一種高精度車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車(chē)載導(dǎo)航領(lǐng)域，尤其涉及的是一種高精度車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星導(dǎo)航已給人們的生活帶來(lái)極大便利，汽車(chē)導(dǎo)航儀、手機(jī)導(dǎo)航軟件無(wú)不給人們的出行帶來(lái)很多幫助。隨著我國(guó)自主北斗(BD)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，未來(lái)會(huì)有更多衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品服務(wù)于人們的生活。但是目前消費(fèi)類(lèi)終端的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品在精度和可用性上存在很多不足，例如定位精度低、環(huán)境影響大(易受遮擋/干擾)。尤其在城市高樓林立的路上，車(chē)載導(dǎo)航儀很有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的定位錯(cuò)誤，高架橋下和立交橋路口等嚴(yán)苛環(huán)境下導(dǎo)航軟件往往無(wú)能為力，這些缺陷在我國(guó)目前的消費(fèi)類(lèi)市場(chǎng)尚可以被人們勉強(qiáng)接受(發(fā)達(dá)國(guó)家車(chē)載導(dǎo)航儀已經(jīng)多具備組合導(dǎo)航功能)，但這些性能缺陷使得現(xiàn)有車(chē)載導(dǎo)航模塊無(wú)法滿足智能交通領(lǐng)域等高端領(lǐng)域的要求。
[0003]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高精度車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)及方法，可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)于非差分衛(wèi)星導(dǎo)航定位更高精度的性能，且在衛(wèi)星信號(hào)弱或遮擋嚴(yán)重的情況下可持續(xù)提供穩(wěn)定、無(wú)縫的導(dǎo)航定位結(jié)果。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高精度車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)，包括雙饋點(diǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航天線，衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊和慣性導(dǎo)航模塊，還包括:與衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊和慣性導(dǎo)航模塊分別連接的組合導(dǎo)航模塊，用于當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊接收信號(hào)良好時(shí)，由衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊主導(dǎo)、慣性導(dǎo)航模塊輔助輸出定位定姿結(jié)果；還用于當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊接收信號(hào)較弱或無(wú)法接收衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，由慣性導(dǎo)航模塊主導(dǎo)持續(xù)輸出定位結(jié)果；衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊輸出的定位結(jié)果經(jīng)過(guò)慣性導(dǎo)航模塊檢驗(yàn)，自動(dòng)隔離較差的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果。
[0006]在所述的高精度車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，包括無(wú)線通信模塊，用于獲取差分改正數(shù)據(jù)和上報(bào)定位結(jié)果至外接終端或設(shè)備。
[0007]在所述的高精度車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，所述雙饋點(diǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航天線為雙饋點(diǎn)微帶天線或螺旋天線，所述雙饋點(diǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航天線用于接收電磁波微弱信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)供衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊的射頻前端攝取與處理。
[0008]在所述的高精度車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，所述衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊又包括: 與所述雙饋點(diǎn)天線連接的射頻電路，用于將接收到的電信號(hào)進(jìn)行放大、下變頻處理輸出中頻信號(hào)，所述中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字中頻信號(hào)并輸出；
與射頻電路連接的基帶處理模塊，用于根據(jù)接收到的數(shù)字中頻信號(hào)完成信號(hào)的載波解調(diào)、C/A碼解調(diào)和積分，得到積分值和定位所需的觀測(cè)量；
與基帶處理模塊連接的差分定位模塊，用于完成基帶處理模塊跟蹤環(huán)路的反饋并且進(jìn)行解算，根據(jù)CORS服務(wù)器發(fā)送的差分修正信息修正差分定位模塊輸出的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，得到高精度的位置、速度、時(shí)間信息。
[0009]在所述的高精度車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，所述慣性導(dǎo)航模塊包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)和慣性導(dǎo)航計(jì)算單元，所述慣性導(dǎo)航計(jì)算單元與三軸陀螺儀及三軸加速度計(jì)均電性連接。
[0010]在所述的高精度車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，所述無(wú)線通信模塊為藍(lán)牙模塊、wif1、3G、4G、GPRS、ZigBee中的一種或多種組合。
[0011]—種高精度車(chē)載導(dǎo)航定位方法，包括以下步驟:
A、衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊和慣性導(dǎo)航模塊輸出導(dǎo)航數(shù)據(jù)；
B、組合導(dǎo)航模塊，在當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊接收信號(hào)良好時(shí)，由衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊主導(dǎo)、慣性導(dǎo)航模塊輔助輸出定位定姿結(jié)果；還用于當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊接收信號(hào)較弱或無(wú)法接收衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，由慣性導(dǎo)航模塊主導(dǎo)持續(xù)輸出定位結(jié)果，衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊輸出的定位結(jié)果經(jīng)過(guò)慣性導(dǎo)航模塊檢驗(yàn)，自動(dòng)隔離較差的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果；
