專利名稱：基于衛(wèi)星定位的多模定位模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通訊模塊，特別是一種基于衛(wèi)星定位的多模定位模塊。
背景技術：
在現(xiàn)代車輛衛(wèi)星導航和定位的技術中，廣泛使用了衛(wèi)星定位技術，例如美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯的GLONASS、中國的北斗定位系統(tǒng)；特別是GPS，已經(jīng)廣泛使用，只要在車輛上裝載GPS接收機，如果能保證良好地接受到4個衛(wèi)星信號，就能準確知道車輛位置、速度、運動方向等要素；但在實際應用中，由于大都市高架、隧道、立交橋等原因，許多地區(qū)衛(wèi)星信號接受不到；而且由于城市大建筑物帶來的無線電波多路效應，大大降低了GPS的定位精度；在叢林地區(qū)或則樹木高大的城市，由于樹葉對無線電波的影響，在下雨天，GPS的定位不可靠；這樣的后果是不能提供連續(xù)準確的車輛定位，影響了衛(wèi)星導航系統(tǒng)的使用；在市場上，有許多公司提供標準的GPS定位模塊；GPS定位模塊只是一塊電路板，沒有外殼和普通用戶操作界面，主要供GPS接收機和系統(tǒng)集成廠家使用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于衛(wèi)星定位的多模定位模塊。
本發(fā)明采用的技術方案是一種基于衛(wèi)星定位的多模定位模塊，包括有GPS OEM板，所述的多模定位模塊還包括有DR電路板，所述的DR電路板上有自主定位部件、電源管理部件、MCU中央處理器和定位模塊接口，所述的GPS OEM板在DR電路板上，通過接口與DR電路板連接。
進一步地，所述的多模定位模塊包括有角速度測量元件、汽車里程和倒車信號匹配接收電路、MCU中央處理器、計算機通信口、電源管理模塊，所述的MCU中央處理器分別與GPS OEM板、角速度測量元件、汽車里程和倒車信號匹配接收電路、計算機通信口、電源管理模塊相連接，所述的電源管理模塊與角速度測量元件相連接。
進一步地，所述的多模定位模塊還有定位信標機接口和匹配電子地圖接口。
進一步地，所述的定位模塊接口有標準的RS232接口和TTL電平接口。
進一步地，所述的多模定位模塊使用電源轉換電路產(chǎn)生+5V和+3.3V電源。
進一步地，所述的MCU中央處理器通過控制電路來控制GPS OEM熱啟動復位。
按照本發(fā)明提供的技術方案相對于現(xiàn)有技術，具有如下優(yōu)點本發(fā)明是一種新型的定位產(chǎn)品，基于衛(wèi)星定位多模定位模塊是一種新型定位模塊，能實現(xiàn)車輛連續(xù)準確的定位；在這個模塊中，支持四種定位模式衛(wèi)星信號定位、基于航位推算的自主定位、電子地圖匹配輔助定位、固定信標機輔助定位；通過MCU的處理，通過增強型卡爾曼濾波器，實現(xiàn)最優(yōu)定位信號輸出；能提供給GPS接收機生產(chǎn)廠家、車輛導航儀生產(chǎn)廠家、GPS定位技術系統(tǒng)集成商等廣泛采用；它利用自身的GPS OEM模塊，自動標定里程表，消除了車胎變化對定位精度的影響；利用陀螺傳感器測量角度，利用里程表得到當前的速度，通過基于參數(shù)估計的多傳感器信息融合技術可有效地確定移動車輛的精確位置，具有較好的自主性和可靠的精度。將在未來的衛(wèi)星導航定位技術發(fā)展中占有十分重要的地位。
本發(fā)明所解決的技術問題在于連續(xù)準確地對車輛進行定位，慣導定位模塊能自行定位，在短時間內具有良好的定位精度；同時本模塊在衛(wèi)星信號良好時，利用衛(wèi)星信號消除慣導定位模塊的定位誤差；這樣，即使在衛(wèi)星信號不好的地方，也能得到穩(wěn)定、連續(xù)、準確的車輛定位信息；本模塊具有接受電子地圖匹配接受接口和定位信標機接口，能接受這兩種輔助定位方式來提高定位精度。
