CN109444933A - 基于北斗卫星的定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于北斗卫星的定位装置及方法，涉及北斗卫星领域。该装置包括：微控制器、北斗通信模块和至少两个北斗民用智能卡，每个北斗民用智能卡分别与微控制器连接，每个北斗民用智能卡还分别与北斗通信模块连接，微控制器与北斗通信模块连接，用于控制北斗通信模块与任一北斗民用智能卡连通或关断，北斗通信模块用于对连通的北斗民用智能卡进行读卡和认证，并在认证通过后与北斗卫星进行数据交换。本发明提供的定位装置及方法，解决了民用北斗卫星通信存在的通信频度受控的问题，提高了定位装置的通信频率。

Description

基于北斗卫星的定位装置及方法

技术领域

本发明涉及北斗卫星领域，尤其涉及基于北斗卫星的定位装置及方法。

背景技术

北斗卫星是中国自行研制的全球卫星导航***，采用点对点双向数据传输的方式，具有覆盖范围广、没有通信盲区、信息加密传输安全、适用性强、操作简易等优点，被广泛运用到我国各项基础工程测量和信息通信中，在国防、民生和应急救援等领域具有非常高的普及和推广价值。

然而，北斗卫星通信存在通信频度受控的问题，民用通信频度不小于60秒，即同一张北斗民用智能卡的通信周期最少是60秒，而北斗通信模块的重捕获时间不大于2秒，一次通信完成时间不大于3秒，也就是说北斗通信模块在一个通信周期内大约有55秒处于空闲状态，空闲率高达91.7％，这极大的限制了民用北斗卫星的通信能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于北斗卫星的定位装置、一种基于北斗卫星的定位***及一种基于北斗卫星的定位方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于北斗卫星的定位装置，包括：微控制器、北斗通信模块和至少两个北斗民用智能卡，每个所述北斗民用智能卡分别与所述微控制器连接，每个所述北斗民用智能卡还分别与所述北斗通信模块连接，所述微控制器与所述北斗通信模块连接，用于控制所述北斗通信模块与任一所述北斗民用智能卡连通或关断，所述北斗通信模块用于对连通的北斗民用智能卡进行读卡和认证，并在认证通过后与北斗卫星进行数据交换。

本发明的有益效果是：本发明提供的定位装置，通过至少两个北斗民用智能卡分别轮换与北斗通信模块连通，与北斗卫星进行数据交换，解决了民用北斗卫星通信存在的通信频度受控的问题，当北斗通信模块在一个通信周期内处于空闲状态时，可以通过控制器切换其他北斗民用智能卡进行使用，能够使北斗通信模块在上一个连通的北斗民用智能卡在空闲时，及时使用另一个北斗民用智能卡进行通信，提高了定位装置的通信频率。

本发明解决上述技术问题的其他种技术方案如下：

一种基于北斗卫星的定位***，包括：北斗卫星和如上述技术方案中所述的定位装置，所述定位装置用于在通过任一北斗民用智能卡与所述北斗卫星进行数据交换后，切换其他北斗民用智能卡再次与所述北斗卫星进行数据交换。

定位装置通过切换北斗民用智能卡与北斗卫星进行通信，能够在北斗民用智能卡的通信周期的限制范围内，有效提高通信的效率和容量，并且提高北斗通信模块的利用率，从而更好的适应现代通信对实效性和兼容性的要求，提高了北斗卫星通信的适应性。

本发明解决上述技术问题的其他种技术方案如下：

一种基于北斗卫星的定位方法，使用如上述技术方案中所述的定位装置与北斗卫星进行数据交换，所述定位方法包括：

S1，微控制器控制北斗通信模块与任一北斗民用智能卡连通；

S2，北斗通信模块对连通的北斗民用智能卡进行读卡和认证；

S3，认证通过后，北斗通信模块与北斗卫星进行数据交换；

S4，数据交换完成后，所述微控制器控制北斗通信模块与其他北斗民用智能卡连通，重复步骤S2和S3。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明一种基于北斗卫星的定位装置的实施例提供的结构框架示意图；

