发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述问题,本发明提供了一种基于北斗卫星的定位定向设备,包括:
外壳,其内部集成有电源模块、接收模块、MEMS模块、数据传输模块;
其中,对接收模块获取的移动物体的第一定位定向数据和MEMS模块获取的移动物体的第二定位定向数据进行处理,获得修正后的定位定向数据,并通过数据传输模块输出;
所述外壳的底部设有第一连接组件,所述第一连接组件与待安装件上的第二连接组件拆卸连接。
优选的是,还包括:磁力计,用于获取移动物体的地磁数据;
所述MEMS模块获取的移动物体的第一定位定向数据通过地磁数据进行初始修正。
优选的是,修正后的定位定向数据的获得包括:
采集第一定位定向数据和第二定位定向数据,判断第一定位定向数据是否进行初始修正,若否,则重新获取第一定位定向数据,若是,则判断第二定位定向数据是否有效;
若第二定位定向数据有效,则进行修正更新,若第二定位定向数据无效,则进行预测更新;
将经过修正更新后的第一定位定向数据和第二定位定向数据,或,预测更新后的第一定位定向数据进行误差信息反馈,通过反馈的误差信息进行修正,获得修正后的定位定向数据。
优选的是,所述外壳包括:密封连接的下壳体和上壳体;所述数据传输模块的数据接口伸出外壳的一侧设置。
优选的是,所述下壳体包括:
底板,所述底板的上方设有侧围板;
连接块,设置在底板的下方,所述连接块的底面设有插接孔,所述第一连接组件设置在插接孔的侧壁上,所述第二连接组件的顶端***至插接孔内,并与第一连接组件卡接。
优选的是,所述侧围板内设有空腔,所述空腔与插接孔连通;
所述第二连接组件远离插接孔的一端用于通入冷却流体,所述冷却流体能够通过第二连接组件进入至空腔内。
优选的是,所述插接孔的侧壁上设有两个安装孔,所述第一连接组件设置在安装孔处;
所述第一连接组件包括:
螺柱,所述安装孔远离插接孔的一端内设有内螺纹,所述螺柱与内螺纹连接;
卡接块,滑动连接在安装孔内;所述安装孔的内壁上对称设有两个滑槽,所述卡接块上设有与滑槽对应的滑块;
第一弹簧,连接在螺柱和卡接块之间;
所述卡接块远离第一弹簧的一端的端面为竖直的平面,底面为倾斜面,顶面与平面之间设有倒角。
优选的是,所述第二连接组件包括:
卡接柱,其顶端设有用于与卡接块卡接的弧形头,卡接柱的中部外侧设有限位环,位于限位环下方的卡接柱上设有外螺纹;所述弧形头的底面设有卡环;
所述卡接柱内设有通孔,所述通孔贯穿卡接柱和弧形头设置;
导向筒,活动套设在卡接柱的外侧,所述导向筒位于限位环和弧形头之间;所述导向筒的顶面和底面均为与卡接块的倾斜面对应的导向面;所述倒角与导向面相对应;所述卡环与卡接柱之间形成的空间区域能够使导向筒的顶端***,且***后的卡环的底面与导向筒上方的导向面之间的最大距离,小于卡接块远离第一弹簧一端的端面在竖直方向上的距离;
旋拧件,套设在卡接柱的外侧,且位于限位环的下方;所述旋拧件上设有使卡接柱穿过的第一圆孔,所述第一圆孔的上方设有与限位环对应的第二圆孔,所述第一圆孔的内侧壁上对称设有两个凸块,所述卡接柱的外侧壁上设有与凸块对应的限位槽。
优选的是,位于所述弧形头上方的空腔内设有固定板,所述固定板和弧形头之间设有第二弹簧。
优选的是,所述连接块至少设置两个,其中,一个连接块对应的卡接柱用于通入冷却流体。
相比现有技术,本发明至少包括以下有益效果:
本发明所述的基于北斗卫星的定位定向设备,数据传输模块可以采用多种接口形式与外部设备连接;还可设置WIFI模块和蓝牙模块,用于与外部设备通讯连接,以通过外部设备对定位定向设备进行配置,提升配置的便利性;
本发明的定位定向设备通过接收模块和MEMS模块同时获取数据,并且将两者获取的定位定向数据进行修正处理后再输出,提升定位定向的精度;
