矿用车辆的导航定位方法技术

本发明专利技术公开了一种矿用车辆的导航定位方法，属于导航定位技术领域，解决了如何实现车辆精准定位的问题，并能够应用于矿用车辆。该导航定位方法包括通过可编程片上系统根据第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块的输出结果以及两个天线基线向量计算出两个天线的方位角和俯仰角从而确定出航向并同时根据差分技术抵消公共误差部分；由所述第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块输出的PPS信号进行逻辑与运算确定可编程片上系统输出的PPS信号，对齐第一GNSS定位模块输出的第一GNSS信号和第二GNSS定位模块输出的第二GNSS信号的时钟信号以弥补第一GNSS信号和第二GNSS信号的时信号差。号差。号差。

【技术实现步骤摘要】
矿用车辆的导航定位方法
[0001]本申请是专利技术名称为“矿用车辆的导航定位系统及导航定位方法”、申请日为2022年9月1日、申请号为202211060213.4的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及导航定位
，特别涉及一种矿用车辆的导航定位方法。

技术介绍

[0003]随着矿车的自动驾驶技术的兴起，高精度组合定位模块成为矿车自动驾驶系统中的关键传感器之一。同时自动驾驶车的系统功能安全要求也越来越高，组合定位模块的连续可靠工作是自动驾驶功能安全的重要因素。但是目前的高精导航定位模块产品大多来自测绘行业应用的产品，成本高昂且非车规级设计，鲜有考虑功能安全要求。例如，对天线的故障诊断不到位，这样无法区分是信号被遮挡，还是天线无法工作，对车辆的后续策略造成困扰；又如，对电源的保障不到位，当某部分的供电故障时，会让整个定位系统瘫痪。
[0004]另外，现有技术对多个传感器之间的时间同步的处理方法单一，只提供PPS(Pulse Per Second，秒脉冲)加GPRMC的方式。在自动驾驶传感器配置数量越来越多的趋势下，无法提供足够的驱动能力和灵活性。同时，通信接口大多以串口为主，实际由于串口通信的可靠性较难控制，不适用车内总线。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本专利技术提供了一种矿用车辆的导航定位系统及应用该导航定位系统进行导航定位的方法。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种矿用车辆的导航定位方法，包括以下步骤：
[0007]将第一天线接收模块和第二天线接收模块与第一射频信号处理模块和第二射频信号处理模块分别连接以形成两路并行的射频信号处理电路；
[0008]将所述第一射频信号处理模块和第二射频信号处理模块分别与第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块连接，以将经射频信号处理电路得到的两路卫星导航信号分别输入第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块进行信号处理；
[0009]将第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块以及惯性测量模块分别与可编程片上系统连接；
[0010]通过可编程片上系统根据第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块的输出结果以及两个天线基线向量计算出两个天线的方位角和俯仰角从而确定出航向并同时根据差分技术抵消公共误差部分；
[0011]由所述第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块输出的PPS信号进行逻辑与运算确定可编程片上系统输出的PPS信号，对齐第一GNSS定位模块输出的第一GNSS信号和第二GNSS定位模块输出的第二GNSS信号的时钟信号以弥补第一GNSS信号和第二GNSS信号的时信号差。
[0012]在一些实施例中，所述可编程片上系统输出的PPS信号并发为多路，用于分别匹配预设的多路时间同步的车载传感器。
[0013]在一些实施例中，所述导航定位方法还包括设置多路对外通信接口和协议串口。
[0014]在一些实施例中，所述导航定位方法还包括提供两路用于通知关联车辆电子控制单元定位系统故障的硬线输出接口和一路用于当关联车辆电子控制单元故障时通知导航定位系统的硬线输入接口以及一路用于提示主电源故障的硬线信号输出接口。
[0015]在一些实施例中，所述可编程片上系统包括微处理器和可编程门阵列，所述微处理器用于处理所述导航定位系统的对外通信和协议传输，可编程门阵列用于处理导航定位数据的计算，
[0016]所述可编程门阵列分别与第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块连接以处理矿用车辆的位置数据，所述可编程门阵列与惯性测量模块连接以处理矿用车辆的加速度和角速度数据。
[0017]在一些实施例中，所述可编程门阵列与所述第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块通过UART协议通信。