使用角速度傳感器和加速度傳感器的傳統(tǒng)慣導技術能夠實現(xiàn)車輛的自主定位，其優(yōu)點是在短時間內有相當高的精度，而且能夠連續(xù)給出定位信號。
如果在車輛上加裝車輛角度的變化和速度變化的測量設備，我們就能自主確定車輛的位置，同時為了消除累計誤差帶來的影響，可以根據(jù)衛(wèi)星信號良好接收時的定位數(shù)據(jù)進行校準，也可以根據(jù)電子地圖，利用地圖匹配技術校準車輛位置和運動方向；還可以利用接收位置固定的信標機信號來校正定位數(shù)據(jù)。
利用自身的GPS OEM模塊，自動標定里程表，消除了車胎變化對定位精度的影響。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為本發(fā)明的原理框圖；圖3為本發(fā)明的接口電路圖；圖4為本發(fā)明的電源轉換電路圖；圖5為本發(fā)明的MCU中央處理器的連接示意圖；圖6為本發(fā)明的MCU中央處理器與GPS OEM板的控制示意圖。
具體實施例方式
下面結合

本發(fā)明的具體實施方式
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如圖1所示，采用慣導技術的自主定位部分和產(chǎn)品的電源管理、MCU中央處理器、帶增強卡爾曼濾波器算法的嵌入式軟件系統(tǒng)安裝在一塊電路板上(稱DR板)，GPS OEM電路板安裝在DR板的上部，通過現(xiàn)在GPS OEM板的標準接口從DR板獲得電源供應，也通過該標準接口向DR板提供GPS定位數(shù)據(jù)；DR上安裝了增強型GPS OEM板數(shù)據(jù)接口，該接口與標準的GPS OEM板接口兼容；這樣能實現(xiàn)本模塊與GPS OEM板的互換。
模塊的尺寸略大于GPS OEM板尺寸，模塊的高度決定于陀螺的高度；GPS OEM板固定于DR板，兩塊電路板之間距離在8到10mm，并通過自身的接口與DR板實現(xiàn)電氣連接；定位模塊接口完全兼容了GPS OEM板接口，從而可以實現(xiàn)定位模塊和GPSOEM板的互換。
GPS/DR組合定位模塊能輸出NEMA 0183兩種標準導航格式GPRMC和GPGGA，還能同時輸出GPS OEM板定位數(shù)據(jù)和DR板定位數(shù)據(jù)；除了物理接口完全兼容GPS OEM板外，信號輸出格式也能完全兼容，從而使模塊具有軟件的兼容性。
如圖2所示，本發(fā)明組成為使用一個角速度測量元件、一個汽車里程\倒車信號匹配接收電路、一個中央處理器(MCU)、一個計算機通信口、一套專用電源和相關軟件來構成本定位模塊的自主定位部分和電子地圖匹配、信標機輔助定位，并結合現(xiàn)在市場上提供的GPS OEM板，就構成了多模定位模塊；角速度傳感器為陀螺儀，陀螺信號為角度位移信號，為了準確計算角度，經(jīng)V/F變換后送到MCU中央處理器；直接使用車輛本體的里程表信號來代替加速度傳感器測速，通過里程表與前進/倒車的綜合測試得倒車輛的位移信號；MCU中央處理器采用16位微處理器，能降低功耗，保證運算速度；MCU中央處理器對衛(wèi)星電文進行分析和處理，當衛(wèi)星信號穩(wěn)定，定位精度滿足定位條件時，自動消除自主導航的定位誤差；無論何時，MCU中央處理器一直在對里程表信號和陀螺儀信號進行處理，計算出自主定位數(shù)據(jù)；如果MCU中央處理器判斷GPS定位精度不夠或者衛(wèi)星定位失效，MCU中央處理器將輸出自主定位數(shù)據(jù)；如果長時間收不到GPS信號或者說GPS定位無效，本定位模塊還具有接口接受外部計算機的電子地圖匹配數(shù)據(jù)校準和定位信標機的校準；本模塊設有獨特的電源管理，對應單一車載電源，用戶使用時不需要另行加裝外部電源電路。
