CN207832202U - 一种低成本组合导航*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低成本组合导航***，包括单片机、轮速传感器、卫星定位模块、惯性导航模块和晶振模块，轮速传感器、卫星定位模块、惯性导航模块和晶振模块分别与单片机连接；晶振模块向单片机输出时钟信号，单片机根据时钟信号向轮速传感器输出时钟同步指令，使单片机与轮速传感器的时钟同步；轮速传感器感测轮速并形成轮速数据包，单片机通过轮速传感器采集轮速数据包，单片机根据时钟信号从卫星定位模块采集卫星定位数据包，单片机根据时钟信号从惯性导航模块采集惯性导航数据包。本实用新型的优点和有益效果在于：极大的降低了制造成本、减少了占用空间，并且降低了低成本组合导航***的整体功耗，提高了低成本组合导航***的运行速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及定位和导航领域，特别涉及一种低成本组合导航***。
背景技术
导航***通常是一些基础功能的集合,包括:“定位”、“目的地选择”、“路径计算”和“路径指导”，现有的多数导航***的数据源较为单一，如卫星定位导航***或惯性导航***，使得其导航的精准度较差；因此，人们发明了组合导航***，由于组合导航***是将两种或两种以上的导航设备组合在一起的，如将卫星定位导航***和惯性导航***组合为一体以解决导航定位、运动控制、设备标定对准等问题的信息综合***，具有高精度、高可靠性、高自动化程度的优点；
但是组合导航***由于需要使用复杂的电路和算法使多种导航设备其结合到一起，如：采用FPGA和DSP，并将其分别用于多源数据高速同步采集和组合导航算法计算，使得现有的组合导航***具有制造成本高、尺寸大、功耗大等缺点，因此限制了卫星/光纤惯性组合导航的应用，除了在军用领域使用外，在民用领域较少应用。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种低成本组合导航***。本技术方案的单片机根据时钟信号向轮速传感器输出时钟同步指令，确保了单片机与轮速传感器的时钟同步，单片机又根据时钟信号采集卫星定位数据包和惯性导航数据包，确保了单片机采集卫星定位数据包、惯性导航数据包和轮速数据包的过程的时钟是同步的，进而为单片机采用分时操作分别对卫星定位数据包、惯性导航数据包和轮速数据包进行采集提供了保证，使得组合导航只使用一台单片机即可同时采集多个数据包的目的，极大的降低了制造成本、减少了占用空间，并且降低了低成本组合导航***的整体功耗；同时，通过采用DMA控制器降低了处理器的负担，提高了低成本组合导航***的运行速度。
本实用新型中的一种低成本组合导航***，包括单片机、轮速传感器、卫星定位模块、惯性导航模块和晶振模块，所述轮速传感器、卫星定位模块、惯性导航模块和晶振模块分别与所述单片机连接；
所述晶振模块向所述单片机输出时钟信号，所述单片机根据时钟信号向所述轮速传感器输出时钟同步指令，使所述单片机与轮速传感器的时钟同步；
所述轮速传感器感测轮速并形成轮速数据包，所述单片机通过所述轮速传感器采集轮速数据包，所述单片机根据时钟信号从所述卫星定位模块采集卫星定位数据包，所述单片机根据时钟信号从所述惯性导航模块采集惯性导航数据包。
上述方案中，所述单片机为ARM单片机。
上述方案中，所述单片机包括处理器、内存模块、DMA控制器、中断器、定时器；
所述处理器具有I/O端口，所述处理器通过I/O端口分别与所述内存模块、DMA控制器、中断器、定时器连接；
所述DMA控制器具有串行端口，所述DMA控制器通过串行端口分别与所述轮速传感器、卫星定位模块和惯性导航模块连接；
所述DMA控制器与所述内存模块连接；所述中断器还与所述DMA控制器连接，所述定时器与所述晶振模块连接。
上述方案中，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述单片机、轮速传感器、卫星定位模块和惯性导航模块连接，为所述单片机、轮速传感器、卫星定位模块和惯性导航模块提供电能。
上述方案中，还包括通讯模块，所述通讯模块与所述处理器连接，所述处理器通过通讯模块与外部设备进行通讯交互。
上述方案中，所述惯性导航模块为光纤惯性导航***。
本实用新型的优点和有益效果在于：本实用新型提供一种低成本组合导航***，极大的降低了制造成本、减少了占用空间，并且降低了低成本组合导航***的整体功耗；同时，通过采用DMA控制器降低了处理器的负担，提高了低成本组合导航***的运行速度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一种低成本组合导航***的结构示意框图。
