CN108834050A - 一种长基线定位***基站及通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种长基线定位***基站。包括机箱、接口面板以及天线，机箱包括核心处理单元、底板单元、定位单元、网络交换单元、无线电单元、供电单元、功放供电单元、电源灯和同步状态灯。本发明采实现了指令收发、数据打包传输、GPS定位信息解析、同步周期秒脉冲输出以及数据解密等功能。采用基于Zynq内核的MicroZed核心板进行ARM与FPGA联合研发的模式，***资源利用率更高，易于开发与管理。选择多模定位芯片并设计定位模块，加入北斗定位***获取高精度GPS信息从而实现通信母船自定位，突破了以往单模芯片受到GPS全球定位***的限制。在保证安全性的前提下克服了对于不同应用设备兼容性低的缺点。

Description

一种长基线定位***基站及通信方法
技术领域
本发明涉及的是一种水下定位装置，具体地说是一种水下定位***基站。本发明也涉及一种水下定位***基站的通信方法。
背景技术
随着海洋强国路线的提出，对海洋的探索以及对海洋资源的开发成为了现在科技工作者的重要任务。水下定位技术的发展对于我国从海洋大国发展为海洋强国起着决定性作用。为了保证我国海权以及海洋利益的完整性，我国正加大科研力度。基站作为长基线定位***的重要组成部分，是整个长基线定位***的网络中心，构建了船载显控与其他分***交互的桥梁。
对于现有长基线定位***中相似的设备进行总结，其功能较为单一，无法作为***的网络中心。其无线电功能需对链路层、网络层及应用层协议进行设计实现，底层协议由设计者制定，在实际应用中，针对其它设备(指挥***、通信***等)兼容性低，灵活性差。采用DSP与FPGA分别开发，浪费资源且硬件接口设计复杂。采用的定位单元为GPS单模模块，在定位时受到GPS全球定位***的制约较大。接口单一，携带安装不便，无法灵活满足实际应用中的各种需求。针对以上问题，研制一套具有创新性、实用性以及通用性的基站，对长基线定位***的改进具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成度高、功能性强的长基线定位***基站。本发明的目的还在于提供一种长基线定位***基站的通信方法。
本发明的长基线定位***基站包括机箱、接口面板以及天线，机箱包括核心处理单元、底板单元、定位单元、网络交换单元、无线电单元、供电单元、功放供电单元、电源灯和同步状态灯，
所述机箱底部设有预埋件，机箱衬板安装于机箱内，供电单元固定于机箱衬板中心；底板单元固定于衬板一侧，接口固定于机箱面板上；定位单元固定于核心处理单元底部；核心处理单元与底板单元进行连接；网络交换单元通过立柱固定于衬板上；无线电单元固定于衬板另一侧；功放供电单元固定于机箱一侧内壁；电源灯、同步状态灯固定于机箱后面板，电源指示灯显示供电情况，同步指示灯显示基站是否进入同步，
接口面板上设有无线电天线接口、GPS接口、串口、网口、同步BNC口、电源接口、USB接口，其中，无线电天线接口设有外螺纹，通过具有内螺纹的馈线连接功放单元，功放单元另一端通过馈线连接无线电天线；GPS接口连接GPS天线；串口、网口与长基线定位***显控连接；同步BNC口连接需对时的长基线定位分***。
本发明的长基线定位***基站的通信方法为：
(1)、船载显控向基站下达握手指令，基站将定位信息上传。定位信息包括经度、纬度、导航模式等。
(2)、船载显控向基站下达同步指令，设置长基线定位***同步时间、同步周期。到达同步时刻后，基站输出同步周期秒脉冲至其它分***，上传GPS实时数据并存储至U盘，包括时间、经度、纬度、导航模式以及有效卫星个数等信息。
(3)、船载显控向基站下达查询或退出同步指令，基站根据指令进行回复。
(4)、船载显控向其他分***下达指令，指令经基站进行处理，通过网络交换单元进入无线电单元，发送至目的地址。分***应答指令并执行，将数据通过无线电回传给基站，打包处理后回传显控，进行解算。
(5)、对于传输过程中涉及的的加密数据，由基站完成解密工作。
为了解决现有长基线定位***中通信母船上组网及定位设备集成度低、功能性差的问题，本发明提出了一种长基线定位***基站及通信方法功能。