为了提升定位定向设备安装的便利性,通过外壳底部的第一连接组件与待安装件上的第二连接组件可拆卸连接,便于定位定向设备和待安装件的连接和安装,第二连接组件可预先安装在待安装件上,在需要将定位定向设备拆下更换或维修时,仅需要将第一连接组件和第二连接组件进行拆卸即可,提升定位定向设备拆装的便利性。
本发明所述的基于北斗卫星的定位定向设备,本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示,本发明提供了一种基于北斗卫星的定位定向设备,包括:
外壳,其内部集成有电源模块、接收模块、MEMS模块、数据传输模块;
其中,对接收模块获取的移动物体的第一定位定向数据和MEMS模块获取的移动物体的第二定位定向数据进行处理,获得修正后的定位定向数据,并通过数据传输模块输出;
其中的第一定位定向数据和第二定位定向数据均包括移动物体的位置、方向以及姿态数据;
所述外壳的底部设有第一连接组件3,所述第一连接组件3与待安装件5上的第二连接组件4拆卸连接。
电源模块用于为整个定位定向设备提供电量;接收模块用于接收北斗卫星的信号,以获得移动物体的第一定位定向数据;MEMS(微机电***)模块是一种高精度、高可靠性的惯性导航***,采用微机电***(MEMS)技术,将加速度计和陀螺仪集成在一起,实现对物体运动状态的测量和跟踪;数据传输模块用于将修正后的定位定向数据输出,数据传输模块可连接外部设备(如显控设备),以将数据显示出来,另外,数据传输模块可以采用多种接口形式与外部设备连接;还可设置WIFI模块和蓝牙模块,用于与外部设备通讯连接,以通过外部设备对定位定向设备进行配置,提升配置的便利性;
本发明的定位定向设备通过接收模块和MEMS模块同时获取数据,并且将两者获取的定位定向数据进行修正处理后再输出,提升定位定向的精度;
为了提升定位定向设备安装的便利性,通过外壳底部的第一连接组件3与待安装件5上的第二连接组件4可拆卸连接,便于定位定向设备和待安装件5的连接和安装,待安装件5即为需要安装定位定向设备的船舶和车辆等设备的安装部分,第二连接组件4可预先安装在待安装件5上,然后,在需要将定位定向设备拆下更换或维修时,仅需要将第一连接组件3和第二连接组件4进行拆卸即可,提升定位定向设备拆装的便利性。
在一个实施例中,还包括:磁力计,用于获取移动物体的地磁数据;
磁力计用于测试磁场强度和方向,修正定位设备的方位,磁力计的原理跟指南针原理类似,可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角;
所述MEMS模块获取的移动物体的第一定位定向数据通过地磁数据进行初始修正。
为了提升MEMS模块获取的第一定位定向数据的精确度,通过磁力计对其进行初始修正。
在一个实施例中,修正后的定位定向数据的获得包括:
采集第一定位定向数据和第二定位定向数据,判断第一定位定向数据是否进行初始修正,若否,则重新获取第一定位定向数据,若是,则判断第二定位定向数据是否有效;
若第二定位定向数据有效,则进行修正更新,若第二定位定向数据无效,则进行预测更新;
将经过修正更新后的第一定位定向数据和第二定位定向数据,或,预测更新后的第一定位定向数据进行误差信息反馈,通过反馈的误差信息进行修正,获得修正后的定位定向数据。
本发明的定位定向设备通过卡尔曼滤波器对MEMS模块和接收模块获取的数据进行处理,以降低误差,提升定位精度;
卡尔曼滤波器有修正更新和预测更新两个部分,修正更新针对的是第一定位定向数据和第二定位定向数据,预测更新针对的是第一定位定向数据,这是由于有时接收模块不能接收到北斗卫星的信号,这时主要由MEMS模块进行定位定向;
在卡尔曼滤波器采集第一定位定向数据时,需要判断其是否经过了初始修正,也就是卡尔曼滤波器仅采集经过初始修正后的第一定位定向数据;