图中：1、单片机 2、轮速传感器 3、卫星定位模块
4、惯性导航模块 5、晶振模块 6、电源模块
7、通讯模块 11、处理器 12、内存模块
13、DMA控制器 14、中断器 15、定时器
16、I/O端口 17、串行端口
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型是一种低成本组合导航***，包括单片机1、轮速传感器2、卫星定位模块3、惯性导航模块4和晶振模块5，轮速传感器2、卫星定位模块3、惯性导航模块4和晶振模块5分别与单片机1连接；
晶振模块5向单片机1输出时钟信号，单片机1根据时钟信号向轮速传感器2输出时钟同步指令，使单片机1与轮速传感器2的时钟同步；
轮速传感器2感测轮速并形成轮速数据包，单片机1通过轮速传感器2采集轮速数据包，单片机1根据时钟信号从卫星定位模块3采集卫星定位数据包，单片机1根据时钟信号从惯性导航模块4采集惯性导航数据包。
上述技术方案的工作原理是：单片机1根据时钟信号向轮速传感器2输出时钟同步指令，确保了单片机1与轮速传感器2的时钟同步，单片机1又根据时钟信号采集卫星定位数据包和惯性导航数据包，确保了单片机1采集卫星定位数据包、惯性导航数据包和轮速数据包的过程的时钟是同步的，进而保证了单片机1可采用分时操作分别对卫星定位数据包、惯性导航数据包和轮速数据包进行采集，使得组合导航只使用一台单片机1即可同时采集多个数据包的目的，极大的降低了制造成本、减少了占用空间，并且降低了低成本组合导航***的整体功耗。
优选的，单片机1为ARM单片机。
进一步的，单片机1包括处理器11、内存模块12、DMA控制器13、中断器14、定时器15；
处理器11具有I/O端口16，处理器11通过I/O端口16分别与内存模块12、DMA控制器13、中断器14、定时器15连接；
DMA控制器13具有串行端口17，DMA控制器13通过串行端口17分别与轮速传感器2、卫星定位模块3和惯性导航模块4连接；
DMA控制器13与内存模块12连接；中断器14还与DMA控制器13连接，定时器15与晶振模块5连接。
通过采用DMA控制器13以降低处理器11的负担，提高了低成本组合导航***的运行速度。
DMA控制器13从轮速传感器2、卫星定位模块3和惯性导航模块4分别获取轮速数据包、卫星定位数据包和惯性导航数据包，并将轮速数据包、卫星定位数据包和惯性导航数据包输出至内存模块12后，向处理器11输出反馈信号；
其中，惯性导航模块4是每1毫秒生成一包惯性导航数据包，轮速传感器2的数据是每10毫秒生成一包轮速数据包，卫星定位导航是1000毫秒生成一包卫星定位数据包；
ARM单片机的最小时间段为0.1毫秒；因此在以ARM单片机的最小时间段为基础，单片机1以最小时间段作为时间片，并将时间片存入中断器14内；处理器11内存有轮速采集程序、卫星定位采集程序和惯性导航采集程序并通过以下方式进行分时操作：
处理器11执行轮速采集程序，并通过DMA控制器13从轮速传感器2采集轮速数据包，并储存至内存模块12，当轮速采集程序执行完一个时间片后，中断器14控制处理器11终止轮速采集程序，而执行卫星定位采集程序；
处理器11执行卫星定位采集程序，并通过DMA控制器13从卫星定位模块3采集卫星定位数据包，并储存至内存模块12，当卫星定位采集程序执行完一个时间片后，并储存至内存模块12，中断器14控制处理器11终止卫星定位采集程序，而执行惯性导航采集程序；
处理器11执行惯性导航采集程序，并通过DMA控制器13从惯性导航模块4采集惯性导航数据包，当惯性导航采集程序执行完一个时间片后，中断器14控制处理器11终止惯性导航采集程序，而执行轮速采集程序；
轮速采集程序、卫星定位采集程序和惯性导航采集程序在处理器11内按照上述分时操作过程周而复始的执行，直至在1000毫秒内采集1000个惯性导航数据包，100个轮速数据包和1个卫星定位数据包，
处理器11对1000个惯性导航数据包，100个轮速数据包和1个卫星定位数据包进行运算，并分别获得惯性导航运算结果、轮速运算结果和卫星定位运算结果，处理器11再将惯性导航运算结果、轮速运算结果和卫星定位运算结果进行加权平均，获得最终导航结果；提高了导航的准确度。
可选的，单片机1还可以ARM单片机最小时间段的整数倍时间作为时间片。
优选的，还包括电源模块6，电源模块6分别与单片机1、轮速传感器2、卫星定位模块3和惯性导航模块4连接，为单片机1、轮速传感器2、卫星定位模块3和惯性导航模块4提供电能。
优选的，还包括通讯模块7，通讯模块7与处理器11连接，处理器11通过通讯模块7与外部设备进行通讯交互。
