本發(fā)明屬于導航定位領域，具體涉及了一種基于混合工藝的微型多源導航模塊。

背景技術：

1、導航系統(tǒng)作為核心組成部分，其定位精度、能否長時自主工作等對于空間衛(wèi)星、無人車、機器人等是否可正常工作起著至關重要的作用。然而，單一導航源適用范圍有限；如，慣性導航誤差隨時間積累；gnss信號易受干擾且在環(huán)境遮擋、水下、城市、森林等場景下難以提供高可靠、持續(xù)定位服務。目前，組合導航系統(tǒng)仍以imu與gnss組合為主；存在在gnss不可用條件下，只依賴imu實現(xiàn)定位難以解決長時可靠定位等問題。因此，加入更多可用的傳感源，如可見光、紅外、氣壓、高度等，實現(xiàn)多源融合的組合導航已成為必然趨勢；這也對導航系統(tǒng)整體處理能力、傳感器接口多樣性等提出了更高要求?，F(xiàn)有方案采用板級分立器件為主，存在功能分立、體積龐大、功耗高且定制性強、通用性差、成本高昂、生產周期長等弊端，難以滿足空間衛(wèi)星、無人車、機器人等多種應用平臺需求。

2、基于此，本發(fā)明提出了一種基于混合工藝的微型多源導航模塊。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術中的上述問題，即難以實現(xiàn)長時間的可靠定位，同時現(xiàn)有方案多采用板級分立器件設計，導致系統(tǒng)功能分立、體積大、功耗高、定制性強、通用性差、成本高及生產周期長，難以適應空間衛(wèi)星、無人車、機器人等多平臺的應用需求的問題，本發(fā)明提供了一種基于混合工藝的微型多源導航模塊，包括gnss模塊、接口模塊、預處理模塊和多源信息處理模塊；

2、所述gnss模塊用于接收多路的gnss射頻信號并至少完成射頻信號下變頻、ad轉換、數(shù)字基帶信號處理、捕獲跟蹤、觀測量輸出和導航解算功能；

3、所述接口模塊用于接收外部多種傳感器數(shù)據并發(fā)送至所述預處理模塊；

4、所述預處理模塊用于對多種傳感器數(shù)據進行預處理，所述預處理的方式至少包括濾波、降噪、特征提取和時間統(tǒng)一，并發(fā)送至多源信息處理模塊；

5、所述多源信息處理模塊用于接收gnss模塊處理后的數(shù)據和預處理后的多種傳感器數(shù)據進行融合，完成多源融合解算并輸出最終定位結果；所述多源信息處理模塊還用于gnss模塊、接口模塊和預處理模塊之間的數(shù)據轉換，以及對外的數(shù)據轉換；

6、所述gnss模塊先通過fan-out集成后再集成在基板，接口模塊、預處理模塊和多源信息處理模塊集成在基板上。

7、在一些優(yōu)選的實施方式中，所述基板為具有多層金屬-介質異質結構的封裝基板，封裝形式采用焊球陣列封裝并加蓋熱沉散熱。

8、在一些優(yōu)選的實施方式中，所述gnss模塊由射頻-基帶處理soc裸芯和配置存儲spi?flash裸芯通過fan-out集成；

9、所述gnss模塊具有微凸點，所述微凸點通過設定間距陣列設置，所述gnss模塊通過倒裝焊技術與所述基板相連接。

10、在一些優(yōu)選的實施方式中，所述接口模塊包括接收芯片裸芯、發(fā)送芯片裸芯和fpga裸芯；

11、所述fpga裸芯提供至少3路uart接口，通過所述接收芯片裸芯和所述發(fā)送芯片裸芯提供第一速度傳感器接口；

12、所述fpga裸芯內嵌ip軟核提供以太網和mipi接口，用于實現(xiàn)第二速度傳感器的輸入；其中，所述第二速度大于第一速度；

13、所述fpga裸芯還內嵌ip軟核提供spi、iic和gpio接口，用于實現(xiàn)傳感器接口的擴展；

14、所述接收芯片裸芯、發(fā)送芯片裸芯和fpga裸芯采用倒裝焊方式與基板連接；

15、所述接收芯片裸芯、發(fā)送芯片裸芯和fpga裸芯之間的互聯(lián)關系通過基板上的布線實現(xiàn)。

16、在一些優(yōu)選的實施方式中，所述預處理模塊與接口模塊共用1顆fpga裸芯。

17、在一些優(yōu)選的實施方式中，所述多源信息處理模塊包括1顆多核處理器soc裸芯；

18、所述多核處理器soc裸芯基于預處理后的傳感器數(shù)據，完成高精度組合導航定位；

19、所述多核處理器soc裸芯還提供至少2路接口的擴展，用于外部分系統(tǒng)指令接收與狀態(tài)反饋，并將多源定位結果進行數(shù)據協(xié)議轉換，輸出至外部分系統(tǒng)；

