一種gps與慣性導(dǎo)航結(jié)合型追蹤系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種GPS與慣性導(dǎo)航結(jié)合型追蹤系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]利用GPS與GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式是當(dāng)前對(duì)移動(dòng)目標(biāo)，如人員、貴重物品進(jìn)行實(shí)時(shí)位置追蹤的主要手段。但當(dāng)前大多數(shù)追蹤系統(tǒng)的基本原理是利用GPS獲取目標(biāo)位置信息，如精度，瑋度，速度等，然后通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)將位置信息傳回到監(jiān)控中心，由于GPS信號(hào)微弱，在一些遮擋區(qū)域，如建筑物內(nèi)，地下、隧道、山谷等地點(diǎn)容易出現(xiàn)GPS信號(hào)盲區(qū)，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法定位，從而失去對(duì)目標(biāo)的追蹤能力。
[0003]目前，專利文獻(xiàn)或非專利文獻(xiàn)中也公開(kāi)了很多用于解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案，但普遍采用GPS模塊與DR慣性導(dǎo)航模塊直接連接，這種連接結(jié)構(gòu)，雖然可以實(shí)現(xiàn)上述盲區(qū)下的定位追蹤功能，但這類系統(tǒng)的其它模塊在系統(tǒng)在處于非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)仍處于供電狀態(tài)，不能根據(jù)載體運(yùn)動(dòng)與否的狀態(tài)切斷相應(yīng)模塊的供電，導(dǎo)致耗能大，大大降低了使用電池供電的追蹤系統(tǒng)的續(xù)航能力，另外，目前的追蹤系統(tǒng)的功能單一，僅能實(shí)現(xiàn)追蹤功能，不能感應(yīng)載體的震動(dòng)變化，實(shí)現(xiàn)其它功能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于解決上述技術(shù)問(wèn)題而提供一種GPS與慣性導(dǎo)航結(jié)合型追蹤系統(tǒng)，其可在目標(biāo)進(jìn)入GPS信號(hào)盲區(qū)時(shí)，仍能有效對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的不間斷實(shí)時(shí)追蹤，同時(shí)，具有能耗小以及可感知載體的震動(dòng)等特點(diǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種GPS與慣性導(dǎo)航結(jié)合型追蹤系統(tǒng)，包括微控制器、GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊；所述慣性導(dǎo)航模塊采用ADXRS401，所述微控制器分別通過(guò)對(duì)應(yīng)串口與所述GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊連接并相互通訊，接收處理來(lái)自所述GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊的信息，向GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊發(fā)送相應(yīng)的指令。
[0007]與現(xiàn)有采用GPS手段進(jìn)行定位的監(jiān)控系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型系統(tǒng)可在目標(biāo)進(jìn)入GPS信號(hào)盲區(qū)時(shí)仍能夠提供目標(biāo)的可靠位置信息，可以有效提高當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入建筑物內(nèi)、地下、隧道、山谷等無(wú)GPS信號(hào)區(qū)域時(shí)的監(jiān)控效果，同時(shí)，微控制器可通過(guò)慣性導(dǎo)航模塊一加速度傳感器的輸出數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)感知超過(guò)一定時(shí)間系統(tǒng)沒(méi)有任何運(yùn)動(dòng)跡象時(shí)，可以關(guān)閉GPS模塊、GSM模塊，當(dāng)微控制器通過(guò)慣性導(dǎo)航模塊一加速度傳感器的輸出感知到系統(tǒng)再次運(yùn)動(dòng)時(shí)，再開(kāi)啟GPS模塊和GSM模塊，這樣可以極大地降低系統(tǒng)功耗，節(jié)約能源，對(duì)于電池供電的系統(tǒng)可以極大地提高待機(jī)時(shí)間，且通過(guò)慣性導(dǎo)航模塊一加速度傳感器的感應(yīng)靈敏的特性，可以對(duì)震動(dòng)做出感應(yīng)，所以，可以通過(guò)加速度傳感器監(jiān)測(cè)到被保護(hù)載體在位置不變的情況下發(fā)生的震動(dòng)情況，對(duì)于盜竊等事件做出早期報(bào)警。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種GPS與慣性導(dǎo)航結(jié)合型追蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種GPS與慣性導(dǎo)航結(jié)合型追蹤系統(tǒng)的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面，結(jié)合實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不局限于所列的實(shí)施例。