本发明所述的一种长基线定位***基站，主要包含核心处理单元、接口单元、定位单元、网络交换单元、无线电单元以及供电单元等。采用较为先进的电子电路器件，保证***运行的效率。实现了指令收发、数据打包传输、GPS定位信息解析、同步周期秒脉冲输出以及数据解密等功能。区别于以往基站对DSP和FPGA分别开发的框架，采用基于Zynq内核的MicroZed核心板进行ARM与FPGA联合研发的模式，***资源利用率更高，易于开发与管理。选择多模定位芯片并设计定位模块，加入北斗定位***获取高精度GPS信息从而实现通信母船自定位，突破了以往单模芯片受到GPS全球定位***的限制。选择具有标准底层协议的无线电电台，在应用层实现用户协议及功能，在保证安全性的前提下克服了对于不同应用设备兼容性低的缺点。
另外，一种长基线定位基站实现了标准化，含有丰富的功能及扩展接口，适用于不同的长基线定位***。机箱紧凑，使用方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明涉及的接口面板的结构示意；
图3为本发明涉及的***硬件整体框图；
图4为本发明涉及的供电单元的硬件框图；
图5为本发明在长基线定位***中的位置；
图6为本发明长基线定位***中的网络拓扑图；
图7为本发明的功能示意图。
图8为本发明的操作流程图。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细的描述。
具体实施方式一：
结合图1、图3，本实施方式的长基线定位***基站的组成包括机箱、接口面板以及天线。机箱包括核心处理单元1、底板单元2、定位单元3、网络交换单元4、无线电单元5、供电单元6、功放供电单元7、电源灯8、同步状态灯9。核心处理单元1同时连接底板单元2、定位单元3、网络交换单元4和电源灯8，底板单元2同时连接网络交换单元4、无线电单元5、供电单元6和同步状态灯9，网络交换单元4连接供电单元6，无线电单元5与功放供电单元7相连，接口面板同时与接口单元2、定位单元3、网络交换单元4、无线电单元5以及供电单元6相连。
机箱底部设有预埋件，机箱衬板安装于机箱内。底板单元2固定于衬板左侧，接口固定于机箱面板上；定位单元3固定于核心处理单元1底部；核心处理单元1与底板单元2进行连接；网络交换单元4通过四根立柱固定于衬板上；无线电单元5固定于衬板右侧；供电单元6固定于机箱衬板中心；功放供电单元7固定于机箱右侧内壁；电源灯8、同步状态灯9固定于机箱后面板。
结合图2、图5和图6，接口面板上设有无线电天线接口10、GPS接口11、串口12、网口13、同步BNC口14、电源接口15、USB接口16。其中，无线电天线接口10设有外螺纹，通过具有内螺纹的馈线连接功放单元17，功放单元17另一端通过馈线连接无线电天线18；GPS接口11连接GPS天线19；串口12、网口13与长基线定位***显控连接；同步BNC口14连接需对时的长基线定位分***；电源接口15外接220V交流电；USB接口16外接U盘。
所述机箱及衬板均为铝合金材质，连接件采用304不锈钢材质，电子单元电路采用沉金工艺。
具体实施方式二：
与具体实施方式一不同的是，本实施方式的长基线定位***基站，所述的核心处理单元1由底板和核心板构成，其中，核心板采用基于ZYNQ内核的MicroZed-7Z010核心板。
具体实施方式三：
与具体实施方式一、二不同的是，本实施方式的长基线定位***基站，所述的定位单元3采用u-blox-M8N定位芯片。
具体实施方式四：
与具体实施方式一、二、三不同的是，本实施方式的长基线定位***基站，所述的网络交换单元4采用RouterBOARD 493G交换机。。
具体实施方式五：
与具体实施方式一、二、三或四不同的是，本实施方式的长基线定位***基站，所述的无线电单元5采用Alvarion的BreezeNET-DS.11型电台。
具体实施方式六：
与具体实施方式一、二、三、四或五不同的是，结合图4所述的供电单元6包括：主电源模块20、无线电单元供电21、底部供电单元22、核心处理单元***电路供电单元23等。
基站供电电源为220V交流电，接入机箱前面板电源接口后，通过主电源模块20产生48V电压作为无线电供电单元21。通过底部供电单元22将48V电压转化为12V电压供给核心处理单元1以及功放供电单元7。核心处理单元***电路供电单元23产生5V、2.5V以及3.3V电压，供给定位模块3以及核心处理单元1中的MicroZed核心板。