对第一定位定向数据和第二定位定向数据进行修正时,同时引入获得的误差信息,对两个定位定向数据中误差小的赋予较大权重,误差大的赋予较小权重,经过计算更新获得修正后的定位定向数据;对第一定位定向数据进行预测时,引入获得的误差信息进行更新,获得修正后的定位定向数据。
如图2所示,在一个实施例中,所述外壳包括:密封连接的下壳体1和上壳体2;所述数据传输模块的数据接口伸出外壳的一侧设置。
数据传输模块的数据接口用于与外部设备进行连接,进行数据的传输;下壳体1内用于安装所有模块,然后将上壳体2密封安装在下壳体1的上方,保证外壳的密封性。
如图2和图3所示,在一个实施例中,所述下壳体1包括:
底板110,所述底板110的上方设有侧围板120;
连接块130,设置在底板110的下方,所述连接块130的底面设有插接孔131,所述第一连接组件3设置在插接孔131的侧壁上,所述第二连接组件4的顶端***至插接孔131内,并与第一连接组件3卡接。
第二连接组件4可以预先安装在待安装件5上,然后安装外壳时,将插接孔131与第二连接组件4对应插接,则第二连接组件4则与第一连接组件3卡接,安装方便。
如图1所示,在一个实施例中,所述侧围板120内设有空腔121,所述空腔121与插接孔131连通;
所述第二连接组件4远离插接孔131的一端用于通入冷却流体,所述冷却流体能够通过第二连接组件4进入至空腔121内。
由于电源模块容易发热,如不及时散热容易影响设备的使用,为了提升定位定向设备使用的稳定性,在侧围板120内设置空腔121,空腔121贯穿侧围板120的一周设置,且空腔121与插接孔131为连通状态,可以从第二连接组件4远离插接孔131的一端通入冷却流体,然后冷却流体进入至空腔121内,然后冷却流体从与空腔121连接的另一个或两个第二连接组件4的端部排出,冷却流体可以是冷却水或气流等,优选为气流,这样,第二连接组件4远离插接孔131的一端可以通过风扇将外部的气体导入,使得气体能够集中进入至空腔121内将下壳体1内部的热量带走进行冷却,保证设备使用的稳定性。
如图4所示,在一个实施例中,所述插接孔131的侧壁上设有两个安装孔,所述第一连接组件3设置在安装孔处;
所述第一连接组件3包括:
螺柱310,所述安装孔远离插接孔131的一端内设有内螺纹,所述螺柱310与内螺纹连接;
卡接块320,滑动连接在安装孔内;所述安装孔的内壁上对称设有两个滑槽,所述卡接块320上设有与滑槽对应的滑块;
第一弹簧330,连接在螺柱310和卡接块320之间;
如图5所示,所述卡接块320远离第一弹簧330的一端的端面为竖直的平面321,底面为倾斜面322,顶面与平面321之间设有倒角323。
螺柱310通过内螺纹固定在安装孔的端部,卡接块320在第一弹簧330的弹性推力作用下,位于安装孔远离螺柱310的一端,卡接块320通过滑槽和滑块在安装孔内滑动。
如图4-图8所示,进一步地,所述第二连接组件4包括:
卡接柱410,其顶端设有用于与卡接块320卡接的弧形头420,卡接柱410的中部外侧设有限位环430,位于限位环430下方的卡接柱410上设有外螺纹;所述弧形头420的底面设有卡环421;
所述卡接柱410内设有通孔,所述通孔贯穿卡接柱410和弧形头420设置;
导向筒440,活动套设在卡接柱410的外侧,所述导向筒440位于限位环430和弧形头420之间;所述导向筒440的顶面和底面均为与卡接块320的倾斜面322对应的导向面441;所述倒角323与导向面441相对应;所述卡环421与卡接柱410之间形成的空间区域450能够使导向筒440的顶端***;且***后的卡环421的底面与导向筒440上方的导向面441之间的最大距离,小于卡接块320远离第一弹簧330一端的端面在竖直方向上的距离;