MCU中央處理器的軟件包括航位推算(DR)、坐標系轉換、組合濾波、接口管理4個子模塊組成。
如圖3所示，本模塊中增加了RS232接口電路，MCU中央處理器數(shù)據(jù)流可以通過RS232接口電路直接連接計算機，也可以通過匹配電路連接通信模塊或其它管理模塊。
如圖4所示，本模塊使用車載電源直接供電，電源轉換電路產(chǎn)生+5V和+3.3V電源，能對應現(xiàn)有GPS模塊和DR板使用。
如圖5所示，MCU中央處理器使用TI公司的MSP430F149型，陀螺信號、里程表、倒車信號、屏蔽信號依次與MCU中央處理器的P4.7、P1.2、P1.3、P1.5接口相連接；信標機通過接口匹配與P1.4接口相連接；車載電源接到電源管理部件上，再與MCU中央處理器連接；時鐘電路和復位電路直接接在MCU中央處理器上；MCU中央處理器與接口電路通過TXD0、RXD0雙向接通，以及與GPS OEM板通過TXD1、RXD1雙向接通，而且通過P2.0接口來進行GPS復位，接口電路再與計算機RS232接口相連。
如圖6所示，在GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)大于4顆，但GPS沒有能在規(guī)定的時間內計算出準確位置；此時，MCU中央處理器檢測數(shù)據(jù)流，在時間門限內判斷后，控制GPS OEM熱啟動，使用MCU中央處理器管理GPS OEM板，通過MCU中央處理器對GPS OEM板輸出信號的分析和MCU中央處理器對GPS復位管理，減少GPS OEM準確定位的時間。
權利要求
1.一種基于衛(wèi)星定位的多模定位模塊，包括有GPS OEM板，其特征在于所述的多模定位模塊還包括有DR電路板，所述的DR電路板上有自主定位部件、電源管理部件、MCU中央處理器和定位模塊接口，所述的GPS OEM板在DR電路板上，通過接口與DR電路板連接。
2.如權利要求1所述的基于衛(wèi)星定位的多模定位模塊，其特征在于所述的多模定位模塊包括有角速度測量元件、汽車里程和倒車信號匹配接收電路、MCU中央處理器、計算機通信口、電源管理模塊，所述的MCU中央處理器分別與GPS OEM板、角速度測量元件、汽車里程和倒車信號匹配接收電路、計算機通信口、電源管理模塊相連接，所述的電源管理模塊與角速度測量元件相連接。
3.如權利要求1或2所述的基于衛(wèi)星定位的多模定位模塊，其特征在于所述的多模定位模塊還有定位信標機接口和匹配電子地圖接口。
4.如權利要求1所述的基于衛(wèi)星定位的多模定位模塊，其特征在于所述的定位模塊接口有標準的RS232接口和TTL電平接口。
5.如權利要求1所述的基于衛(wèi)星定位的多模定位模塊，其特征在于所述的多模定位模塊使用電源轉換電路產(chǎn)生+5V和+3.3V電源。
6.如權利要求1所述的基于衛(wèi)星定位的多模定位模塊，其特征在于所述的MCU中央處理器通過控制電路來控制GPS OEM熱啟動復位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于衛(wèi)星定位的多模定位模塊，包括有上下層結構的GPS OEM板和DR電路板，兩者通過接口連接；所述多模定位模塊還有定位信標機接口、匹配電子地圖接口、角速度測量元件、汽車里程和倒車信號匹配接收電路、MCU中央處理器、計算機通信口、電源管理模塊。本發(fā)明能自主確定車輛的位置，同時為了消除累計誤差帶來的影響，可以根據(jù)衛(wèi)星信號良好接收時的定位數(shù)據(jù)進行校準，也可以根據(jù)電子地圖，利用地圖匹配技術校準車輛位置和運動方向；還可以利用接收位置固定的信標機信號來校正定位數(shù)據(jù)。
文檔編號H04Q7/38GK1755390SQ200410078398
公開日2006年4月5日 申請日期2004年9月27日 優(yōu)先權日2004年9月27日
發(fā)明者何鐵, 徐亞卿 申請人:北京航天鼎一科技發(fā)展有限公司