[0011]請(qǐng)參閱圖1?2所示，一種GPS與慣性導(dǎo)航結(jié)合型追蹤系統(tǒng)，包括微控制器、GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊；所述慣性導(dǎo)航模塊采用加速度傳感器，所述微控制器分別通過(guò)對(duì)應(yīng)串口連接所述GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊。
[0012]所述的微控制器是本追蹤系統(tǒng)核心，微控制器是將微型計(jì)算機(jī)的主要部分集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，分別通過(guò)串口與其它三個(gè)功能模塊相連接相互通訊，接收處理來(lái)自三個(gè)所述模塊的信息，向三個(gè)模塊發(fā)送相應(yīng)的指令。
[0013]所述的GPS模塊(Global Posit1ning System，全球定位系統(tǒng))用于接收處理GPS信號(hào)，通過(guò)串口向所述的微控制器輸出目標(biāo)的實(shí)時(shí)位置信息，可以采用現(xiàn)有的GPS芯片。
[0014]所述的GSM 模塊(Global System For Mobile Communicat1ns，當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn))用于把從微控制器接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到指定網(wǎng)絡(luò)位置，可以采用現(xiàn)有的GSM芯片。
[0015]所述的慣性導(dǎo)航用于感應(yīng)目標(biāo)實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向和加速度，通過(guò)串口發(fā)送給所述的微控制器。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。慣導(dǎo)的基本工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)量載體在慣性參考系的加速度，將它對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息，可以采用現(xiàn)有的加速度傳感器。
[0016]如所述微控制器可以采用MSP430F149，所述GPS模塊可以采用SE880，所述GSM模塊可以采用WS6318，所述慣性導(dǎo)航模塊可以采用ADXRS401。
[0017]參見(jiàn)圖2所示，所述GPS模塊采用芯片SE880(U16)，通過(guò)TX、RX端分別與微控制器芯片MSP430F149(U14)的對(duì)應(yīng)的GPS_TX、GPS RX相連接，所述微控制器MSP430F149的GSM_TXD、GSM_RXD端(32,33腳)分別與GSM模塊的WS6318 (U15)對(duì)應(yīng)的端(5、6腳)相接，所述 GSM 模塊的 WS6318(U15)的 26、27、28、29 腳連接 SM 卡(U20)的 VCC 腳、CLK 腳、1\0 腳、RST腳;所述慣性導(dǎo)航模塊ADXRS401的2、4、5、3、10、11腳接地，8、9腳為INT2、INTl腳，分別接所述MSP430F149的14、15腳，其14、13、12、7腳分別為SCLK、SD1、SD0、CS腳，分別接31、29、30、16 腳；所述 SE880(U16)的 27 腳接 GPS 天線、13、14 腳作為 RTC-X1、RTC-XO 端連接32768Hz晶振，該32768Hz的晶振的兩個(gè)腳通過(guò)兩個(gè)電容接地，其19、21腳作為GND3、GND4端接16.369MHz的有源晶原振的6、4腳(VDD端、OUT端)，該有源晶原振的1、3腳(0E、GND端)接地，所述WS6318 (U15)的49腳一ANT腳接GSM天線，所述微控制器芯片U14的53,54腳接8MHz晶振，該8MHz晶振的兩個(gè)腳通過(guò)兩個(gè)電容接地，所述微控制器芯片U14的9、10腳接32768Hz晶振。
[0018]采用本追蹤系統(tǒng)工作時(shí)，所述微控制器可以設(shè)置成優(yōu)先處理來(lái)自所述GPS模塊的數(shù)據(jù)，從GPS數(shù)據(jù)中提取需要的位置信息，通過(guò)串口發(fā)送給所述GSM模塊，并命令所述GSM模塊將信息通過(guò)移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。
[0019]當(dāng)所述控制器從來(lái)自所述GPS的模塊的GPS數(shù)據(jù)中無(wú)法提取到目標(biāo)有效的位置信息時(shí)，即說(shuō)明當(dāng)前目標(biāo)已進(jìn)入GPS信號(hào)盲區(qū)，則所述微控制器可以立即取用來(lái)自所述慣性導(dǎo)航模塊一加速度傳感器的數(shù)據(jù)，通過(guò)其輸出的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向及加速度數(shù)據(jù)，結(jié)合所述GPS最近一次成功定位的位置信息計(jì)算出目標(biāo)所處的最新位置，并將此計(jì)算得來(lái)的位置信息交由所述GSM模塊發(fā)送。
[0020]當(dāng)來(lái)自所述GPS模塊的GPS數(shù)據(jù)可以重新提取到目標(biāo)有效的位置信息時(shí)，即不再通過(guò)慣性導(dǎo)航模塊一加速度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行位置計(jì)算，而重新采用GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送。