图2a为本发明一种基于北斗卫星的定位装置的实施例提供的传统定位装置的运动轨迹示意图；

图2b为本发明一种基于北斗卫星的定位装置的实施例提供的本发明定位装置的运动轨迹示意图；

图3为本发明一种基于北斗卫星的定位装置的其他实施例提供的结构框架示意图；

图4为本发明一种基于北斗卫星的定位***的实施例提供的通信连接示意图；

图5为本发明一种基于北斗卫星的定位方法的实施例提供的通信流程示意图；

图6为本发明一种基于北斗卫星的定位方法的其他实施例提供的通信流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本申请公开的定位装置基于北斗卫星进行定位，北斗卫星的通信功能应用结构非常简单，由北斗数据发送端、北斗数据接收端和控制计算机组成。北斗数据发送端与接收端之间通过北斗卫星进行数据传输，北斗数据接收端与控制计算机之间采用三线串口通信。

依托北斗通信功能的定位***的传统解决方案主要是采用一台北斗通信发送端将定位数据通过卫星链路传送到北斗通信接收端，接收端再将定位数据转发给数据处理服务端，数据处理服务端解析数据，然后再发送到地理信息显示前端，完成位置数据在地图上的展示。

北斗通信发送端大多采用北斗民用智能卡做为通信用户身份识别卡，但此卡通信周期上有很大的限制，一般北斗民用智能卡最小通信周期是60秒，极大的限制了北斗通信能力。基于此，本发明提供以下实施例：

如图1所示，为本发明一种基于北斗卫星2的定位装置1的实施例提供的结构框架示意图，该定位装置1包括：微控制器11、北斗通信模块12和至少两个北斗民用智能卡13，每个北斗民用智能卡13分别与微控制器11连接，每个北斗民用智能卡13还分别与北斗通信模块12连接，微控制器11与北斗通信模块12连接，用于控制北斗通信模块12与任一北斗民用智能卡13连通或关断，北斗通信模块12用于对连通的北斗民用智能卡13进行读卡和认证，并在认证通过后与北斗卫星2进行数据交换。

应理解，微控制器11的种类型号繁多，而本申请中，微控制器11实现的功能主要为控制北斗通信模块12和北斗民用智能卡13的电源的打开和关断，本领域技术人员可以根据实际需求选择具有相应功能的微控制器11，实现对北斗通信模块12和北斗民用智能卡13的控制，在此不再一一赘述。

北斗通信模块12为北斗RDSS单模模块，传统定位装置1中，北斗通信模块12与北斗民用智能卡13之间是一对一关系，而本申请中采用多卡集成设计，将一个北斗通信模块12与多张北斗民用智能卡13组成多卡单通***，多张北斗民用智能卡13分时复用北斗通信模块12，并通过微控制控制多张北斗民用智能卡13的切换。

需要说明的是，北斗卫星2在接收到北斗通信模块12发送的数据后，会产生一个回执信息返回给北斗通信模块12，北斗通信模块12将回执信息返回给微控制器11，微控制器11在接收到回执信息后，控制北斗通信模块12与当前连通的北斗民用智能卡13电源关断，再控制北斗通信模块12与其他北斗民用智能卡13的电源打开，使北斗通信模块12与其他北斗民用智能卡13连通。

例如，当北斗民用智能卡13为多张时，可以对北斗民用智能卡13进行排序，使微控制器11按顺序依次连通北斗通信模块12与各个民用智能能卡。

优选地，可以根据北斗民用智能卡13的等待周期平均地分配每张北斗民用智能卡13的通信时间。

例如，假设共有2张北斗民用智能卡13，那么由于一般北斗民用智能卡13最小通信周期是60秒，那么可以当第一张北斗民用智能卡13通信完成后，第30秒再连通北斗通信模块12与第二张北斗民用智能卡13，这样可以实现每隔30秒进行一些定位采用，提高定位的准确度。

又例如，假设共有6张北斗民用智能卡13，那么每张北斗民用智能卡13的通信时间间隔可以为10秒，从第1秒开始，第一张北斗民用智能卡13使用后，断开与北斗通信模块12的通信连接，第10秒时，切换第二张北斗民用智能卡13与北斗通信模块12连通，以此类推，这样在最小通信周期60秒内，能够进行6次定位的数据交换，能够进一步提高定位的精度。

优选地，微控制器11还用于当北斗通信模块12对连通的北斗民用智能卡13进行读卡和认证失败后，关断该北斗通信模块12和北斗民用智能卡13的电源，断开北斗通信模块12和北斗民用智能卡13之间的信号连接。

通过在读卡和认证失败后及时断开北斗通信模块12和北斗民用智能卡13之间的信号连接，能够提高通信的安全性。

优选地，在北斗通信模块12与北斗卫星2进行数据交换之前，微控制器11还用于读取北斗通信模块12的状态信息，确认北斗通信卫星是否处于正常通信状态，如果否，则关断该北斗通信模块12和北斗民用智能卡13的电源，断开北斗通信模块12和北斗民用智能卡13之间的信号连接。

