本發(fā)明屬于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其涉及一種一體化GNSS測(cè)量設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System)的發(fā)展，GNSS設(shè)備被廣泛應(yīng)用與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、橋梁、建筑等領(lǐng)域中。這里所說(shuō)的GNSS設(shè)備即為RTK(Real-time kinematic實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法)產(chǎn)品，通過(guò)實(shí)時(shí)獲取衛(wèi)星系統(tǒng)的載波相位觀測(cè)值后，再通過(guò)嵌入在RTK產(chǎn)品中的相應(yīng)算法調(diào)制解調(diào)后得到測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三位定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)的定位精度。RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過(guò)電臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)或其他數(shù)據(jù)鏈路的模式將其所得到的觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)鏈接收來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合移動(dòng)站自身采集的衛(wèi)星系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，輸出厘米級(jí)精度定位結(jié)果。移動(dòng)站從接收數(shù)據(jù)到輸出結(jié)果的過(guò)程歷時(shí)不足一秒鐘。

傳統(tǒng)的RTK設(shè)備之所以能達(dá)到厘米級(jí)精度定位結(jié)果，是因?yàn)椴捎昧藝?guó)外高精度GNSS板卡。國(guó)外板卡具有精度高，穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是其成本較高，技術(shù)復(fù)雜。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)RTK的相關(guān)功能，還需另外制作一塊RTK數(shù)據(jù)板。即，傳統(tǒng)的RTK產(chǎn)品至少具有兩塊PCB數(shù)據(jù)板，一塊為GNSS板卡，一塊為RTK數(shù)據(jù)板。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)以及通信射頻等技術(shù)越來(lái)越發(fā)達(dá)，國(guó)內(nèi)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高精度板卡的制造和生產(chǎn)。同時(shí)，隨著微電子等技術(shù)的發(fā)展，電子元器件越來(lái)越小，功能也越來(lái)越強(qiáng)大。這就允許了工程師在同一塊相同體積的RTK數(shù)據(jù)板中集成GNSS板卡的功能和RTK的功能。

如圖1所示，傳統(tǒng)的RTK產(chǎn)品系統(tǒng)由電源系統(tǒng)、高精度GNSS板卡和RTK數(shù)據(jù)板組成，電源系統(tǒng)為整個(gè)RTK系統(tǒng)供電，高精度GNSS板卡和RTK數(shù)據(jù)板分別為兩個(gè)不同的PCB板通過(guò)板對(duì)板接插器件或者其他電路連接方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通信接口方式包括但是不限于串口、SPI等標(biāo)準(zhǔn)的通信接口。RTK數(shù)據(jù)板主要由CPU、存儲(chǔ)設(shè)備、人機(jī)交互模塊、通信模塊、傳感器以及外部接口等組成?？偠灾瑐鹘y(tǒng)的RTK系統(tǒng)由兩塊PCB電路板通過(guò)物理和電器連接而成。一塊為高精度GNSS板卡，一塊為RTK數(shù)據(jù)板。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種一體化GNSS測(cè)量設(shè)備，其能解決硬件成本高、集成度低和抗干擾能力差的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種一體化GNSS測(cè)量設(shè)備，包括FPGA芯片、ARM芯片、傳感器模塊、無(wú)線通信模塊、RTK處理器和依次電性連接的低噪放模塊、功率分配模塊、濾波器、混頻器和衛(wèi)星接收機(jī)芯片，所述衛(wèi)星接收機(jī)芯片、ARM芯片和RTK處理器均與FPGA芯片電性連接，所述傳感器模塊和無(wú)線通信模塊均與RTK處理器電性連接，且上述模塊都位于同一塊PCB板上；

所述FPGA芯片根據(jù)衛(wèi)星接收機(jī)芯片傳輸?shù)碾娦盘?hào)來(lái)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤捕獲以得到衛(wèi)星信息；

所述ARM芯片根據(jù)FPGA芯片跟蹤捕獲解調(diào)出來(lái)的衛(wèi)星信息進(jìn)行處理后得到定位結(jié)果信息，將處理得到的定位結(jié)果信息返回給FPGA芯片；

