CN103018760B - 基于北斗一/北斗二/gps三模式的定位导航*** - Google Patents
基于北斗一/北斗二/gps三模式的定位导航*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明为一种基于北斗一/北斗二/GPS三模式的定位导航***,由室外单元、室内单元和线缆组成,且室内单元为人机交互界面,室外单元包括有天线模件,综合业务处理模件,壳体,安装法兰。且天线模件置于壳体上方,综合业务处理模件置于壳体内,安装法兰置于壳体下方,者自上而下相互结合构成一个整体,继而经线缆与室内单元连接组成***;工作时室外单元分别接收北斗一/北斗二/GPS信号,同时发送北斗一发射信号,完成射频处理、AD转换、基带处理和定位解算等功能,并将结果送至室内单元,实现人机交互工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种定位导航***,特别是一种基于北斗一/北斗二/GPS三模式的定位导航***。
背景技术
GPS自其问世以来,已充分显示了其在导航、定位领域中的霸主地位,许多领域由于GPS的出现发生了革命性的变化。
虽然美国的GPS卫星导航定位***可覆盖全球,实现全天候、全天时导航,但均属国外军方控制,且GPS对不同等级用户提供不同精度的定位服务。在军事冲突地区,美国可能出于自身利益考虑,在局部地区关闭GPS。因此,尽管开发所需的资金巨大并且周期漫长,我国还是积极发展自己的卫星定位***,以摆脱导美国对导航定位服务的控制。
在2000年10月和12月,我国自行研制的第一、二颗导航定位卫星——“北斗导航试验卫星”(简称北斗一号卫星)在西昌成功发射升空,两颗卫星构成了“北斗卫星导航***”,这是我国在自主卫星导航领域中的重要一步。该***目前已经在国内的军事领域、公路交通、铁路运输、海上作业等领域发挥了一定的作用。但北斗一代导航定位***存在一定的缺陷,即它采用主动式定位方式,使得用户接收机不能自主解算出自己的坐标值,而且用户容量有限,定位精度不高,易暴露用户目标位置等。目前正在建设中的北斗二代卫星导航***,在导航原理上采用与GPS***类似的被动三维定位原理,卫星星座的有效范围不是全球性的,而是区域性的;可以支持用户机在以中国为中心的一定范围内的自主实时三维定位。
然而,业已面世的各种卫星定位导航***,大都是单GPS或者单北斗一模式定位导航,显然,这在某些场合都难以避免上述的种种问题,而北斗二代正在建设中,市场上也少有其产品。因此,如何将北斗一、北斗二和GPS三种模式集中于一体进行定位导航,便是业内人士急待解决的重要课题。
发明内容
本发明的目的就是克服GPS卫星定位导航***和北斗一代单模式定位导航***的种种弊端和制约,满足业界日益突显的高质量导航定位需求,提供一种设计合理,结构简单,可以灵活切换的基于北斗一/北斗二/GPS三模式的定位导航***。
为了达到上述目的,本发明采取的技术方案是:
一种基于北斗一/北斗二/GPS三模式的定位导航***,由室外单元1、室内单元2和线缆3组成,其中:室内单元2为人机交互界面,室外单元1包括有天线模件1.1,综合业务处理模件1.2,壳体1.3,安装法兰1.4。且天线模件1.1置于壳体1.3上方,综合业务处理模件1.2置于壳体1.3内,安装法兰1.4置于壳体1.3下方,4者自上而下相互结合构成一个整体,继而经线缆3与室内单元2连接组成整个***,其中:
所述天线模件1.1为避雷帽式结构,其内从上而下相继设置有接收天线1.1.1和射频功率放大模块1.1.2,是整个***的射频对外接口,用于接收北斗一,北斗二和GPS收信号,并发送北斗一发射信号。
所述综合业务处理模件1.2为模块化结构,包含有:ARM嵌入式处理器1.2.1,同步动态数据存储器SDRAM1.2.2,可电子擦除存储器FLASFH1.2.3,专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4,下变频处理模块1.2.5,AD变换电路模件1.2.6,北斗一处理模块1.2.7,RS232串行接口模块1.2.8,射频接口1.2.9,数据输出接口1.2.10,测试输入接口1.2.11。该模件是本发明的核心部件,综合业务处理模件(1.2)完成射频处理,AD转换,基带处理,定位解算等功能,并将结果送往室内单元2。
