通信模块10的第一接口io1连接，第八电阻r14的第二端和第九电阻r15的第二端连接后与电源芯片u3的使能端en连接，第七电容c6连接于电源芯片u3的第二端boot和第三端sw之间，第五电感 l5的第一端与电源芯片u3的第三端sw连接，第五电感l5的第二端与第六电阻r20连接；
39.第六电阻r20连接于电源芯片u3的第三端sw和第四端fb之间，第七电阻r21的第一端与电源芯片u3的第四端fb连接，第七电阻r21的第二端接地，第六电容c5的第一端与第五电感l5的第二端连接后作为dc/dc 开关电源单元90的输出端，第六电容c5的第二端接地；
40.定位模块还包括电源切换单元100，电源切换单元100包括第八电阻r1、第三开关管q1、第一三极管q3和第二三极管q2；
41.第八电阻r1连接于第三开关管q1的第一端s和控制端g之间，第三开关管q1的第二端d与第六电容c5的第一端连接，第一三极管q3的基极与通信模块10的第二接口io2连接，第二三极管q2的基极与电源及通信接口 40的电压输出端main-5v连接，第一三极管q3和第二三极管q2的集电极连接后与第三开关管q1的控制端g连接，第一三极管q3和第二三极管q2 的发射极均接地；
42.定位模块还包括电池电压采样单元110，电池电压采样单元110包括第三三极管q6，第四三极管q8、第九电阻r10、第十电阻r11、第十一电阻 r12、第十二电阻r13和第七电
容c7；
43.第九电阻r10连接于第三三极管q6的发射极和基极之间，第三三极管 q6的基极与第十电阻r11的第一端连接，第十电阻r11的第二端与第四三极管q8的发射极连接，第四三极管q8的基极与dc/dc开关电源单元90的输出端连接，第四三极管q8的发射极与第十二电阻r13的第二端连接后接地，第十二电阻r13的第一端分别与第七电容c7的第一端和第十一电阻r12 的第二端连接，第十一电阻r12的第一端与第三三极管q6的集电极连接，第七电容c7的第一端作为电池电压采样单元110的输出端与通信模块10的采样端adc连接；
44.激活单元50包括第一二极管d2，第一二极管d2的阳极与电源及通信接口40的电压输出端main-5v连接，第一二极管d2的阴极作为激活单元50 的输出端与第五电阻r5的第一端连接；
45.电源自锁单元60包括第十三电阻r6和第二二极管d3，第十三电阻r6 的第一端与ldo单元80的第一输出端4v0连接，第十三电阻r6的第二端与第二二极管d3的阳极连接，第二二极管d3的阴极作为电源自锁单元60 的输出端与第五电阻r5的第一端连接；
46.定位模块还包括电源自杀单元120，电源自杀单元120包括第四开关管 q7，第五开关管q9、第十四电阻r7、第十五电阻r8、第三二极管d4、第八电容c11和第十六电阻r9；
47.第十四电阻r7连接于第四开关管q7的第一端s和控制端g之间，第四开关管q7的第一端s与第十三电阻r6的第二端连接，第四开关管q7的第二端d接地；
48.第四开关管q7的控制端g与第五开关管q9的第一端d连接，第五开关管q9的第二端s与第十五电阻r8和第八电容c11的第一端连接后接地，第五开关管q9的控制端g与第十五电阻r8和第八电容c11的第二端连接后和第三二极管d4的阴极连接，第三二极管d4的阳极与第十六电阻r9的第一端连接，第十六电阻r9的第二端与通信模块10的第四接口io4连接；
49.定位模块还包括电压检测单元130，电压检测单元130包括第四三极管 q13，第四三极管q13的基极和电源及通信接口40的电压输出端main-5v 连接，第四三极管q13的集电极和通信模块10的第三接口io3连接，第四三极管q13的发射极接地；
50.定位模块还包括运动监测传感器140，运动监测传感器140的输入端与 ldo单元80的第二输出端3v3连接，运动监测传感器140的第一端int1 与通信模块10的上电或唤醒接口on-off/wake连接，运动监测传感器140 的第二端int2与通信模块的第五接口io5连接。
51.具体的，在节能状态下使用ldo单元80降压，在非节能状态下使用 dc/dc开关电源单元90降压。使用dc/dc开关电源单元90时，有3.8v电压输出，电池电压采样单元110工作；使用ldo单元80时，没有3.8v电压输出，电池电压采样单元110不工作。