所述RTK處理器用于接收FPGA芯片傳輸?shù)亩ㄎ唤Y(jié)果信息。

優(yōu)選地，還包括SDRAM模塊，所述ARM芯片通過(guò)SDRAM模塊與FPGA芯片電連接。其進(jìn)一步公開了ARM芯片與FPGA芯片之間的連接方式。

優(yōu)選地，所述RTK處理器為Cortex-A5處理器。其進(jìn)一步公開了RTK處理器的型號(hào)。

優(yōu)選地，所述傳感器模塊為三軸加速度計(jì)。其進(jìn)一步公開了傳感器模塊的具體采用哪個(gè)傳感器。

優(yōu)選地，還包括音頻模塊，所述音頻模塊與RTK處理器電性連接。其進(jìn)一步公開了人與GNSS設(shè)備交互的方式。

優(yōu)選地，還包括一外部接口，所述外部接口與RTK處理器電性連接，所述RTK處理器通過(guò)該外部接口獲取一外部RTK系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息或者一PC機(jī)的系統(tǒng)升級(jí)信息。其進(jìn)一步公開了RTK處理器與外部進(jìn)行通信的方式。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明采用功耗處理器Cortex-A5作為RTK系統(tǒng)的處理器，功耗低，性能依然強(qiáng)勁，與傳統(tǒng)RTK系統(tǒng)相比，該一體化GNSS測(cè)量設(shè)備功耗明顯降低；采用三軸加速度計(jì)傳感器測(cè)量角度，取代對(duì)中桿上的物理氣泡，成本低廉，操作更加方便快捷；只采用一個(gè)電源供電系統(tǒng)即可滿足整個(gè)GNSS設(shè)備的正常工作，降低了成本；GNSS高精度板卡和RTK數(shù)據(jù)板共同制造與同一PCB中，降低制造成本的同時(shí)，提高了可靠性和穩(wěn)定性；GNSS高精度板卡和RTK數(shù)據(jù)板通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，如串口、SPI等相連，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、?zhǔn)確性。增加音頻功能；利用音頻喇叭和LED指示燈提示用戶的設(shè)置狀態(tài)和RTK工作的狀態(tài)，簡(jiǎn)單明了，易讀性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)的GNSS測(cè)量設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的一體化GNSS測(cè)量設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

如圖2所示，本實(shí)施例提供了一種一體化GNSS測(cè)量設(shè)備，包括FPGA芯片、ARM芯片、傳感器模塊、無(wú)線通信模塊、RTK處理器和依次電性連接的低噪放模塊、功率分配模塊、濾波器、混頻器和衛(wèi)星接收機(jī)芯片，無(wú)線所接收到的衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪放大后，經(jīng)過(guò)功率分配器進(jìn)行功率分配，再經(jīng)過(guò)濾波和混頻后形成三個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)八個(gè)頻段的GNSS信號(hào)進(jìn)入到8個(gè)衛(wèi)星接收機(jī)進(jìn)行解調(diào)；

所述衛(wèi)星接收機(jī)芯片、ARM芯片和RTK處理器均與FPGA芯片電性連接，所述傳感器模塊和無(wú)線通信模塊均與RTK處理器電性連接；衛(wèi)星接收機(jī)芯片與FPGA芯片直接通過(guò)SPI或其他標(biāo)準(zhǔn)電氣接口進(jìn)行通訊，F(xiàn)PGA芯片將定位結(jié)果通過(guò)串口或者其他標(biāo)準(zhǔn)的電氣接口傳輸給RTK處理器；所述FPGA芯片根據(jù)衛(wèi)星接收機(jī)芯片傳輸?shù)碾娦盘?hào)來(lái)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤捕獲以得到衛(wèi)星信息；所述ARM芯片根據(jù)FPGA芯片跟蹤捕獲解調(diào)出來(lái)的衛(wèi)星信息進(jìn)行處理后得到定位結(jié)果信息，將處理得到的定位結(jié)果信息返回給FPGA芯片；所述RTK處理器用于接收FPGA芯片傳輸?shù)亩ㄎ唤Y(jié)果信息。低噪放模塊、功率分配器、濾波器和衛(wèi)星接收機(jī)等射頻部分在PCB布局過(guò)程中，單獨(dú)布局，與ARM芯片、FPGA芯片以及RTK處理器等電路部分相隔離，在PCB的層疊結(jié)構(gòu)中，射頻部分的地與其他數(shù)字電路的地相互隔離，最后通過(guò)一個(gè)跨接在射頻部分和其他數(shù)字電路部分的電阻將射頻部分的地與數(shù)字電路的地相連通，形成一個(gè)參考平面，這樣能夠有效的控制EMI存在問(wèn)題對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成的影響。