所述壳体1.3为圆柱形腔体式结构件,其顶部端口设置有密封圈1.3.1,左侧设置有数据输出口1.3.2,右侧设置有调试接口1.3.3,底部设置有吸附磁铁1.3.4,用于直接将室外单元1固定于金属板件。
所述安装法兰1.4为壳体1.3的补充组件,在需要高稳定性的场合中为室外单元1提供可靠的固定方式。
室内单元2接收室外单元1送来的计算结果并将其显示于显示屏幕上,实现人机交互工作。
本发明的工作方式是:
天线模件1.1接收北斗二信号后通过射频接口1.2.9.1将其送入综合业务处理模件1.2,经过下变频处理模块1.2.6后变成相应的中频信号,然后经AD变换模块1.2.5后转换为数字信号,数字信号经过专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4解算后得到定位解算所需的伪距信息和电文信息。
天线模件1.1接收GPS信号后通过射频接口1.2.9.2将其送入综合业务处理模件1.2,经过下变频处理模块1.2.6后变成相应的中频信号,然后经AD变换模块1.2.5后转换为数字信号,数字信号经过专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4解算后得到定位解算所需的伪距信息和电文信息。
天线模件1.1接收北斗一收信号后将其通过射频接口1.2.9.3送入北斗一处理模块1.2.7,北斗一处理模块1.2.7定位所需的发射信号再通过射频接口1.2.9.3送往天线模件1.1放大并发射,北斗一处理模块1.2.7独立完成北斗一代定位功能并将结果送入嵌入式***。
本发明工作时,由ARM嵌入式处理器1.2.1、同步动态数据存储器SDRAM1.2.2与FLASH可电子擦除存储器1.2.3组成嵌入式***,接收专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4送出的伪距和电文信息,完成定位解算等数据处理工作,北斗一代单元直接将结果送入ARM嵌入式处理器1.2.1,最后ARM嵌入式处理器1.2.1按***需要将处理结果通过RS232串行接口模块1.2.8驱动后送往数据输出接口1.2.10。测试射频信号可通过测试输入接口1.2.11进入综合业务处理模件代替天线信号,实现***调试。
本发明在电路上基于扩频通信技术与卫星定位测速技术,支持多种定位导航体制,实现了高接收灵敏度,高定位精度。总体结构上根据实际使用情况出发,将***划分为室外单元与室内单元,既保证了接收能力的高灵敏度,又保证了人机界面友好,可靠性高,操作方便。
附图说明
图1为本发明***连接示意图,
图2为本发明***电原理框图,
图3为本发明室外单元整体结构示意图,
图4为本发明室外单元综合业务处理模件电原理图,
图5为本发明室外单元综合业务处理模件印制板电路布局图。
图中符号说明:
1.1 为天线模件,
1.1.1 为天线,
1.1.2 为射频功率放大模块;
1.2 为综合业务处理模件,
1.2.1 为ARM嵌入式处理器,
1.2.2 为同步动态数据存储器SDRAM,
1.2.3 为FLASH可电子擦除存储器,
1.2.4 为专用GPS/北斗二双模式基带处理模块,
1.2.5 为AD变换模块,
1.2.6 为下变频处理模块,
1.2.7 为北斗一处理模块,
1.2.8 为RS232串行接口模块,
1.2.9 为射频接口模块,
1.2.9.1 为北斗二射频接口,
1.2.9.2 为GPS射频接口,
1.2.9.3 为北斗一射频接口,
1.2.10 为数据输出接口,
1.2.11 为测试输入接口;
1.3 为壳体,
1.3.1 为密封圈,
1.3.2 数据输出接口,
1.3.3 为调试输入接口,
1.3.4 吸附磁铁;
1.4 为安装法兰;
2 为室内单元;
3 为线缆。
具体实施方式
请参阅图1至图5所示,为本发明具体实施例。
从图1到图3可以看出:
本发明由室外单元1、室内单元2和线缆3组成,其中:室内单元2为人机交互界面,室外单元1包括有天线模件1.1,综合业务处理模件1.2,壳体1.3,安装法兰1.4。且天线模件1.1置于壳体上方,综合业务处理模件1.2置于其中壳体1.3内,安装法兰1.4置于壳体1.3下方,4者自上而下相互结合构成一个整体,经线缆3与室内单元1连接组成整个***。
从图4可以看出:
