CN107144862A - 北斗数据采集仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种北斗数据采集仪，由天线模块、射频模块、信息处理板、接口板、显控单元、电源模块、蓝牙模块、WIFI模块、GPRS模块组成。与现有技术相比，本发明具北斗卫星通信、定位功能，够做到信息全地域、无盲点上报，同时对外接口采用灵活的模块化设计，接口丰富，兼容市面上绝大多数传感器等优点，可广泛应用于污染源监测、地表水监测、空气质量监测、荒漠监测、区域环境噪声监测、大气环境污染源、地表水体污染源、地下水体污染源、地下管网监测、海洋环境污染源、土壤环境监测、放射性环境污染源等监测等领域。

Description

北斗数据采集仪
技术领域
本发明专利属于卫星导航***终端设备领域，涉及一种利用我国北斗卫星定位***的北斗数据采集仪。
背景技术
随着北斗卫星导航技术的发展，北斗终端设备也在往多功能，高精度，高集成等方向发展。现已广泛应用于导航、定位、应急指挥调度、作战演习等领域。
目前市场上还没有集成北斗卫星通信、蓝牙通信、WIFI通信、GPRS通信于一体，对电源模块、接口模块、通信模块、信息处理进行模块化设计，可以进行模拟和数字信号的数据采集和处理的终端设备。但市场上的传感器种类众多，接口不尽相同，同时在偏远地区传统的基于移动公网（GSM/GPRS/3G）等移动通信网络受到基站布设与自然灾害的影响，不能保证在任何情况下都保持通信畅通。
所以，为了满足用户对数据采集和传输的要求，设计制作接口丰富，可根据传感器类型更换接口板和相应的电源板，并且采用北斗卫星通信技术的北斗数据采集仪。
发明内容
本发明专利的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种融合了北斗卫星通信和数据采集和处理的北斗数据采集仪。
为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的北斗数据采集仪由天线模块（1）、射频模块（2）、信息处理板（3）、接口板（4）、显控单元（5）、电源模块（6）、蓝牙模块（7）、WIFI模块（8）、GPRS模块（9）组成，天线模块（1）的输出/输入端与主机射频模块（2）的输入/输出端相连，射频模块（2）的输出/输入端与信息处理板（3）的输入/输出端相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与接口板（4）的输入/输出端相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与显控单元（5）的输入/输出端相连，电源模块（6）的输出与信息处理板（3）和射频模块（2）的输入相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与蓝牙模块（7）的输入/输出端相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与WIFI模块（8）的输入/输出端相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与GPRS模块（9）的输入/输出端相连。
本发明专利技术方案的实现还在于：北斗数据采集仪中的天线模块（1）由天线多工器（11）、功率放大器（12）和发射滤波器（13）组成，天线模块（1）的输出端与天线多工器（11）的输入端相连，天线多工器（11）与射频模块（2）相连；同时天线多工器（11）的输出端与功率放大器（12）的输入端相连，功率放大器（12）的输出端与发射滤波器（13）的输入端相连，发射滤波器（13）的输出端与天线模块（1）的输入端相连。
本发明专利技术方案的实现还在于：北斗数据采集仪中的信息处理板（3）由A/D采样电路（31）、BM3005（32）、ARM（33）、串口电路（34）、B1/LI模块（35）组成，A/D采样电路（31）的输出端与BM3005（32）相连，BM3005（32）与ARM（33）相连，ARM（33）的输出端与串口（34）相连，B1/LI模块（35）与ARM（33）相连，信息处理板（3）输出/输入端分别与蓝牙模块（7）的输入/输出端、WIFI模块（8）的输入/输出端、GPRS模块（9）的输入/输出端相连。
本发明专利技术方案的实现还在于：北斗数据采集仪中的接口板（4）由模拟电路（41）、芯片MAX3483（42）和MAX3222（43）组成，信息处理板（3）的输出/输入端分别与接口板（4）的模拟电路（41）输入/输出端、芯片MAX3483（42）输入/输出端和MAX3222（43）输入/输出端相连，模拟电路（41）、芯片MAX3483（42）和MAX3222（43）的输出/输入端分别与外设的输入/输出端相连。
本发明专利技术方案的实现还在于：北斗数据采集仪中的显控单元（5）由显示与接收控制（51）和显示电路（52）组成，信息处理板（3）的串口（34）输出/输入端与显示与接收控制（51）的输入/输出端相连，显示与接收控制（51）的输出端与显示（52）电路相连。
本发明专利技术方案的实现还在于：北斗数据采集仪中的电源模块（6）由芯片LTC4020（61）、LTC3786（62）、LM2576（63）、TPS54540（64）和LM3478（65）等组成，外部输入12V到LTC4020输入端，LTC4020（61）的输出端分别接入LTC3786（62）、LM2076（63）、TPS54540（64）和LM3478（65）的输入端，LTC3786（62）输出28V给射频模块（2），LM2076（63）输出12V给信息处理板（3）和外设，TPS54540（64）输出12V给外设LM3478（65）输出24V给外设。