20、所述多核處理器soc裸芯還具備adc模塊，支持采集導航模塊內部及外部核心工作電壓與電流，實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測。

21、在一些優(yōu)選的實施方式中，所述多核處理器soc裸芯采用倒裝焊方式與所述基板連接。

22、在一些優(yōu)選的實施方式中，所述多源信息處理模塊與預處理模塊之間采用pcie、uart、gpio互聯(lián)，互聯(lián)關系在所述基板上通過布線方式實現(xiàn)。

23、在一些優(yōu)選的實施方式中，所述多源信息處理模塊與所述gnss模塊之間采用uart、gpio互聯(lián)，互聯(lián)關系在在所述基板上通過布線方式實現(xiàn)。

24、在一些優(yōu)選的實施方式中，所述多核處理器soc裸芯的核數(shù)不少于4核，處理器運行頻率優(yōu)于800mhz，內嵌卷積網絡加速器不少于2tops，提供多源導航解算算力支持。

25、本發(fā)明的有益效果：

26、(1)本發(fā)明所設計的微型多源導航模塊基于混合工藝的系統(tǒng)級封裝技術，將gnss、接口、預處理、多源信息處理等功能模塊及多個裸芯在單封裝體內集成，提高了集成度，大大減小了整體體積、重量以及后續(xù)產品設計開發(fā)難度；

27、(2)本發(fā)明所設計的微型多源導航模塊選用gnss射頻-基帶處理soc裸芯、配置存儲spi?flash裸芯，相比傳統(tǒng)方案選用射頻芯片、基帶芯片、flash芯片的分立方案，進一步實現(xiàn)了功能集成；同時，降低了fan-out集成設計難度，有利于加工成品率的提升；

28、(3)本發(fā)明所設計的微型多源導航模塊采用fan-out工藝首先形成gnss注塑模塊后，再采用倒裝焊方式與多層高密度封裝基板連接；對于微型多源導航模塊整體實施效果而言，提升集成度的同時，可大幅降低了多層封裝基板設計難度，減少基板層數(shù)與面積，實現(xiàn)小型化；

29、(4)本發(fā)明所設計的微型多源導航模塊集成rs422接收芯片裸芯、rs422發(fā)送芯片裸芯以及fpga裸芯，結合fpga內嵌ip軟核可實現(xiàn)多種低速接口與高速接口，滿足imu、可見光、紅外等多種類型傳感器數(shù)據并行輸入，與傳統(tǒng)導航系統(tǒng)相比，靈活性與通用性大幅提高，簡化了產品研發(fā)與應用場景適配；

30、(5)本發(fā)明所設計的微型多源導航模塊中的預處理模塊可提供傳感數(shù)據預處理、時間統(tǒng)一等功能，為后續(xù)多源組合導航解算有效性與可實時性提供保證；同時，結合fpga可配置特性，可適用于不同應用場景下的多種傳感源組合方式，具有良好的通用性與環(huán)境適應性；

31、(6)本發(fā)明所設計的微型多源導航模塊中的接口模塊與預處理模塊共用1顆fpga裸芯，既可減少模塊整體面積、提升功能集成度，還可依據微型多源導航模塊工作場景與工作狀態(tài)，提供對外部傳感器工作模式控制等功能擴展；

32、(7)本發(fā)明所設計的微型多源導航模塊集成多核處理器soc裸芯，具備高性能處理、高算力、智能化處理能力，與傳統(tǒng)imu-gnss組合導航系統(tǒng)相比，導航模塊的處理能力大幅提升，可支持更多種低速、高速導航源數(shù)據并行輸入、處理與融合解算，因此，可滿足不同應用場景、各類導航定位服務要求。即使存在某一導航源失效或不可用等場景時，微型多源導航模塊仍能提供長時、高精度、高可靠導航定位服務；

33、(8)本發(fā)明所設計的微型多源導航模塊中的預處理模塊、gnss模塊與多源信息處理模塊間接口互聯(lián)關系均為在多層高密度封裝基板上通過布線方式實現(xiàn)，尤其是涉及pcie等高速接口，與現(xiàn)有單板或單機方案相比，互連線長度大幅縮短，信號質量大幅提升，有利于提升導航模塊整體性能表現(xiàn)。