專利名稱：多傳感器融合的目標定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種基于多傳感器融合的目標定位裝置。其采集了 GPS接收模塊5、 激光測距模塊6和電子羅盤模塊7的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)通過融合算法進行處理，得到目標的經(jīng)度和緯度，從而實現(xiàn)目標定位的裝置。
背景技術(shù)：
目前目標定位技術(shù)主要應(yīng)用于軍事、航空航天、航海以及民用的汽車導(dǎo)航等領(lǐng)域。 而隨著技術(shù)的發(fā)展以及生活水平的改善，普通大眾對觀察物體的具體信息包括地理坐標以及物體的運動狀態(tài)等越來越感興趣，因此，能實現(xiàn)這種功能的高科技產(chǎn)品，就越來越受到人們的關(guān)注和喜愛。當前的目標定位技術(shù)從手段上看比較單一，主要有衛(wèi)星定位、磁定位、聲定位和光定位，各種定位方式各有優(yōu)缺點?；诙鄠鞲衅魅诤系亩ㄎ患夹g(shù)明顯的優(yōu)于單一的定位技術(shù)，因此多傳感器融合的定位技術(shù)也就成了當今定位系統(tǒng)設(shè)計的一個新熱點。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型一種基于多傳感器融合的目標定位裝置，它將GPS接收模塊5的數(shù)據(jù)、 激光測距模塊6的數(shù)據(jù)和電子羅盤模塊7的數(shù)據(jù)進行融合運算，得到目標的經(jīng)度和緯度，實現(xiàn)了衛(wèi)星定位、光定位以及磁定位多種定位方式的結(jié)合；它由數(shù)據(jù)采集模塊1、中央控制模塊2、顯示模塊3和按鍵控制模塊4組成；數(shù)據(jù)采集模塊1包含了 GPS接收模塊5、激光測距模塊6和電子羅盤模塊7，中央控制模塊2包含了中央控制器8、串口控制9、模數(shù)轉(zhuǎn)換10、 I2C總線11和串口控制12 ；中央控制器8通過I2C總線11與電子羅盤模塊7通信，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換10與激光測距模塊6通信，通過串口控制9與GPS接收模塊5通信，通過串口控制 12與顯示模塊3通信，并通過通用輸入輸出口控制按鍵控制模塊4。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參見圖1，該系統(tǒng)主要由中央控制模塊1、數(shù)據(jù)采集模塊2、顯示模塊3和按鍵控制模塊4組成。下面對各模塊進行介紹。1、數(shù)據(jù)采集模塊1該模塊通過GPS接收模塊5、激光測距模塊6和電子羅盤模塊7分別采集定位裝置的經(jīng)度和緯度、定位裝置到目標的距離、定位裝置指向目標的方向與地磁北極形成的逆時針偏角。1.1、GPS 接收模塊 5GPS接收模塊5端口是TTL電平，可以通過串口直接和單片機相連，提供定位裝置所處的經(jīng)度和緯度。1.2、激光測距模塊6本裝置的激光測距模塊6主要功能是提供一個模擬的電壓信號，直接接到單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，單片機內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可將該模擬信號處理成表示距離的數(shù)字信號。1.3、電子羅盤模塊7[0013]電子羅盤模塊7采用I2C協(xié)議通信，直接接到單片機。本裝置內(nèi)部的單片機自帶了 I2C接口，所以能非常方便使兩者相連接。電子羅盤模塊7主要功能是提供定位裝置指向目標的方向與地磁北極形成的逆時針偏角。2、中央控制模塊2中央控制模塊2包含了中央控制器8、串口控制9、模數(shù)轉(zhuǎn)換10、I2C總線11和串口控制12。中央控制模塊2采用的是C8051F12X系列的單片機。該系列單片機內(nèi)部自帶I2C 的接口，具有片內(nèi)VDD監(jiān)視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器，是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)。其特點是內(nèi)部資源多，存儲量大、運行速度快。中央控制模塊2實現(xiàn)對各傳感器、液晶屏和按鍵進行數(shù)字端口分配與控制。中央控制模塊2通過串口控制9、模數(shù)轉(zhuǎn)換10、I2C總線11分別實現(xiàn)對GPS接收模塊5、激光測距模塊6和電子羅盤模塊7各傳感器的數(shù)據(jù)采集，并對數(shù)據(jù)通過算法運算得出目標的經(jīng)度和緯度。并由中央控制模塊2通過串口控制12使各傳感器的數(shù)據(jù)和目標的經(jīng)度和緯度在顯示模塊3顯示出來。3、顯示模塊3顯示模塊3采用的是320M40的液晶屏，集成了標準的字庫并可擴展用戶自定義字庫，液晶屏顯示采用RS232電平，通過RS232電平轉(zhuǎn)換電路接入到單片機的串口控制12。 中央控制模塊2可將各傳感器數(shù)據(jù)與目標的定位信息傳輸?shù)斤@示模塊3顯示。4、按鍵控制模塊4按鍵控制模塊4通過通用I/O 口接入到單片機。按鍵控制模塊4提供對GPS接收模塊5、激光測距模塊6、電子羅盤模塊7傳感器的參數(shù)校準和對顯示模塊3的顯示界面切換、參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)察看功能。

圖1是本實用新型原理圖。圖2是本實用新型在實施方式中的組成結(jié)構(gòu)圖。圖1中各組成部分序號如下1-數(shù)據(jù)采集模塊、2-中央控制模塊、3-顯示模塊、4-按鍵控制模塊。圖2中各組成部分序號如下1-數(shù)據(jù)采集模塊、2-中央控制模塊、3-顯示模塊、4-按鍵控制模塊、5-GPS接收模塊、6-激光測距模塊、7-電子羅盤模塊、8-中央控制器、9-串口控制、10-模數(shù)轉(zhuǎn)換、11-I2C 總線、12-串口控制。