本发明专利所述北斗数据采集仪的工作流程分为数据的采集和发送两部分。
一、数据的采集过程
数据的采集过程是指从传感器和其它待测设备等的模拟和数字被测单元中通过接口板自动采集信息送至信息处理板，信息处理板通过北斗或者GPRS将数据发送出去，同时将结果送往显控单元。
二、数据的发送过程
信息处理板中的BM3005将需要发射的数据送往通道模块，通道模块经过信号调制、合路，将信号送往天线模块的天线多工器，由天线多工器分路后，将发射信号送往功率放大器，放大后送往发射滤波器，经滤波后将信号发射出去。同时经GPRS模块将数据发送出去。
本发明专利在北斗数据采集仪的设计中，采用了下列方法：
1.北斗通信技术
简单的来说，北斗通信其实就是可以看做是现在人们平时用的“短信息”，可以发布140个字的信息，既能够定位，又能显示发布者的位置。另外，在海洋、沙漠和野外这些没有通信和网络的地方，可以定位自己的位置，并能够向外界发布数据信息。可以实现双向通信，提供的指挥端机可进行一点对多点的广播传输，为各种平台应用提供了极大便利。北斗通信过程原理图见图7所示。
北斗通信过程：
(1)北斗通信发送方首先将包含接收方ID号和通信内容的通信申请信号加密后通过卫星转发入站;
(2)地面中心站接收到通信申请信号后，经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中，经卫星广播给用户;
(3)接收方用户机接收出站信号，解调解密出站电文，完成一次通信。
与定位功能相似，北斗通信的传输时延约0.5秒，通讯的最高频度也是1秒1次。
通过使用北斗卫星通信技术，使北斗数据采集仪的使用范围大大提高，可在海洋、沙漠和野外这些没有通信和网络的地方正常使用。与其他厂家相比具有明显优势。
综合采用上述设计结构和方法后，即可使北斗数据采集仪具有了数据采集和处理功能外，还具有了北斗卫星通信功能，使其适用范围大大提高，可广泛应用于污染源监测、地表水监测、空气质量监测、荒漠监测、区域环境噪声监测、大气环境污染源、地表水体污染源、地下水体污染源、地下管网监测、海洋环境污染源、土壤环境监测、放射性环境污染源等监测等领域。
附图说明
图1 为该北斗环境检测仪的原理结构示意图。
图2 为图1 中天线模块部分结构示意图。
图3 为图1 中信息处理板部分的结构示意图。
图4 为图1 中接口板部分的结构示意图。
图5 为图1 中显控模块部分的结构示意图。
图6 为图1 中电源模块部分的结构示意图。
图7为北斗通信过程原理图。
附图中各标号名称分别为：1-天线模块，2-通道模块型号为STRTMX，3-信息处理板，4-接口板，5-显控模块，6-电源模块，7-蓝牙模块，8-WIFI模块，9-GPRS模块，11-天线多工器，12-功率放大器，13-发射滤波器，31-A/D采样，32-BM3005，33-ARM，34-串口电路，35-B1/L1模块，41-模拟电路，42-MAX3483芯片，43-MAX3222芯片，51-显示与接收控制，52-显示电路，61-LTC4020芯片，62-LTC3786芯片，63-LM2576芯片，64-TPS54540芯片，65-LM3478芯片。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明专利内容做进一步说明，但本发明专利的实际制作结构并不仅限于下述的实施例。
参见图1，本发明专利所述的北斗数据采集仪由天线模块（1）、射频模块（2）、信息处理板（3）、接口板（4）、显控单元（5）、电源模块（6）、蓝牙模块（7）、WIFI模块（8）、GPRS模块（9）组成。天线模块（1）的输出/输入端与主机射频模块（2）的输入/输出端相连，射频模块（2）的输出/输入端与信息处理板（3）的输入/输出端相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与接口板（4）的输入/输出端相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与显控单元（5）的输入/输出端相连，电源模块（6）的输出与信息处理板（3）和射频模块（2）的输入相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与蓝牙模块（7）的输入/输出端相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与WIFI模块（8）的输入/输出端相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与GPRS模块（9）的输入/输出端相连。
在图2～图5给出的实施例结构中，天线模块（1）由天线多工器型号为STM-ZJ-LMA-BD06（11）、功率放大器型号为STM-PA-BD1-11B（12）和发射滤波器型号为（13）组成，天线模块（1）的输出端与天线多工器型号为STM-ZJ-LMA-BD06（11）的输入端相连，天线多工器型号为STM-ZJ-LMA-BD06（11）与射频模块型号为STRTMX（2）相连；同时天线多工器型号为STM-ZJ-LMA-BD06（11）的输出端与功率放大器型号为STM-PA-BD1-11B（12）的输入端相连，功率放大器型号为STM-PA-BD1-11B（12）的输出端与发射滤波器（13）的输入端相连，发射滤波器（13）的输出端与天线模块（1）的输入端相连；信息处理板（3）由A/D采样电路型号为AD9288BST-100（31）、BM3005（32）、ARM型号为STM43F427（33）、串口（34）B1/LI模块型号为ATGM332D（35）组成，A/D采样电路型号为AD9288BST-100（31）的输出端与BM3005（32）相连，BM3005（32）与ARM型号为STM43F427（33）相连，ARM型号为STM43F427（33）的输出端与串口（34）相连，B1/LI模块型号为ATGM332D（35）与ARM（33）型号为STM43F427相连, 