所述RTK處理器為Cortex-A5處理器，采用低功耗Cortex-A5處理器，工作主頻在滿足RTK應(yīng)用的前提下，又能降低功耗。其功耗比傳統(tǒng)的RTK系統(tǒng)如以Corte-A8處理器為平臺(tái)的RTK，功耗更加低，低了將近300mW。采用該A5平臺(tái)處理器，不僅保證性能，而且延長(zhǎng)了RTK的工作時(shí)間；

該RTK測(cè)量設(shè)備還包括SDRAM模塊、音頻模塊和外部接口，所述ARM芯片通過(guò)SDRAM模塊與FPGA芯片電連接；所述音頻模塊、傳感器模塊、無(wú)線通信模塊和外部接口均與RTK處理器電性連接；所述RTK處理器通過(guò)該外部接口獲取一外部RTK系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息或者一PC機(jī)的系統(tǒng)升級(jí)信息；所述傳感器模塊為三軸重力加速度傳感器，其作為電子氣泡對(duì)中使用，用于替代RTK對(duì)中桿上的物理氣泡，用戶只要通過(guò)觀察手薄上的電子氣泡來(lái)進(jìn)行手動(dòng)對(duì)中即可，其中電子氣泡指的是三軸重力加速度傳感器通過(guò)計(jì)算其加速度得出的當(dāng)前的傾斜角度，并將其顯示在手薄處；手薄是指與設(shè)備進(jìn)行連接，具有電子顯示屏并且能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行操作的一種手持設(shè)備；音頻作為人機(jī)交互的一個(gè)重要的模塊，其主要作用是當(dāng)用戶通過(guò)按鍵對(duì)RTK測(cè)量設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，語(yǔ)音可以播報(bào)當(dāng)前操作的狀態(tài)包括但不限于靜態(tài)、移動(dòng)站、基準(zhǔn)站和相關(guān)設(shè)置內(nèi)容；外部接口用于與其他的RTK儀器進(jìn)行通信，與PC機(jī)進(jìn)行通信的接口，可通過(guò)外部接口對(duì)RTK測(cè)量設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)；通訊模塊用于RTK系統(tǒng)接收差分?jǐn)?shù)據(jù)鏈，用于進(jìn)行遠(yuǎn)程登錄服務(wù)器等，其包括但不限于GPRS模塊、電臺(tái)模塊等具有數(shù)據(jù)通信功能的電子模塊，無(wú)線通信模塊為WIFI模塊和藍(lán)牙模塊，其主要作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和命令設(shè)置，使用者通過(guò)手薄通過(guò)無(wú)線通信模塊與RTK測(cè)量設(shè)備進(jìn)行連接，然后對(duì)RTK測(cè)量設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，也可以通過(guò)這樣的方式，進(jìn)行差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸或者靜態(tài)數(shù)據(jù)采集等，存儲(chǔ)設(shè)備包括但是不限于EMMC、nandflash、norflash等具有存儲(chǔ)能力的存儲(chǔ)介質(zhì)，本發(fā)明的存儲(chǔ)設(shè)備為nandflash和內(nèi)存封裝于同一殼體的電子設(shè)備，簡(jiǎn)稱MCP，在工作的過(guò)程中該存儲(chǔ)設(shè)備的nandflash主要用于存儲(chǔ)RTK工作過(guò)程中的靜態(tài)數(shù)據(jù)；該RTK設(shè)備主要由電源模塊來(lái)進(jìn)行供電。

本發(fā)明是將原有的高精度GNSS板卡與RTK數(shù)據(jù)板集成至同一電路板上，其能夠有效的降低成本，但是GNSS板卡中的射頻電路其電磁干擾較大，結(jié)合在一起對(duì)RTK數(shù)據(jù)板存在電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)，雖然將兩者結(jié)合能夠有效的降低硬件成本，但是如果對(duì)EMI處理不好，則會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成比較大的影響，而本發(fā)明能夠很好的控制電磁干擾，使得兩者的結(jié)合更為的有效。

對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。