52.图4中的f1为自恢复保险，为防止模块意外短路造成损害，电源总开关单元70中的第一开关管q4为总电源电子开关，经过第一开关管q4后电源分两路，一路到ldo单元80，一路到dc/dc开关电源单元90。ldo单元 80根据需要可以由4.0v、3.3v、1.8v的低压差线性稳压器(low dropoutregulator，ldo)组成，ldo单元80不带负载时静态电流小于5～8μa。本实施例选用ldo就是注重其低静态电流，但ldo有一个缺点，就是其输入电流≥输出电流。例如一个4.0v的ldo，如果负载电流是100ma，那它的输入电流也至少得100ma，如果输入电压是20v，那ldo自身消耗的功率 pw＝(20-4.0)v*100ma＝1600mw＝1.6w，一个4.0v的ldo，其热阻θ
ja (junction-to-ambient thermal resistance)＝200℃/w，当然实际的pcb电路板会有铜箔散热，假设实际热阻为100℃/w，那1.6w温升将达到160k，再加上夏天定位模块塑
壳内环境温度50℃，则ldo温度将达210℃，而半导体结温最大不能超过175℃，所以ldo一加载立马会启动内部过温保护而切断负载，如果没有过温保护，ldo几秒钟就会被烧毁，而通信模块在通信时瞬时电流需要2000ma，用ldo去供电就不现实。所以ldo单元80只能用来供定位模块处于低功耗状态时的供电，如20ma以下，定位模块在待机状态 (不连通信网络，不启动gps定位)耗电小于10ma，在休眠状态小于40μa。 10ma的负载，ldo温升＝(20-4.0)v*0.010a*100℃/w＝16k，加环境温度50℃，则ldo温度为66℃，没有超过其最大使用温度85℃的限制。
53.为了降低ldo的功耗，对于输入电压较高的应用，可在前端串联一个功率稳压二极管进行分压，本实施例选用8.2v的稳压二极管z1，假设4.0v的 ldo负载同样为10ma，在20v输入电源的情况下，ldo温升＝(20-8.2-4.0)v*0.010a*100c/w＝7.8k，加环境温度50℃，则ldo温度为 57.8℃，温升低，ldo的可靠性高。
54.为了满足定位模块在大负载(联网、启动gps定位)情况的电源供应，本实施例使用了另一路电源，dc/dc开关电源单元90。dc/dc开关电源单元90主回路由一个3a/500khz同步降压转换器电源芯片u3+第五电感l5 +第六电容c5组成，第六电阻r20、第七电阻r21组成电压采样反馈电路， v
fb
＝0.8v，如取r20＝150k2，r21＝40.2kω，dc/dc开关电源单元90转换后生成的电压＝0.8v*(r20+r21)/r21＝3.78v，图4中取3v8作为网络标签。本实施例使用的通信模块10通常用于使用单节锂电池供电的场所，如手机，所以其额定供电电压为3.8v。
55.当电源芯片u3的使能脚en为高电平，当v
en
》1.2v时，开关电源使能， dc/dc开关电源单元90工作，能输出大电流供电，当使能脚en为低电平， v
en
《0.9v时，dc/dc开关电源单元90停止工作，此时电源芯片u3电流消耗《3μa。而当en为高电平，即使电源芯片u3内部开关电路停止工作(外部给v
fb
施加一个0.83v的电压)，电源芯片u3的静态电流也会有150μa，而如果电源芯片u3内部开关电路工作，电源芯片u3自身电流消耗至少是 ma级的，假设为3ma，如果电池容量剩余300mah，则定位模块在休眠状态下只能放电300mah/3ma＝100h＝4.2day。
56.综上所述，休眠时对电源芯片u3的使能脚en施加低电平，dc/dc开关电源单元90停止工作，由ldo单元80供电；需要大电流供电时，对电源芯片u3的en施加高电平，dc/dc开关电源90工作供电。这样才能大大降低定位模块消耗，使定位模块在被盗状态或储存状态时能长时间待机。