信息处理板（3）输出/输入端分别与蓝牙模块（7）的输入/输出端、WIFI模块（8）的输入/输出端、GPRS模块（9）的输入/输出端相连；接口板（4）由模拟电路（41）、芯片MAX3483（42）和MAX3222（43）组成，信息处理板（3）的输出/输入端分别与接口板（4）的模拟电路（41）输入/输出端、芯片MAX3483（42）输入/输出端和MAX3222（43）输入/输出端相连，模拟电路（41）、芯片MAX3483（42）和MAX3222（43）的输出/输入端分别与外设的输入/输出端相连；显控单元（5）由显示与接收控制（51）和显示电路（52）组成，信息处理板（3）的串口（34）输出端与显示与接收控制（51）的输入端相连，显示与接收控制（51）的输出端与显示（52）电路相连。
图6给出的实施例结构中，电源模块（6）由芯片LTC4020（61）、LTC3786（62）、LM2576（63）、TPS54540（64）和LM3478（65）等组成，外部输入12V到LTC4020输入端，LTC4020（61）的输出端分别接入LTC3786（62）、LM2076（63）、TPS54540（64）和LM3478（65）的输入端，LTC3786（62）输出28V给射频模块（2），LM2076（63）输出12V给信息处理板（3）和外设，TPS54540（64）输出12V给外设LM3478（65）输出24V给外设。

Claims (6)

1.一种北斗数据采集仪，其特征在于由天线模块（1）、射频模块（2）、信息处理板（3）、接口板（4）、显控单元（5）、电源模块（6）、蓝牙模块（7）、WIFI模块（8）、GPRS模块（9）组成，天线模块（1）的输出/输入端与主机射频模块（2）的输入/输出端相连，射频模块（2）的输出/输入端与信息处理板（3）的输入/输出端相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与接口板（4）的输入/输出端相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与显控单元（5）的输入/输出端相连，电源模块（6）的输出与信息处理板（3）和射频模块（2）的输入相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与蓝牙模块（7）的输入/输出端相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与WIFI模块（8）的输入/输出端相连，信息处理板（3）的显示输出/输入端与GPRS模块（9）的输入/输出端相连。
2.根据权利要求1所述的北斗数据采集仪，其特征在于天线模块（1）由天线多工器（11）、功率放大器（12）和发射滤波器（13）组成，天线模块（1）的输出端与天线多工器（11）的输入端相连，天线多工器（11）与射频模块（2）相连；同时天线多工器（11）的输出端与功率放大器（12）的输入端相连，功率放大器（12）的输出端与发射滤波器（13）的输入端相连，发射滤波器（13）的输出端与天线模块（1）的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的北斗数据采集仪，其特征在于信息处理板（3）由A/D采样电路（31）、BM3005（32）、ARM（33）、串口电路（34）、B1/LI模块（35）组成，A/D采样电路（31）的输出端与BM3005（32）相连，BM3005（32）与ARM（33）相连，ARM（33）的输出端与串口（34）相连，B1/LI模块（35）与ARM（33）相连，信息处理板（3）输出/输入端分别与蓝牙模块（7）的输入/输出端、WIFI模块（8）的输入/输出端、GPRS模块（9）的输入/输出端相连。
4.根据权利要求1所述的北斗数据采集仪，其特征在于接口板（4）由模拟电路（41）、芯片MAX3483（42）和MAX3222（43）组成，信息处理板（3）的输出/输入端分别与接口板（4）的模拟电路（41）输入/输出端、芯片MAX3483（42）输入/输出端和MAX3222（43）输入/输出端相连，模拟电路（41）、芯片MAX3483（42）和MAX3222（43）的输出/输入端分别与外设的输入/输出端相连。
5.根据权利要求1 所述的北斗数据采集仪，其特征在于显控单元（5）由显示与接收控制（51）和显示电路（52）组成，信息处理板（3）的串口（34）输出/输入端与显示与接收控制（51）的输入/输出端相连，显示与接收控制（51）的输出端与显示（52）电路相连。
6.根据权利要求1 所述的北斗数据采集仪，其特征在于电源模块（6）由芯片LTC4020（61）、LTC3786（62）、LM2576（63）、TPS54540（64）和LM3478（65）等组成，外部输入12V到LTC4020输入端，LTC4020（61）的输出端分别接入LTC3786（62）、LM2076（63）、TPS54540（64）和LM3478（65）的输入端，LTC3786（62）输出28V给射频模块（2），LM2076（63）输出12V给信息处理板（3）和外设，TPS54540（64）输出12V给外设LM3478（65）输出24V给外设。
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