C、終端或設(shè)備通過(guò)無(wú)線通信的方式接收所述組合導(dǎo)航模塊輸出的導(dǎo)航定位結(jié)果并根據(jù)該定位結(jié)果輸出導(dǎo)航、定位數(shù)據(jù)。
[0012]本發(fā)明所提供的高精度車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)及方法，采用雙饋點(diǎn)天線、差分定位、融合衛(wèi)星導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，保證定位結(jié)果質(zhì)量，可通過(guò)無(wú)線通信與其他終端或設(shè)備進(jìn)行連接，其他終端或設(shè)備通過(guò)無(wú)線通信接收到組合導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)后可結(jié)合地圖進(jìn)行高精度導(dǎo)航、定位。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明中高精度車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)的模塊框圖。
[0014]圖2是本發(fā)明中高精度車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
[0015]圖3是本發(fā)明中高精度車(chē)載導(dǎo)航定位定位系統(tǒng)的天線及射頻電路框圖。
[0016]圖4是本發(fā)明中高精度車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)的射頻、基帶芯片框圖。
[0017]圖5是本發(fā)明中高精度車(chē)載導(dǎo)航定位方法的流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明提供一種高精度車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)及方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供的高精度車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)，包括雙饋點(diǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航天線100，衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200和慣性導(dǎo)航模塊300，與衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200和慣性導(dǎo)航模塊300分別連接的組合導(dǎo)航模塊400，可將所述組合導(dǎo)航模塊400與終端或設(shè)備600連接的無(wú)線通信模塊500。其中衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200采用差分定位技術(shù)，根據(jù)CORS服務(wù)器發(fā)送的差分修正信息修正衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200輸出的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。
[0020]進(jìn)一步地，所述組合導(dǎo)航模塊400，在當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200接收信號(hào)良好時(shí)，由衛(wèi)星導(dǎo)航主導(dǎo)，慣性導(dǎo)航輔助給出可靠的定位定姿結(jié)果；當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200接收信號(hào)較弱或無(wú)法接收衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，由慣性導(dǎo)航主導(dǎo)，持續(xù)提供定位結(jié)果；另一方面，衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200定位結(jié)果經(jīng)過(guò)慣性導(dǎo)航300檢驗(yàn)，可以自動(dòng)隔離較差的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果。
[0021]即組合導(dǎo)航模塊400，在當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200接收信號(hào)的強(qiáng)度高于設(shè)定閥值(該閥值設(shè)定可根據(jù)情況而定)時(shí)，由衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200主導(dǎo)、慣性導(dǎo)航模塊300輔助輸出定位定姿結(jié)果；在當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200接收信號(hào)的強(qiáng)度低于設(shè)定閥值或無(wú)法接收衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，由慣性導(dǎo)航模塊300主導(dǎo)持續(xù)輸出定位結(jié)果，衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200輸出的定位結(jié)果經(jīng)過(guò)慣性導(dǎo)航模塊檢驗(yàn)，自動(dòng)隔離較差的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果；其中，當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200輸出的定位結(jié)果與實(shí)際精準(zhǔn)的定位結(jié)果相比，誤差為幾十米以上(如10米以上)，則認(rèn)定為較差的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果。
[0022]請(qǐng)參閱圖1至圖4，下面以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。所述衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200包括:天線、與天線連接的射頻電路、與射頻電路連接的基帶處理模塊和與基帶數(shù)字信號(hào)連連接的差分定位模塊。
[0023]天線，用于接收電磁波微弱信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)供衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位模塊200的射頻前端攝取與處理；射頻電路，用于將接收到的電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、下變頻處理輸出中頻信號(hào)，所述中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字中頻信號(hào)并輸出；基帶處理模塊，用于根據(jù)接收到的數(shù)字中頻信號(hào)完成信號(hào)的載波解調(diào)、C/A碼解調(diào)和積分，得到積分值和定位所需的觀測(cè)量；差分定位模塊，用于完成基帶處理模塊跟蹤環(huán)路的反饋并且進(jìn)行解算，根據(jù)CORS服務(wù)器發(fā)送的差分修正信息修正差分定位模塊輸出的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，得到高精度的位置、速度、時(shí)間信息。
[0024]其運(yùn)行原理為:
1)天線采用雙饋點(diǎn)微帶天線，兩個(gè)饋電探針通過(guò)3dB電橋耦合成一路信號(hào)后連接到射頻電路；
2)射頻電路將天線輸出的電信號(hào)依次經(jīng)過(guò)低噪放LNA、濾波器、放大器、濾波器進(jìn)行放大與濾波，然后連接到射頻、