57.下面叙述整个定位模块的工作逻辑：自移动设备开机后，输出5v到电源及通信接口40的3脚(即main-5v)，激活单元50的5v通过第一二极管d2、第五电阻r5给第二开关管q5，第二开关管q5可以为mos管，第二开关管q5开通，从而电源总开关单元70中的第一开关管q4开通，ldo 单元80得电输出4v0及3v3。同时main-5v也施加5v给dc/dc开关电源单元90中电源芯片u3的使能脚en，使dc/dc开关电源单元90工作，也施加给电源切换单元100的第二三极管q2基极，开通第三开关管q1，第三开关管q1可以为р沟道mos管。可见，当自移动设备开机提供5v时，定位模块就由dc/dc开关电源单元90供电。
58.定位模块上电后，ldo单元80产生的4v0通过电源自锁单元60开通第二开关管q5，从而第一开关管q4导通，此时即使自移动设备将5v关闭，定位模块还是能通过电源自锁单元60维持有电。
59.当通信模块10的vbatt得电，同时通过main-5v开通q12，将上电或唤醒接口on-off/wake拉低维持5s后，通信模块10便能开启工作。通信模块10工作后，dc/dc-en脚输出高
电平，3v8-on也输出高电平，这样，即使5v关闭，电源芯片u3也继续使能工作，电源切换单元100中的第三开关管q1也继续保持导通。
60.在dc/dc开关电源单元90使能的状态下，电池电压采样单元110工作，电池电压通过第三三极管q6、第十一电阻r12、第十二电阻r13进行分压得 batt-an，通信模块10通过ad转换获得电池电压大小。当3v8没有时，电池电压采样单元110的第四三极管q8断开，从而第三三极管q6断开，采样电路中的第十一电阻r12、第十二电阻r13不消耗电流。
61.通信模块10工作后，通过spi通信，配置运动监测传感器140，当定位模块静止时，运动监测传感器140的第一端int1/第二端int2脚输出高电平，当定位模块遭到移动时，运动监测传感器140的第一端int1脚输出低电平并维持一段时间(如10s)，该时间足以使通信模块10的上电或唤醒接口 on-off/wake拉低维持5s从而休眠状态唤醒，通信模块10唤醒后检测io5 脚的电平状态为低电平，确认模块是遭到了移动。
62.电压检测单元130可以为5v检测电路，5v检测电路用来检测来之自移动设备的5v是否存在。如果5v存在，则一直工作在正常工作模式：联网、启动定位等。而5v一旦消失，则定位模块可根据需要进入休眠
→
唤醒
→
正常工作
→
休眠，循环交替。
63.5v关闭后的电源管理如下：
64.由于dc/dc-en脚为高电平，所以dc/dc开关电源单元90继续工作；由于3v8-on为高电平，所以第三开关管q1也继续维持导通，vbatt＝3v8，通信模块10工作于正常工作状态：联网通信、gps定位、定期采集电池电压。
65.当检测到定位模块处于静止状态后，通信模块10开启休眠，休眠后， dc/dc-en脚为低电平，dc/dc开关电源单元90不工作，3v8不输出，电池电压采样单元110不耗电，此时整个定位模块的耗电分布在如下几个地方：
66.1)维持电源总开关单元70中的第一开关管q4导通，第二电阻r2、第三电阻r3耗电＝电池电压/(r2+r3)，如果电池电压＝18v，第二电阻r2＝第三电阻r3＝3mω，则耗电3μa；
67.2)电源自锁单元60消耗1.25μa，假设第十三电阻r6＝200k，第四电阻 r4＝3mω，则耗电4v/3.2m＝1.25μa；
68.3)ldo单元80静态消耗6μa左右；
69.4)电源芯片u3消耗2μa；
70.5)运动监测传感器140消耗2μa；
71.6)通信模块10消耗10μa左右；
72.7)其它消耗10μa左右。
73.总计消耗34μa左右，由于休眠时是ldo单元80供电，所以34μa也对应电池的消耗电流。当自移动被移动时，运动监测传感器140的第一端 int1输出低电平，将通信模块10唤醒激活，dc/dc-en脚输出高电平，继而3v8-on也输出高电平，dc/dc开关电源单元90供电给通信模块10，通信模块10联网、启动gps定位并传送经纬度信息给用户手机，在这期间也可定时检测电池电压。