所述综合业务处理模件1.2为模块化结构,包含有:ARM嵌入式处理器1.2.1、同步动态数据存储器SDRAM1.2.2、可电子擦除存储器FLASFH1.2.3,专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4,AD变换模块1.2.5,下变频处理模块1.2.6,北斗一处理模块1.2.7,RS232串行接口模块1.2.8,射频接口1.2.9,数据输出接口1.2.10,测试输入接口1.2.11。其中:
所述ARM嵌入式处理器1.2.1的第45至89脚依次分别与同步动态数据存储器SDRAM1.2.2的第3至47脚连接;其第92至131脚依次分别与FLASH可电子擦除存储器1.2.3的第2至41脚连接;其第14至17脚,依次分别与北斗一处理模块1.2.7的第8至11脚连接;其第22至45脚依次分别与专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4的第12至35脚连接;其第2至6脚依次分别与RS232串行接口模块1.2.8的第3至7脚连接。ARM嵌入式处理器1.2.1接收来自北斗一处理模块1.2.7和专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4的数据,并将计算处理后的结果送到RS232串行接口模块。
所述下变频处理模块1.2.6的第34、36脚依次分别与AD变换模块1.2.5的第4、8脚连接;其第3、5、7、9脚依次分别与北斗二射频接口1.2.9.1的第1脚、GPS射频接口1.2.9.2的第1脚、测试输入接口1.2.11的第1、2脚连接;其第2脚输出与AD变换模块1.2.5的第2脚以及专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4的第11脚连接。该单元接收来自射频接口1.2.9.1的北斗二信号和1.2.9.2的GPS信号,并将其转换为中频信号送到AD变换模块1.2.5。
所述AD变换模块1.2.5的第16至19脚依次分别与专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4的第37至40脚连接;其第21至24脚依次分别与专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4的第41至44脚连接。该单元将来自下变频处理模块1.2.6的中频信号转换为数字信号送入专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4。
所述北斗一处理模块1.2.7的第1、2、5、6脚依次分别与北斗一代射频接口1.2.9.3的第1、2脚,测试输入接口1.2.11的第3、4脚连接。该单元通过射频接口1.2.9.3收发信号,实现定位解算功能,并将结果送往ARM嵌入式处理器1.2.1。
所述数据输出接口1.2.10的第7脚与专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4的第9脚连接,其第8至11脚依次分别与RS232串行接口模块1.2.8的第1至4脚连接。该单元将专用GPS/北斗二双模式基带处理模块1.2.4送出的秒脉冲信号和RS232串行接口模块1.2.8送出的数据信息送往数据输出接口1.2.10,是整个综合处理单元的对外接口。
从图5可以看出:
所述综合业务处理模件1.2为模块化结构,且其上方从左至右依次设置有:北斗二射频接口1.2.9.1的第1脚、测试输入接口1.2.11的第1脚、GPS射频接口1.2.9.2的第1脚、测试输入接口1.2.11的第2脚、北斗一射频接口1.2.9.3的第1脚、测试输入接口1.2.11的第3脚,共6个射频接口;其右上方从上至下设置有北斗一射频接口1.2.9.3的第2脚、测试输入接口1.2.11的第4脚;数据输出接口1.2.10设置在电路板下方外侧,其余各模块按照处理流程需要均匀设置于印制板上。将所有模块集中到一块印刷电路板的方式提高了***的集成度和结构的简洁性。
值得特别说明的是,本发明中ARM嵌入式处理器1.2.1型号为S3C2440,SDRAM1.2.2的型号为IS42S32400,FLASH可电子擦除存储器1.2.3的型号为S29GL128,;其余各元件为工业级产品,壳体部件为精加工铸造件。
以上实施例,仅为说明本发明的技术特征和可实施例,其目的在于使该领域的技术人员能够了解本发明的内容并具体实施。由此,凡根据本发明的构思作出的变换和修饰,均包含在本发明的权利要求范围内,依专利法提出申请。