通过在进行数据交换之前对北斗通信模块12的状态信息进行判断，能够防止定位出现错误导致的定位误差。

如图2a所示，以滑翔机为例，为通过传统的定位装置1进行定位得到的示例性的运动轨迹示意图。从图2a中可以看出，对滑翔机进行定位的轨迹有很明显的折线，这些折线是因为滑翔机在盘旋上升或转弯过程中，无法记录详细的运动轨迹点，只是按北斗卫星2定位装置1传统的60s间隔采集的采样点，数量很少，导致前端程序对相邻两个点的处理方式采用直线连接的方式，就形成了大部分都是折线的情况，实际情况是每一段折线的真实运动轨迹都是一段不规则的弧线，所以此时无法正确的还原整个盘旋过程，数据严重失真。

而本申请的定位装置1通过增加多张北斗民用智能卡13，从图2b中可以看出，通过增加多个北斗民用智能卡13，轮替进行定位，能够成倍提高定位点的采样点频率，数据记录周期缩短了，数据的时效性有了显著提高，明显改善了轨迹的形状，更接近真实运动轨迹，对数据分析也会带来更多的益处。

本实施例提供的定位装置1，通过至少两个北斗民用智能卡13分别轮换与北斗通信模块12连通，与北斗卫星2进行数据交换，解决了民用北斗卫星2通信存在的通信频度受控的问题，当北斗通信模块12在一个通信周期内处于空闲状态时，可以通过控制器切换其他北斗民用智能卡13进行使用，能够使北斗通信模块12在上一个连通的北斗民用智能卡13在空闲时，及时使用另一个北斗民用智能卡13进行通信，提高了定位装置1的通信频率。

可选地，在一些实施例中，如图3所示，微控制器11包括：导航定位芯片111、传感器112和中央处理器113，中央处理器113分别与导航定位芯片111、传感器112、北斗通信模块12和每个北斗民用智能卡13连接，用于通过导航定位芯片111和传感器112获取通信数据，通过北斗通信模块12发送给北斗卫星2，并通过北斗通信模块12接收北斗卫星2返回的回执信息，对回执信息进行处理。

应理解，通信数据为用于通信的数据，可以包括时间戳、识别码等数据。具体地，中央处理器113通过导航定位芯片111和传感器112获取有效数据，并组成通信数据。

可选地，在一些实施例中，中央处理器113还用于控制北斗通信模块12向北斗卫星2发送通信数据的时间。

可选地，在一些实施例中，微控制器11具体用于控制北斗通信模块12与任一北斗民用智能卡13连通，并当北斗民用智能卡13与北斗卫星2完成通信后，关断北斗民用智能卡13和北斗通信模块12的电源，控制北斗通信模块12与其他北斗民用智能卡13连通。

应理解，在北斗通信模块12与其他北斗民用智能卡13连通后，也需要执行对连通的北斗民用智能卡13的认证和读卡过程，以及对北斗通信模块12的通信状态的判断过程。

可以理解，在一些实施例中，定位装置1可以包含如上述各实施例中的部分或全部结构。

如图4所示，为本发明一种基于北斗卫星的定位***的实施例提供的通信连接示意图，该定位***包括：北斗卫星和如上述各实施例中的定位装置，定位装置用于在通过任一北斗民用智能卡与北斗卫星进行数据交换后，切换其他北斗民用智能卡再次与北斗卫星进行数据交换。

定位装置通过切换北斗民用智能卡与北斗卫星进行通信，能够在北斗民用智能卡的通信周期的限制范围内，有效提高通信的效率和容量，并且提高北斗通信模块的利用率，从而更好的适应现代通信对实效性和兼容性的要求，提高了北斗卫星通信的适应性。

可以理解，在一些实施例中，定位装置可以包含如上述各实施例中的部分或全部结构。

如图5所示，为本发明一种基于北斗卫星的定位方法的实施例提供的通信流程示意图，该定位方法使用如上述各实施例中的定位装置与北斗卫星进行数据交换，定位方法包括：

S1，微控制器控制北斗通信模块与任一北斗民用智能卡连通。

S2，北斗通信模块对连通的北斗民用智能卡进行读卡和认证。

如果认证识别或无法识别，则微控制器关断北斗通信模块和该北斗民用智能卡的电源，断开通信连接；如果识别通过，则微控制器获取北斗通信模块的通信状态，并进行判断，如果通信状态不正常，则微控制器关断北斗通信模块和该北斗民用智能卡的电源，断开通信连接；如果通信状态正常，则将通信数据发送给北斗通信模块，以供北斗通信模块与北斗卫星进行数据交换。