74.原理上，第三开关管q1也可以使用二极管，但是由于通信模块10瞬间最大电流能到2a，如果用低反向漏电流的开关二极管的话，二极管会有 0.6～0.7v的压降，电流越大压降越大，这会导致vbatt电压不稳定，另外二极管的功率损耗也不容忽视，二极管功率损耗等于流过二极管的电流乘以二极管压降。而用肖特基二极管，尽管二极管压降能降到0.3～
0.4v，但肖特基二极管反向漏电流较大，温度升高，反向漏电流进一步升高，自移动设备在夏天，定位模块内温度能到50℃，温度较高。所以第三开关管q1采用p 沟道mos管替代二极管，能避免上述缺点。
75.从图4上看，第三开关管q1如果不被控制，就相当于普通开关二极管， dc/dc开关电源单元90输出的3v8电压能通过第三开关管q1内的寄生二极管供电给vbatt，同理，第三开关管q1内部寄生二极管也会有功率损耗，其损耗一样等于压降和电流的乘积，假如压降为0.7v，电流为1a，则损耗功率为0.7w，为了降低这个损耗，通过第二三极管q2或第一三极管q3来控制第三开关管q1的开关，当第三开关管q1开通时，其功耗等于流过的电流乘以导通电阻，本实施例选用的第三开关管q1为mos管，r
dson
＝11mω， v
gs
＝3.8v，当电流为1a时，第三开关管q1的损耗p＝i2*r＝1*0.011＝0.011w，只有0.7w的1.6％，可见非常低，而第三开关管q1上的压降也只有0.011v，可见用mos管取代二极管优点非常明显。另外要注意的点是，休眠唤醒后，在使能电源芯片u3后，dc/dc-en脚输出高电平，要至少延时5ms后再开通第三开关管q1，因为电源芯片u3一般有个软启动时间，电源芯片u3软启动时间为1.5ms，如果使能电源芯片u3后立即开启第三开关管q1，电源芯片u3还没来得及给第六电容c5充电，vbatt会反向通过第三开关管q1 给第六电容c5充电，vbatt电压瞬间会被拉到复位电压(vbatt会拉到 2.7v以下，而通信模块10的最小工作电压为vbatt
min
＝2.7v)，引起通信模块10复位，造成定位模块不稳定。
76.在以上休眠
→
正常工作
→
休眠的循环过程中，如果检测到电池电压低于某一门限，如15v，为了防止电池过放而损坏电池，定位模块启用电源自杀单元120，power-off的输出由低电平切换到高电平
→
第五开关管q9开启
→
第四开关管q7开启
→
第二二极管d3输入端被拉到gnd
→
第二开关管q5 关闭
→
第一开关管q4关闭
→
ldo单元80的4v0电压开始下降，在下降到 2.7v左右时，通信模块10会有个复位动作，通信模块10内的程序会从初始位置开始运行，这时power-off会输出低电平，如果没有第三二极管d4 和第八电容c11的话，第五开关管q9的栅极会被拉低，从而第四开关管q7 会断开，这时会发生电源自锁，4v0电压会再一次起来，从而自杀不了。
77.为避免自杀不了的情况的发生，在电源自杀单元120增加第三二极管d4 和第八电容c11，假设第八电容c11容值取10uf，第十五电阻r8取1.0mq，第五开关管q9的开通门限为v
gs(th)
＝1.0v，这样当power-off为高电平时，将通过第三二极管d4给第八电容c11充电。在4v0电压下降到2.7v时，通信模块10复位将power-off置为低电平，由于第三二极管d4的隔断作用，第八电容c11上储存的电荷不会向power-off泄放，假设第八电容 c11上的初始电压为1.6v(通信模块io口电平为1.8v，通过第三二极管d4 后降为1.6v)，则第八电容c11从1.6v降到1.0v的时间t＝rc*ln(v1/vt)＝ 1.0mω*10uf*ln(1.6/1.0)＝4.7s，4.7s时间内第五开关管q9维持导通，从而第四三极管q8也导通，自锁单元60被屏蔽不起作用，4.7s的时间足以让 4v0电压降到通信模块10的复位电压以下，通信模块10不再出现复位情况，第一开关管q4一直断开，至此，定位模块不再耗电。要想模块重新上电，必须让自移动设备重新开启5v。
78.当发现自移动设备被盗的初期，为了持续跟踪设备轨迹，用户可开启跟踪功能，这样定位模块会不断地往用户手机上发送设备位置。
79.定位模块中设置有运动监测传感器140，为了模块省电而使其进入休眠状态后，一
