一种基于国产芯片的定位仪器的制作方法

本技术涉及导航定位数据处理，特别是涉及一种基于国产芯片的定位仪器。

背景技术：

1、导航定位和国家的社会、经济、安全等息息相关，在军事和民事上有着广泛应用。随着5g、物联网、ai等高新技术发展，高精度导航定位已经成为人类必不可少的服务，且位置服务需求不断扩大。全球导航卫星系统（global navigation satellite system, gnss）在室外环境下的定位导航技术已经十分成熟，其覆盖区域的定位导航可达到毫米级，但gnss信号在室内环境中非常弱或趋于无，而人们超过80%的生活时间是在室内和地下空间的，因此研究室内高精度定位导航在各大高校、研究机构和企业中已经成为热点。

2、超宽带（ultra-wideband，uwb）和低功耗蓝牙（bluetooth low energy，ble）作为主流且应用较广的室内定位技术，都具有各自的优缺点。uwb技术定位精度高，并且较为广泛应用，但是其成本也高，不适合大规模的普通行人室内导航定位，而ble在智能手机等定位终端中普及率高且其价格低廉，但是其定位精度较低。因此，单一室内定位传感器很难满足相对的高精度且成本低的导航定位需求。

3、综上所述，本文提出一种室内uwb/ble组合定位方案，考虑将uwb定位技术和ble定位技术两者进行组合定位，相辅相成。这种方案能综合uwb高精度和ble低成本优势，从而实现相对高精度、相对低成本室内行人导航。对推动位置服务、社会经济的可持续发展与社会和谐稳定都具有重要意义。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种基于国产芯片的定位仪器，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种基于国产芯片的定位仪器，包括芯片模块、通信模块和电源模块，所述电源模块分别连接通信模块和芯片模块，芯片模块还连接通信模块，芯片模块包括控制单元、uwb和ble组合测距单元，所述通信模块包括485通信单元和can通信单元，所述电源模块包括12v转5v单元和5v转3.3v单元。

4、作为本实用新型的进一步技术方案：所述芯片模块是自主研发的新一代uwb射频蓝牙双模 soc 芯片，型号为qshkhn001，同时具备高性能、低成本、低功耗等优势，其中所述控制单元是寄存器，主要作用是将来自测距单元的距离数据通过卡尔曼滤波算法进行数据融合，并转换为rs485信号和can信号，分别发送给485通信电路和can通信电路。所述uwb和ble组合测距单元是基于ieee802.15.4uwb兼容无线收发器模块和高性能蓝牙ble5.1 基带处理器，且集成射频电路、时钟电路等，可以用于双向测距，支持tdoa和pdoa，定位精度小于10厘米。

5、作为本实用新型的进一步技术方案：所述uwb和ble组合测距单元包括ieee802.15.4uwb无线收发器模块和高性能蓝牙ble5.1基带处理器，且集成射频电路、时钟电路，uwb和ble组合测距单元的距离数据通过卡尔曼滤波算法进行数据融合，其特征在于：将ble测距值和uwb测距值作为观测向量，物体移动速度保持匀速，通过扩展卡尔曼滤波器不断迭代更新，最终输出载体位置信息。

6、作为本实用新型的进一步技术方案：所述485通信单元具有传输距离远、输出速度快、支持节点多和抗干扰能力更强等特点，其收发器芯片是tp8485/sp3485，支持3.3v~5.5v供电，支持输出短路保护。所述can通信单元由can控制器和can收发器两部分实现，选择ctm8251t芯片实现can收发电路，它不仅具有电平转换的作用，并具有电气隔离功能。

7、作为本实用新型的进一步技术方案：所述can通信单元由can控制器和can收发器两部分实现，选择ctm8251t芯片实现can收发电路。

8、作为本实用新型的进一步技术方案：所述12v转5v电路负责将由系统主机供给的12v 直流电转换为5v，供给其他电源单元，并为can总线电路、485协议转换电路提供电源。

9、作为本实用新型的进一步技术方案：所述5v转3.3v电路负责为主控单元国产qshkhn001芯片及其外围电路供电。

10、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

11、本实用新型将uwb模块和蓝牙芯片结合在一起，利用二者组合定位的方式来降低系统的成本和功耗，从而可以有效解决传统的定位技术即单纯依靠蓝牙技术或uwb技术进行室内定位所遇到的诸多问题，同时通过改进uwb和ble的数据融合来提高系统的定位精度。

技术特征：

1.一种基于国产芯片的定位仪器，包括芯片模块、通信模块和电源模块，其特征在于，所述电源模块分别连接通信模块和芯片模块，芯片模块还连接通信模块，芯片模块包括控制单元、uwb和ble组合测距单元，所述通信模块包括485通信单元和can通信单元，所述电源模块包括12v转5v单元和5v转3.3v单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于国产芯片的定位仪器，其特征在于，所述芯片模块采用uwb射频蓝牙双模 soc 芯片，型号为qshkhn001。

3.根据权利要求2所述的一种基于国产芯片的定位仪器，其特征在于，所述uwb和ble组合测距单元包括ieee802.15.4uwb无线收发器模块和高性能蓝牙ble5.1基带处理器，且集成射频电路、时钟电路。

4.根据权利要求1所述的一种基于国产芯片的定位仪器，其特征在于，所述485通信单元的收发器芯片是tp8485/sp3485。

5.根据权利要求4所述的一种基于国产芯片的定位仪器，其特征在于，所述can通信单元由can控制器和can收发器两部分实现，选择ctm8251t芯片实现can收发电路。

技术总结
本技术公开了一种基于国产芯片的定位仪器，属于定位技术领域，包括芯片模块、通信模块和电源模块。其中芯片模块中采用QSHKHN001+BLE+UWB结构，通过主控芯片QSHKHN001对BLE+UWB单元的测量值融合解析，将真正的位置信息通过RS485接口和CAN总线通信模块上传至上位机。该定位仪能够提供实时连续、高精度的位置信息服务，并且具有低功耗、低成本、广覆盖、室内外一体化定位架构等特点。可广泛适用于工厂、仓库、医院、智能家居和高安全领域。

技术研发人员：冯浩,张升荣,袁名勇,卢思然,周小春
受保护的技术使用者：中电科国海信通科技（海南）有限公司
技术研发日：20230621
技术公布日：2024/3/24