一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置，包括壳体，以及设置于所述壳体内的印刷电路板PCB、卫星定位器、4G移动通信电路、惯性测量电路和电源，所述卫星定位器、所述4G移动通信电路、所述惯性测量电路和所述电源均设置在所述印刷电路板PCB上，所述卫星定位器分别与所述4G移动通信电路和所述惯性测量电路电连接，所述电源分别与所述卫星定位器、所述4G移动通信电路和所述惯性测量电路电连接。本实用新型专利技术提供的定位与惯性导航装置融合了4G移动通信原理、卫星定位原理和惯性导航原理，能实现厘米级定位和惯导卫星定位，且能节省一颗外部MCU，通过卫星定位器直接控制移动通信电路，电路体积小，功耗小，成本低。

A centimeter-level positioning and inertial navigation device based on 4G network communication

The utility model relates to a centimeter-level positioning and inertial navigation device based on 4G network communication, which comprises a shell, a printed circuit board PCB, a satellite positioner, a 4G mobile communication circuit, an inertial measurement circuit and a power supply arranged in the shell. The satellite positioner, the 4G mobile communication circuit, the inertial measurement circuit and the power supply are all arranged in the printed electricity. On the PCB board, the satellite positioner is electrically connected with the 4G mobile communication circuit and the inertial measurement circuit, and the power supply is electrically connected with the satellite positioner, the 4G mobile communication circuit and the inertial measurement circuit, respectively. The positioning and inertial navigation device provided by the utility model integrates the principles of 4G mobile communication, satellite positioning and inertial navigation, realizes centimeter-level positioning and inertial navigation satellite positioning, and can save an external MCU. The mobile communication circuit is directly controlled by the satellite positioner. The circuit is small in size, low in power consumption and low in cost.