优选的，所述惯性导航模块4为光纤惯性导航***。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种低成本组合导航***，其特征在于，包括单片机、轮速传感器、卫星定位模块、惯性导航模块和晶振模块，所述轮速传感器、卫星定位模块、惯性导航模块和晶振模块分别与所述单片机连接；
所述晶振模块向所述单片机输出时钟信号，所述单片机根据时钟信号向所述轮速传感器输出时钟同步指令，使所述单片机与轮速传感器的时钟同步；
所述轮速传感器感测轮速并形成轮速数据包，所述单片机通过所述轮速传感器采集轮速数据包，所述单片机根据时钟信号从所述卫星定位模块采集卫星定位数据包，所述单片机根据时钟信号从所述惯性导航模块采集惯性导航数据包。
2.根据权利要求1所述的一种低成本组合导航***，其特征在于，所述单片机为ARM单片机。
3.根据权利要求1所述的一种低成本组合导航***，其特征在于，所述单片机包括处理器、内存模块、DMA控制器、中断器、定时器；
所述处理器具有I/O端口，所述处理器通过I/O端口分别与所述内存模块、DMA控制器、中断器、定时器连接；
所述DMA控制器具有串行端口，所述DMA控制器通过串行端口分别与所述轮速传感器、卫星定位模块和惯性导航模块连接；
所述DMA控制器与所述内存模块连接；所述中断器还与所述DMA控制器连接，所述定时器与所述晶振模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种低成本组合导航***，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述单片机、轮速传感器、卫星定位模块和惯性导航模块连接，为所述单片机、轮速传感器、卫星定位模块和惯性导航模块提供电能。
5.根据权利要求3所述的一种低成本组合导航***，其特征在于，还包括通讯模块，所述通讯模块与所述处理器连接，所述处理器通过通讯模块与外部设备进行通讯交互。
6.根据权利要求1所述的一种低成本组合导航***，其特征在于，所述惯性导航模块为光纤惯性导航***。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201721800626.6U CN207832202U (zh) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 一种低成本组合导航*** |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201721800626.6U CN207832202U (zh) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 一种低成本组合导航*** |
Publications (1)
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| CN207832202U true CN207832202U (zh) | 2018-09-07 |
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Family Applications (1)
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| CN (1) | CN207832202U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109343095A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-02-15 | 众泰新能源汽车有限公司 | 一种车载导航车辆组合定位装置及其组合定位方法 |
| CN111856062A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-30 | 安徽海博智能科技有限责任公司 | 一种轮速传感器***、无人驾驶矿车及控制方法 |
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2017
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| CN109343095B (zh) * | 2018-11-15 | 2020-09-01 | 众泰新能源汽车有限公司 | 一种车载导航车辆组合定位装置及其组合定位方法 |
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