[0021]需要說(shuō)明的是，本系統(tǒng)中，由于慣性導(dǎo)航模塊(加速度傳感器)與微控制器直接相連，可以對(duì)慣性導(dǎo)航模塊的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行更加充分的利用，不但可以實(shí)現(xiàn)如下功能:當(dāng)車輛行駛在橋洞、隧道等GPS信號(hào)不穩(wěn)定的地方，其定位信息的連續(xù)性無(wú)法得到保證的情況下，能夠?qū)Ξ?dāng)前的位置信息進(jìn)行自主推算，以保證定位信息的準(zhǔn)確性?！倍?，還可以以實(shí)現(xiàn)以下多種實(shí)用功能:
[0022]1.微控制器可通過(guò)加速度傳感器的輸出數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)超過(guò)一定時(shí)間系統(tǒng)沒(méi)有任何運(yùn)動(dòng)跡象時(shí)，微控制器可以關(guān)閉GPS模塊和GSM模塊，當(dāng)微控制器通過(guò)加速度傳感器的輸出感知到系統(tǒng)再次運(yùn)動(dòng)時(shí)，再開(kāi)啟GPS模塊和GSM模塊，這樣可以極大地降低系統(tǒng)功耗，節(jié)約能源，對(duì)于電池供電的系統(tǒng)可以極大地提高待機(jī)時(shí)間。
[0023]2.由于加速度傳感器感應(yīng)靈敏，可以對(duì)震動(dòng)做出感應(yīng)，所以，微控制器可以通過(guò)加速度傳感器監(jiān)測(cè)到被保護(hù)載體在位置不變的情況下發(fā)生的震動(dòng)情況，對(duì)于盜竊等事件做出早期報(bào)警。
[0024]因而，相比目前采用DR慣導(dǎo)系統(tǒng)與GSP功能相結(jié)合的技術(shù)方案來(lái)講，本追蹤系統(tǒng)具有更好的節(jié)能性能，可以極大地降低系統(tǒng)功耗，節(jié)約能源，對(duì)于電池供電的系統(tǒng)可以極大地提高待機(jī)時(shí)間，同時(shí)，還通過(guò)對(duì)震動(dòng)做出感應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)被安裝載體在因如盜竊等事件導(dǎo)致震動(dòng)發(fā)生時(shí)的報(bào)警功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種GPS與慣性導(dǎo)航結(jié)合型追蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括微控制器、GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊；所述慣性導(dǎo)航模塊采用ADXRS401，所述微控制器分別通過(guò)對(duì)應(yīng)串口與所述GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊連接并相互通訊，接收處理來(lái)自所述GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊的信息，向GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊發(fā)送相應(yīng)的指令。
2.如權(quán)利要求1所述GPS與慣性導(dǎo)航結(jié)合型追蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制器采用MSP430F149，所述GPS模塊采用SE880，所述GSM模塊采用WS6318。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種GPS與慣性導(dǎo)航結(jié)合型追蹤系統(tǒng)，包括微控制器、GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊；所述慣性導(dǎo)航模塊采用ADXRS401，所述微控制器分別通過(guò)對(duì)應(yīng)串口與所述GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊連接并相互通訊，接收處理來(lái)自所述GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊的信息，向GPS模塊、GSM模塊以及慣性導(dǎo)航模塊發(fā)送相應(yīng)的指令。與現(xiàn)有采用GPS手段進(jìn)行定位的監(jiān)控追蹤系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型監(jiān)控追蹤系統(tǒng)可在目標(biāo)進(jìn)入GPS信號(hào)盲區(qū)時(shí)仍能夠提供目標(biāo)的可靠位置信息，可以有效提高當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入建筑物內(nèi)、地下、隧道、山谷等無(wú)GPS信號(hào)區(qū)域時(shí)的監(jiān)控效果。
【IPC分類】G01S19-49
【公開(kāi)號(hào)】CN204287493
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420441660
【發(fā)明人】丁宇和, 孟凡斌, 華振斌, 高秀偉, 楊飛, 吳增光
【申請(qǐng)人】北京康特曼電子系統(tǒng)有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年8月6日