具體實施方式
本實用新型的中央控制器8采用的是C8051F1&系列的單片機，分別通過串口控制9、模數(shù)轉(zhuǎn)換10、I2C總線11來讀取GPS接收模塊5、激光測距模塊6、電子羅盤模塊7的數(shù)據(jù)；再將這些數(shù)據(jù)進行融合，推算出目標的經(jīng)度和緯度；采用串口通信方式，將中央控制模塊2中的各傳感器數(shù)據(jù)與目標的定位信息傳輸?shù)斤@示模塊3顯示。用戶可通過按鍵控制模塊4分別對顯示模塊3實現(xiàn)界面切換、對GPS接收模塊5、激光測距模塊6、電子羅盤模塊 7的參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)察看。其具體實施步驟如下
4[0028]1、通過交叉開關(guān)配置C8051F12X單片機的復(fù)用端口 ；2、初始化單片機串口控制9，讀取GPS接收模塊5數(shù)據(jù)，提取定位裝置的經(jīng)度緯度；3、初始化模數(shù)轉(zhuǎn)換10，讀取激光測距模塊6數(shù)據(jù)；4、初始化I2C總線11，讀取電子羅盤模塊7數(shù)據(jù)；5、中央控制模塊2融合三個傳感器模塊的數(shù)據(jù)，計算出目標的經(jīng)度和緯度；6、顯示模塊3顯示定位裝置的經(jīng)度和緯度、定位裝置到目標的距離、定位裝置指向目標的方向與地磁北極形成的逆時針偏角、目標的經(jīng)度和緯度。7、通過按鍵可控制顯示界面切換、參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)察看。
權(quán)利要求1.一種基于多傳感器融合的目標定位裝置，它將GPS接收模塊(5)的數(shù)據(jù)、激光測距模塊(6)的數(shù)據(jù)和電子羅盤模塊(7)的數(shù)據(jù)進行融合運算，得到目標的經(jīng)度和緯度，實現(xiàn)了衛(wèi)星定位、光定位以及磁定位多種定位方式的結(jié)合；它由數(shù)據(jù)采集模塊(1)、中央控制模塊 O)、顯示模塊C3)和按鍵控制模塊(4)組成；數(shù)據(jù)采集模塊(1)包含了 GPS接收模塊(5)、 激光測距模塊(6)和電子羅盤模塊(7)，中央控制模塊( 包含了中央控制器(8)、串口控制(9)、模數(shù)轉(zhuǎn)換(10)、I2C總線(11)和串口控制(12)；中央控制器(8)通過I2C總線(11) 與電子羅盤模塊(7)通信，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換(10)與激光測距模塊(6)通信，通過串口控制(9) 與GPS接收模塊( 通信，通過串口控制(1 與顯示模塊C3)通信，并通過通用輸入輸出口控制按鍵控制模塊(4)。
2.按照權(quán)利要求1所述的多傳感器融合的目標定位裝置，其特征是中央控制器(8) 通過串口控制(9)采集GPS接收模塊(5)的數(shù)據(jù)；中央控制器⑶通過模數(shù)轉(zhuǎn)換(7)采集激光測距模塊(6)的數(shù)據(jù)；中央控制器⑶通過I2C總線(11)采集電子羅盤模塊(7)的數(shù)據(jù)。
3.按照權(quán)利要求1所述的多傳感器融合的目標定位裝置，其特征是中央控制器(8) 通過采集GPS接收模塊(5)、激光測距模塊(6)和電子羅盤模塊(7)的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)通過融合算法進行處理，得到目標的經(jīng)度和緯度。
4.按照權(quán)利要求1所述的多傳感器融合的目標定位裝置，其特征是中央控制器(8) 與顯示模塊C3)通過串口控制(1 采用串口通信方式，將定位裝置的經(jīng)度和緯度、定位裝置到目標的距離、定位裝置指向目標的方向與地磁北極形成的逆時針偏角、目標的經(jīng)度和緯度均在顯示模塊C3)上顯示。
5.按照權(quán)利要求1所述的多傳感器融合的目標定位裝置，其特征是中央控制器(8) 與按鍵控制模塊(4)通過通用I/O 口連接，按鍵控制模塊(4)提供對GPS接收模塊(5)、激光測距模塊(6)、電子羅盤模塊(7)傳感器的參數(shù)校準和對顯示模塊(3)的顯示界面切換、 參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)察看。
專利摘要本實用新型是一個基于多傳感器融合的目標定位裝置。它由數(shù)據(jù)采集模塊1、中央控制模塊2、顯示模塊3和按鍵控制模塊4組成。數(shù)據(jù)采集模塊1的主要功能是采集GPS接收模塊5、激光測距模塊6和電子羅盤模塊7的數(shù)據(jù)。中央控制模塊2控制數(shù)據(jù)采集模塊1讀取各傳感器的數(shù)據(jù)，融合計算出目標點的經(jīng)度和緯度；通過串口將各傳感器數(shù)據(jù)與目標的定位信息傳輸?shù)斤@示模塊3顯示。按鍵控制模塊4通過通用I/O口接入中央控制模塊2，提供對傳感器的參數(shù)校準和對顯示界面切換、參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)察看功能。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、抗干擾性強。采用此裝置可使目標定位更靈活簡便，讓觀測更加直觀和方便。
文檔編號G01S19/48GK202217057SQ20112001077
公開日2012年5月9日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:昆明聚信豐科技有限公司