【技术实现步骤摘要】
一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置
本技术涉及定位与惯性导航
，特别是一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置。
技术介绍
通常，基于位置服务(LocationBasedService，LBS)的应用程序，都是通过全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)、WIFI、基站和蓝牙几种混合定位方式进行定位的。不同的定位方式、耗电量不同，且不同的定位方式，定位精度不同。一般情况下，优先选用GNSS定位。现有GNSS定位器终端使用普通定位方式，存在定位偏差大(普遍定位精度10米左右)问题，且在高架桥下、隧道中无法定位。同时现有通信定位模块普遍使用通信模块配合外部MCU的方式实现相关功能，存在成本高、电路体积大、功耗不是最优的问题，应用到导航领域也不方便。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置，能够实现厘米级(定位精度在几厘米～几百厘米)高精度定位和惯性导航。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置，包括壳体，以及设置于所述壳体内的印刷电路板PCB、卫星定位器、4G移动通信电路、惯性测量电路和电源，所述卫星定位器、所述4G移动通信电路、所述惯性测量电路和所述电源均设置在所述印刷电路板PCB上，所述卫星定位器分别与所述4G移动通信电路和所述惯性测量电路电连接，所述电源分别与所述卫星定位器、所述4G移动通信电路和所述惯性测量电路电连接；其中，所述卫星定位器与卫星无线连接；所述4G移动通信电路与移动通信基站无线连接。本技术的有益效果是：基于现有的4G移动通信和卫星定位的软件方案，当卫星定位器接收卫星信号，解算出初步经纬度位置；连接4G移动通信网络，获取到地面差分站增强信息后，卫星定位器利用初始经纬度位置和地面差分站增强信息，解算出人员的厘米级高精度位置；并将此位置通过4G移动通信网络上报给后台服务器；在没有卫星信号的地方，卫星定位器使用上一时刻速度信息、加速度信息、陀螺仪信息，推算出下一时刻的速度，乘以时间，得出位置变化量，与上一时刻的位置信息进行计算，得到下一时刻的位置信息，实现惯性导航功能；本技术的定位与惯性导航装置采用4G移动通信电路和卫星定位器的方案实现厘米级定位，定位精度高，同时采用惯性测量电路，结合定位可以实现惯性导航，在高架桥和隧道中也能进行定位与惯性导航，准确性高，且无需额外添加外部MCU，电路体积小，功耗低，成本低，实用性更高，更容易普遍推广。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进：进一步：所述卫星定位器采用全球导航卫星系统GNSS定位器，包括设置于所述壳体内的卫星定位芯片和卫星定位天线；所述卫星定位芯片与所述卫星定位天线电连接，所述卫星定位芯片分别与4G移动通信电路和所述惯性测量电路电连接，所述卫星定位天线与卫星无线连接。采用上述进一步方案的有益效果是：通过卫星定位芯片和卫星定位天线可接收卫星的定位信息，获取用户的坐标位置，定位精度高。进一步：所述卫星定位芯片采用MXT2708芯片。采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用武汉梦芯科技有限公司生产的MXT2708高精度卫星定位芯片，便于实现厘米级的定位。进一步：所述4G移动通信电路采用4G网络移动通信电路，包括设置于所述壳体内的4G移动通信芯片和移动通信天线；所述4G移动通信芯片分别与所述移动通信天线和所述卫星定位芯片电连接，所述移动通信天线与移动通信基站无线连接。采用上述进一步方案的有益效果是：通过4G移动通信芯片和移动通信天线可以实现与后台的数据交换，还可以获取地面基准站发送的高精度地面差分站信息，以及实现与卫星定位器之间的数据传输等。进一步：所述4G移动通信芯片采用ASR1802芯片。采用上述进一步方案的有益效果是：ASR1802芯片集成度最高，内部集成了32MB的内存，采用RTOS操作系统所占内存最小，最低只需要128Mb的NORFlash即可运行，便于与MXT2708芯片共同实现厘米级定位，定位精度高。进一步：所述4G移动通信电路还包括SIM卡接口电路、麦克风和扬声器，所述SIM卡接口电路通过插入SIM卡与所述4G移动通信芯片电连接，所述麦克风和所述扬声器均分别与所述4G移动通信芯片电连接。采用上述进一步方案的有益效果是：通过SIM卡接口电路，既可以存储高精度定位信息，便于手机APP、PC和短信进行实时查询，便于掌握用户高精度定位的实时情况；还可以通过插入SIM卡、麦克风和扬声器，方便用户进行通话，并通过扬声器播放实时导航信息。进一步：所述惯性测量电路包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪传感器，所述三轴加速度传感器和所述三轴陀螺仪传感器均与所述卫星定位芯片电连接。采用上述进一步方案的有益效果是：三轴陀螺仪传感器是利用惯性原理测角速度的，三轴加速度传感器是利用力平衡原理测线性加速度的，由于加速度传感器在较长时间的测量值是正确的，而在较短时间内由于信号噪声的存在，而有误差，而陀螺仪传感器在较短时间内则比较准确而较长时间则会有与漂移而存有误差。因此通过三轴陀螺仪传感器和三轴加速度传感器的集成，能确保导航的准确性，实现高精度的惯性导航。进一步：所述惯性测量电路采用BMI160芯片。采用上述进一步方案的有益效果是：BMI160将最顶尖的16位三轴重力加速度计和超低功耗三轴陀螺仪集成于单一封装，采用14管脚LGA封装，尺寸为2.5×3.0×0.8mm3，当加速度计和陀螺仪在全速模式下运行时，耗电典型值低至950μA，体积小，精度高，可靠性高。进一步：所述印刷电路板PCB上还设有控制所述惯性测量电路的温度的温控电路，所述温控电路分别与所述三轴加速度传感器、所述三轴陀螺仪传感器和所述电源电连接。采用上述进一步方案的有益效果是：通过温控电路，对惯性测量电路的温度进行控制，保证惯性测量电路中的三轴加速度传感器和三轴陀螺仪传感器均在正常的温度工作范围内，保证三轴加速度传感器和三轴陀螺仪传感器测量的准确性，避免温度过高或过低造成测量不准确，提高整个定位与惯性导航装置的精度，其中，温控电路为现有技术，具体不再赘述。进一步：所述壳体外侧嵌设有显示屏，所述显示屏与所述卫星定位芯片和所述电源电连接。采用上述进一步方案的有益效果是：通过壳体外侧嵌设的显示屏，可以将定位与惯性导航装置测量出的定位和导航信息显示出，进一步方便用户对高精度的定位与导航信息的实时掌握，实用性更高。进一步：所述电源为聚合物锂电池。采用上述进一步方案的有益效果是：通过内置电池的供电，可以保证印刷电路板PCB、卫星定位器、4G移动通信电路和惯性测量电路的持续供电，无需外置电池的安装和施工，实用性更高。附图说明图1为本技术提供的一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置的电连接示意图一；图2为本技术提供的一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置的电连接示意图二；图3为本技术提供的一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置的工作原理流程图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：10、壳体，1、印刷电路板PCB，2、卫星定位器，3、4G移动通信电路，4、惯性测量电路，5、电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置，其特征在于，包括壳体(10)，以及设置于所述壳体(10)内的印刷电路板PCB(1)、卫星定位器(2)、4G移动通信电路(3)、惯性测量电路(4)和电源(5)，所述卫星定位器(2)、所述4G移动通信电路(3)、所述惯性测量电路(4)和所述电源(5)均设置在所述印刷电路板PCB(1)上，所述卫星定位器(2)分别与所述4G移动通信电路(3)和所述惯性测量电路(4)电连接，所述电源(5)分别与所述卫星定位器(2)、所述4G移动通信电路(3)和所述惯性测量电路(4)电连接；其中，所述卫星定位器(2)与卫星无线连接；所述4G移动通信电路(3)与移动通信基站无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置，其特征在于，包括壳体(10)，以及设置于所述壳体(10)内的印刷电路板PCB(1)、卫星定位器(2)、4G移动通信电路(3)、惯性测量电路(4)和电源(5)，所述卫星定位器(2)、所述4G移动通信电路(3)、所述惯性测量电路(4)和所述电源(5)均设置在所述印刷电路板PCB(1)上，所述卫星定位器(2)分别与所述4G移动通信电路(3)和所述惯性测量电路(4)电连接，所述电源(5)分别与所述卫星定位器(2)、所述4G移动通信电路(3)和所述惯性测量电路(4)电连接；其中，所述卫星定位器(2)与卫星无线连接；所述4G移动通信电路(3)与移动通信基站无线连接。2.根据权利要求1所述的一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置，其特征在于，所述卫星定位器(2)采用全球导航卫星系统GNSS定位器，包括设置于所述壳体(10)内的卫星定位芯片(21)和卫星定位天线(22)，所述卫星定位芯片(21)与所述卫星定位天线(22)电连接，所述卫星定位芯片(21)分别与所述4G移动通信电路(3)和所述惯性测量电路(4)电连接，所述卫星定位天线(22)与卫星无线连接。3.根据权利要求2所述的一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置，其特征在于，所述卫星定位芯片(21)采用MXT2708芯片。4.根据权利要求3所述的一种基于4G网络通信的厘米级定位与惯性导航装置，其特征在于，所述4G移动通信电路(3)采用4G网络移动通信电路，包括设置于所述壳体(10)内的4G移动通信芯片(31)和移动通信天线(32)；所述4G移动通信芯片(31)分别与所述移动通信天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢崇国，
申请(专利权)人：武汉梦芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42