旦设备移动(自移动或人为搬动)，该运动监测传感器140便能感知，所谓具有运动激活功能(motion-activated functions)，运动监测传感器140 可以为基于mems的3轴加速度传感器，通过通信模块10内的mcu设置加速度传感器门限参数，当xyz轴中任何一轴的加速度值超过某一门限值时，运动监测传感器140会在int1/int2引脚输出低电平(静态为高电平)，从而可以将通信模块10从低功耗休眠模式下唤醒，定位模块便可开始采集gps 位置并通过通信模块10的通信网络(2g/lte catm1/nbiot)传送给用户所持终端设备(如手机、ipad等)。具有运动激活功能的好处是，当自移动设备 (如智能割草机器人)在冬天不被使用而储存时，由于没有运动发生，则定位模块可长期工作在低功耗休眠模式下，大大节省了电池电量，经实测，定位模块的休眠功耗＜40μa，假设电池储存时即使只有300mah的剩余电量 (满电＞40000mah)，那么40μa的放电电流，电池电量也将能持续10.4个月。而通常智能割草机器人的储存时间只有4～5个月时间。而一旦发生偷窃，自移动设备势必会处于运动中，从而激活模块。
80.定位模块还包括通信天线模块30，通信天线模块30包括第九电容c10、第十七电阻r16、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4 和贴片a1。贴片天线a1用于与蜂窝网络进行通讯。在一些实施例中，贴片天线a1还可用于与充电站进行通讯，采用868/433hz频率通讯。
81.定位模块还包括esim卡，esim是一种电子化的sim卡，类似一块芯片，基本功能和插拔式卡一样，但由于是smt焊接，增加了可靠性。
82.定位模块还包括usb连接器，开发者和生产商可通过usb进行通信模块10的二次程序开发和下载，及参数配置。
83.需要说明的是，具有相同标记的电气节点之间为电性连接，如3v8、4v0 和3v3。描述说明一下图4中的网络标签，main-5v、5v-detec表示网络标签，箭头向里表示输入，箭头向外表示输出。图4中文字字符相同的网络标签是彼此电气相连的，这样做是为了使图面清晰。
84.本实用新型实施例还提供了一种自移动设备，包括上述实施例中任一项的定位模块。
85.具体的，自移动设备可以为自主作业设备，例如，可以为智能割草机器人，定位模块可拆卸地与自移动设备连接。
86.由于自移动设备包括本发明任意实施例提供的定位模块，因此上述自移动设备与定位模块有益效果相同，在此不再赘述。
87.图5是根据本实用新型实施例提供的一种定位模块实物的结构图，图6 是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块实物的结构图，图7是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块实物的结构图，图8是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块实物的结构图，图9是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块实物的结构图，图10是根据本实用新型实施例提供的又一种定位模块实物的结构图，参考图5、图6、图7、图8、图9和图 10，电子组件装在塑料外壳内，外壳由底壳1和上盖2组成，通过卡扣压合，无需螺丝固定，组装方便高效。图5中的1代表底壳，2代表上盖；图6中的3代表模块pcba、4代表esim卡、5代表gps有源天线；图7中的6代表贴片天线、7代表通信模块、8代表3轴加速度传感器、9代表usb母座；图8中的10代表te连接器、11代表连接主板线束。
88.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。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。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。