Claims (6)
1.一种基于北斗一/北斗二/GPS三模式的定位导航***,包括有室外单元(1)、室内单元(2)和线缆(3),其中:
a、所述室外单元(1)又包括有天线模件(1.1),综合业务处理模件(1.2),壳体(1.3),安装法兰(1.4);且天线模件(1.1)置于壳体(1.3)上方,综合业务处理模件(1.2)置于壳体(1.3)内,安装法兰(1.4)置于壳体(1.3)下方,4者自上而下相互结合构成一个整体,继而经线缆(3)与室内单元(2)连接组成整个***;
b、所述天线模件(1.1)为避雷帽式结构,其内从上而下相继设置有接收天线(1.1.1)和射频功率放大模块(1.1.2);
c、所述壳体(1.3)为圆柱形腔体式结构件,其顶部端口设置有密封圈(1.3.1),左侧设置有数据输出口(1.3.2),右侧设置有调试接口(1.3.3),底部设置有吸附磁铁(1.3.4);其特征是:
所述综合业务处理模件(1.2)为模块化结构,包含有:ARM嵌入式处理器(1.2.1)、同步动态数据存储器SDRAM(1.2.2)、FLASFH可电子擦除存储器(1.2.3)、专用GPS/北斗二双模式基带处理模块(1.2.4)、AD变换模块(1.2.5)、下变频处理模块(1.2.6)、北斗一处理模块(1.2.7)、RS232串行接口模块(1.2.8)、射频接口(1.2.9)、数据输出接口(1.2.10)和测试输入接口(1.2.11)且所述综合业务处理模件(1.2)的上方从左至右依次设置有:北斗二射频接口(1.2.9.1)的第1脚、测试输入接口(1.2.11)的第1脚、GPS射频接口(1.2.9.2)的第1脚、测试输入接口(1.2.11)的第2脚、北斗一射频接口(1.2.9.3)的第1脚、测试输入接口(1.2.11)的第3脚,共6个射频接口;其右上方从上至下设置有北斗一射频接口(1.2.9.3)的第2脚、测试输入接口(1.2.11)的第4脚;数据输出接口(1.2.10)设置在印制板下方外侧,其余各模块设置于印制板上,综合业务处理模件(1.2)完成射频处理,AD转换,基带处理,定位解算等功能,并将结果送往室内单元(2)。
2.如权利要求1所述的基于北斗一/北斗二/GPS三模式的定位导航***,其特征是:
所述ARM嵌入式处理器(1.2.1)的第45至89脚依次分别与同步动态数据存储器SDRAM(1.2.2)的第3至47脚连接;其第92至131脚依次分别与FLASH可电子擦除存储器(1.2.3)的第2至41脚连接;其第14至17脚,依次分别与北斗一处理模块(1.2.7)的第8至11脚连接;其第22至45脚依次分别与专用GPS/北斗二双模式基带处理模块(1.2.4)的第12至35脚连接;其第2至6脚依次分别与RS232串行接口模块(1.2.8)的第3至7脚连接。
3.如权利要求1所述的基于北斗一/北斗二/GPS三模式的定位导航***,其特征是:
所述下变频处理模块(1.2.6)的第34、36脚依次分别与AD变换模块(1.2.5)的第4、8脚连接;其第3、5、7、9脚依次分别与北斗二射频接口(1.2.9.1)的第1脚、GPS射频接口(1.2.9.2)的第1脚、测试输入接口(1.2.11)的第1、2脚连接;其第2脚输出与AD变换模块(1.2.5)的第2脚以及专用GPS/北斗二双模式基带处理模块(1.2.4)的第11脚连接。
4.如权利要求1所述的基于北斗一/北斗二/GPS三模式的定位导航***,其特征是:
所述AD变换模块(1.2.5)的第16至19脚依次分别与专用GPS/北斗二双模式基带处理模块(1.2.4)的第37至40脚连接;其第21至24脚依次分别与专用GPS/北斗二双模式基带处理模块(1.2.4)的第41至44脚连接。
5.如权利要求1所述的基于北斗一/北斗二/GPS三模式的定位导航***,其特征是:
所述北斗一处理模块(1.2.7)的第1、2、5、6脚依次分别与北斗一射频接口(1.2.9.3)的第1、2脚,测试输入接口(1.2.11)的第3、4脚连接。
6.如权利要求1所述的基于北斗一/北斗二/GPS三模式的定位导航***,其特征是:
所述数据输出接口(1.2.10)的第7脚与专用GPS/北斗二双模式基带处理模块(1.2.4)的第9脚连接,而数据输出接口(1.2.10)的第8至11脚依次分别与RS232串行接口模块(1.2.8)的第1至4脚连接。
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