旋拧件460,套设在卡接柱410的外侧,且位于限位环430的下方;所述旋拧件460上依次设有第一圆孔461、以及与限位环430对应的第二圆孔462,第一圆孔461的内侧壁上设有两个凸块463,所述卡接柱410的外侧壁上设有与凸块463对应的限位槽411。
进一步地,位于所述弧形头420上方的空腔121内设有固定板6,所述固定板6和弧形头420之间设有第二弹簧7。
在待安装件5上安装第二连接组件4时,待安装件5优选为板体,板体上预先开设有与卡接柱410的外螺纹对应的螺纹孔,然后,将旋拧件460对应套接在卡接柱410的外部,具体是将旋拧件460的两个凸块463***至卡接柱410的两个限位槽411内,使得旋拧件460仅能够沿着轴向滑动,并且与卡接柱410同步旋转,所以,可通过旋转旋拧件460将卡接柱410安装在待安装件5上,旋拧件460优选为圆形,也可在其周向的一侧设置便于旋拧的杆,增加旋转力臂;
卡接柱410安装到位后,卡接柱410上的限位环430对应放置在第二圆孔462内,限位环430与第二圆孔462和第一圆孔461形成的台阶面接触,导向筒440在其自身重力作用下,其底端与限位环430的顶面接触;由此,完成第二连接组件4的安装;
然后,将外壳与待安装件5连接,如图4所示,将插接孔131与卡接柱410相对应插接,则弧形头420的顶面首先与卡接块320的倾斜面322接触,并将卡接块320向安装孔内部推入,使得第一弹簧330压缩,当弧形头420完全穿过卡接块320所在位置处时,卡接块320在第一弹簧330的弹性回复作用力下伸出,则卡接块320端部的竖直的平面321与卡接柱410的外表面接触,卡接块320的顶面与卡环421的底面接触,由于顶面是平面,所以卡接块320与卡环421稳定卡接;可以在连接块130的底面设置弹性垫,保证连接的稳定性;
另外,在第二弹簧7的作用下,能够对卡接柱410形成抵接作用力,从而保证卡接柱410与待安装件5连接的稳定性。
在需要对定位定向设备进行更换或维修时,如图6所示,仅需要反向转动旋拧件460,则会带动卡接柱410同步旋转,使得卡接柱410旋转向上移动,则导向筒440在限位环430的限位作用下,也随着向上移动,导向筒440上方的导向面441会与卡接块320的倾斜面322接触,并对卡接块320形成推动作用力,由此导向筒440会穿过卡接块320向上移动,从而使得导向筒440下方的导向面441与倒角323接触,卡接块320的端面再次与卡接柱410的外表面接触;当多个连接块130上的第二连接组件4均达到可拆卸状态时,用外力将外壳向上提起,则卡接块320在导向筒440和卡环421的连续抵接作用下,不会阻碍卡接柱410与插接孔131脱离,并且在第二弹簧7对卡接柱410和固定板6的推力作用下,能够使得提升两者的脱离速度,并且图6中的卡环421的底面与导向筒440上方的导向面441之间的最大距离,小于卡接块320远离第一弹簧330一端的端面在竖直方向上的距离,防止卡接块320余卡环421再次形成卡接,保证拆卸的便捷性,如此可将定位定向设备从待安装件5上便利拆卸下来;
通过上述设计,在保证定位定向设备安装稳定性的同时,保证了定位定向设备安装和拆卸的便捷性,便于定位定向设备的拆装和维修,且不需要借助外部工具。
进一步地,所述连接块130至少设置两个,其中,一个连接块130对应的卡接柱410用于通入冷却流体。
在卡接柱410远离第一连接组件3的端部可设置有风扇,风扇用于将冷却流体导入,或者,在卡接柱410的此端部朝向设备的移动方向,并将此端部处连接喇叭状的导流罩,这样,随着设备的移动,迎面的气流会从导流罩进入至卡接柱410内,然后气流经过空腔121后,由另外两个未设置导流罩的卡接柱410的通孔排出,实现自然的散热循环。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。