其中，指示灯组包括蓝色指示灯和红色指示灯。两种颜色分别设定为电源灯8和同步状态灯9，同步状态下，蓝灯闪烁周期即为同步周期，现场实验人员可根据指示灯状态进行处理。
具体实施方式七：
与具体实施方式一、二、三、四、五或六不同的是，本实施方式的长基线定位***基站，所述USB接口16存储U盘根据实际情况进行选择，按照需求存储实时数据。
具体实施方式八：
本实施方式的长基线定位***基站的操作方法，结合图7、图8，所述方法通过以下步骤实现：
步骤一、船载显控向基站下达握手指令，基站将定位信息上传。定位信息包括经度、纬度、导航模式等。
步骤二、船载显控向基站下达同步指令，设置长基线定位***同步时间、同步周期。到达同步时刻后，基站输出同步周期秒脉冲至其它分***，上传GPS实时数据并存储至U盘，包括时间、经度、纬度、导航模式以及有效卫星个数等信息。
步骤三、船载显控向基站下达查询或退出同步指令，基站根据指令进行回复。
步骤四、船载显控向其他分***下达指令，指令经基站进行处理，通过网络交换单元进入无线电单元，发送至目的地址。分***应答指令并执行，将数据通过无线电回传给基站，打包处理后回传显控，进行解算。
步骤五、对于传输过程中涉及的的加密数据，由基站完成解密工作。

Claims (7)

1.一种长基线定位***基站，包括机箱、接口面板以及天线，机箱包括核心处理单元、底板单元、定位单元、网络交换单元、无线电单元、供电单元、功放供电单元、电源灯和同步状态灯，其特征是：
所述机箱底部设有预埋件，机箱衬板安装于机箱内，供电单元固定于机箱衬板中心；底板单元固定于衬板一侧，接口固定于机箱面板上；定位单元固定于核心处理单元底部；核心处理单元与底板单元进行连接；网络交换单元通过立柱固定于衬板上；无线电单元固定于衬板另一侧；功放供电单元固定于机箱一侧内壁；电源灯、同步状态灯固定于机箱后面板，电源指示灯显示供电情况，同步指示灯显示基站是否进入同步，
接口面板上设有无线电天线接口、GPS接口、串口、网口、同步BNC口、电源接口、USB接口，其中，无线电天线接口设有外螺纹，通过具有内螺纹的馈线连接功放单元，功放单元另一端通过馈线连接无线电天线；GPS接口连接GPS天线；串口、网口与长基线定位***显控连接；同步BNC口连接需对时的长基线定位分***。
2.根据权利要求1所述的长基线定位***基站，其特征是：所述的核心处理单元的核心板采用基于ZYNQ内核的MicroZed-7Z010核心板。
3.根据权利要求1所述的长基线定位***基站，其特征是：所述的定位单元采用u-blox-M8N定位芯片。
4.根据权利要求1所述的长基线定位***基站，其特征是：所述的网络交换单元采用RouterBOARD 493G交换机。
5.根据权利要求1所述的长基线定位***基站，其特征是：所述的无线电单元采用Alvarion的BreezeNET-DS.11型电台。
6.根据权利要求1所述的长基线定位***基站，其特征是：所述的供电单元包括主电源模块、无线电单元供电单元、底板供电单元、核心处理单元***电路供电单元，
供电电源为220V交流电，接入接口面板电源接口后，通过主电源模块产生48V电压作为无线电供电单元；通过底板供电单元将48V电压转化为12V电压供给核心处理单元以及功放供电单元；核心处理单元***电路供电单元产生5V、2.5V以及3.3V电压，供给定位模块以及核心处理单元中的MicroZed核心板。
7.一种权利要求1所述的长基线定位***基站的通信方法，其特征是：
(1)船载显控向基站下达握手指令，基站将定位信息上传，所述定位信息包括经度、纬度、导航模式；
(2)船载显控向基站下达同步指令，设置长基线定位***同步时间、同步周期，到达同步时刻后，基站输出同步周期秒脉冲，上传GPS实时数据并存储至U盘，所述实时数据包括时间、经度、纬度、导航模式以及有效卫星个数；
(3)船载显控向基站下达查询或退出同步指令，基站根据指令进行回复；
(4)船载显控下达指令，指令经基站进行处理，通过网络交换单元进入无线电单元，发送至目的地址；分***应答指令并执行，将数据通过无线电回传给基站，打包处理后回传显控，进行解算；
(5)对于传输过程中涉及的的加密数据，由基站完成解密。
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