[0018]在一些实施例中，所述可编程门阵列与所述惯性测量模块通过SP I接口连接。
[0019]在一些实施例中，所述可编程片上系统的可编程门阵列完成所接收到的GNSS定位和定向数据的解算、矫正、融合以及坐标系的变换。
[0020]在一些实施例中，所述GNSS定位和定向数据构成两个GNSS坐标向量，将两个分别用于描述GNSS信号的两个坐标向量输入可编程门阵列，由可编程门阵列对相应的GNSS信号进行计算得出定位和定向数据，同时两路GNSS定位和定向数据进行矫正，然后对矫正后的两路GNSS定位和定向数据进行融合。
[0021]在一些实施例中，所述融合采用对两路GNSS信号进行差分处理方式并由可编程门阵列执行坐标系变换的任务。
[0022]本专利技术所述矿用车辆的导航定位系统，通过组合双GNSS模块和IMU模块，融合两路GNSS和一路IMU的数据，使车辆的导航定位更精准。同时利用可编程片上系统并行计算两路GNSS定位数据和一路IMU数据，提高计算效率，降低车辆定位的处理延迟，从而进一步提升车辆定位的整体可靠性，提升车辆的功能安全等级。
附图说明
[0023]本专利技术的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]图1是本专利技术实施例所述的矿用车辆的导航定位系统的框架结构示意图；
[0025]图2是本专利技术实施例所述的矿用车辆的导航定位系统的原理结构图；
[0026]图3为本专利技术实施例所述的矿用车辆的导航定位方法的流程示意图。
具体实施方式
[0027]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。
[0028]为更清楚的阐述本专利技术所保护方案的内容，首先对本专利技术实施例涉及的术语作以下解释说明：
[0029]GNSS(Global Navigation Satellite System)全球导航卫星系统，用于定位物体的位置。
[0030]IMU(Inertial Measurement Unit)惯性测量单元，主要用于测量物体XYZ三轴的姿态角或角速率以及加速度。
[0031]FPGA(Field Programmable Gate Array)现场可编程逻辑门阵列，是专用于集成电路的一种半定制电路，其包括可编程输入输出单元、可配置逻辑块、数字时钟管理模块、嵌入式块RAM、布线资源、内嵌专用硬核、底层内嵌功能单元等基本模块。
[0032]SPI(Serial Peripheral Interface)串行外设接口,是一种同步串行数据传输标准，用于保证主机以及和主机通过SPI接口连接的多个从机具有相同的时钟信号。
[0033]PPS(Pulse Per Second)秒脉冲，表示每秒多少个脉冲信号，用于指示整秒的时刻，通常用PPS的上升沿标示，为了提高信号收发的时间精度，采用PPS来标识整秒时刻。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用车辆的导航定位方法，包括以下步骤：将第一天线接收模块和第二天线接收模块与第一射频信号处理模块和第二射频信号处理模块分别连接以形成两路并行的射频信号处理电路；将所述第一射频信号处理模块和第二射频信号处理模块分别与第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块连接，以将经射频信号处理电路得到的两路卫星导航信号分别输入第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块进行信号处理；将第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块以及惯性测量模块分别与可编程片上系统连接；通过可编程片上系统根据第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块的输出结果以及两个天线基线向量计算出两个天线的方位角和俯仰角从而确定出航向并同时根据差分技术抵消公共误差部分；由所述第一GNSS定位模块和第二GNSS定位模块输出的PPS信号进行逻辑与运算确定可编程片上系统输出的PPS信号，对齐第一GNSS定位模块输出的第一GNSS信号和第二GNSS定位模块输出的第二GNSS信号的时钟信号以弥补第一GNSS信号和第二GNSS信号的时信号差。2.根据权利要求1所述的矿用车辆的导航定位方法，其特征在于，所述可编程片上系统输出的PPS信号并发为多路，用于分别匹配预设的多路时间同步的车载传感器。3.根据权利要求1所述的矿用车辆的导航定位方法，其特征在于，所述导航定位方法还包括设置多路对外通信接口和协议串口。4.根据权利要求1所述的矿用车辆的导航定位方法，其特征在于，所述导航定位方法还包括提供两路用于通知关联车辆电子控制单元定位系统故障的硬线输出接口和一路用于当关联车辆电子控制单元故障时通知导航定位系统的硬线输入接...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢意，刘志勇，冯冲，蒋先尧，明道鹏，
申请(专利权)人：北京路凯智行科技有限公司，
类型：发明
国别省市：