S3，认证通过后，北斗通信模块与北斗卫星进行数据交换。

S4，数据交换完成后，微控制器控制北斗通信模块与其他北斗民用智能卡连通，重复步骤S2和S3。

下面结合图6，对其他可能的实施例进行说明。

可选地，在一些实施例中，微控制器包括：导航定位芯片、传感器和中央处理器，步骤S3具体包括：

S31，认证通过后，中央处理器将通过导航定位芯片和传感器获取的通信数据发送给北斗通信模块；

S32，北斗通信模块将通信数据发送给北斗卫星，并接收北斗卫星返回的回执信息；

S33，微控制器根据回执信息判断通信数据是否发送成功，并根据判断结果对回执信息进行处理。

可选地，在一些实施例中，步骤S32之前还包括：

中央处理器控制北斗通信模块向北斗卫星发送通信数据的时间。

可选地，在一些实施例中，步骤S4具体包括：

S41，数据交换完成后，微控制器关断北斗民用智能卡和北斗通信模块的电源；

S42，微控制器控制北斗通信模块与其他北斗民用智能卡连通，重复步骤S2和S3。

可以理解，在一些实施例中，定位方法可以包含如上述各实施例中的部分或全部步骤。

需要说明的是，本实施例是与上述各产品实施例对应的方法实施例，对于本实施例中各步骤及可选实施方式的说明可以参考上述各产品实施例中的对应说明，在此不再赘述。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到其他个***，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于北斗卫星的定位装置，其特征在于，包括：微控制器、北斗通信模块和至少两个北斗民用智能卡，每个所述北斗民用智能卡分别与所述微控制器连接，每个所述北斗民用智能卡还分别与所述北斗通信模块连接，所述微控制器与所述北斗通信模块连接，用于控制所述北斗通信模块与任一所述北斗民用智能卡连通或关断，所述北斗通信模块用于对连通的北斗民用智能卡进行读卡和认证，并在认证通过后与北斗卫星进行数据交换。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述微控制器包括：导航定位芯片、传感器和中央处理器，所述中央处理器分别与所述导航定位芯片、所述传感器、所述北斗通信模块和每个所述北斗民用智能卡连接，用于通过所述导航定位芯片和所述传感器获取通信数据，通过所述北斗通信模块发送给北斗卫星，并通过所述北斗通信模块接收所述北斗卫星返回的回执信息，对所述回执信息进行处理。

3.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，所述中央处理器还用于控制所述北斗通信模块向所述北斗卫星发送所述通信数据的时间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的定位装置，其特征在于，所述微控制器具体用于控制所述北斗通信模块与任一北斗民用智能卡连通，并当所述北斗民用智能卡与北斗卫星完成通信后，关断所述北斗民用智能卡和所述北斗通信模块的电源，控制所述北斗通信模块与其他北斗民用智能卡连通。

5.一种基于北斗卫星的定位***，其特征在于，包括：北斗卫星和如权利要求1至4中任一项所述的定位装置，所述定位装置用于在通过任一北斗民用智能卡与所述北斗卫星进行数据交换后，切换其他北斗民用智能卡再次与所述北斗卫星进行数据交换。

6.一种基于北斗卫星的定位方法，其特征在于，使用如权利要求1至4中任一项所述的定位装置与北斗卫星进行数据交换，所述定位方法包括：

S1，微控制器控制北斗通信模块与任一北斗民用智能卡连通；

S2，北斗通信模块对连通的北斗民用智能卡进行读卡和认证；

S3，认证通过后，北斗通信模块与北斗卫星进行数据交换；

S4，数据交换完成后，所述微控制器控制北斗通信模块与其他北斗民用智能卡连通，重复步骤S2和S3。

7.根据权利要求6所述的定位方法，其特征在于，所述微控制器包括：导航定位芯片、传感器和中央处理器，步骤S3具体包括：

S31，认证通过后，所述中央处理器将通过所述导航定位芯片和所述传感器获取的通信数据发送给所述北斗通信模块；

S32，所述北斗通信模块将所述通信数据发送给所述北斗卫星，并接收所述北斗卫星返回的回执信息；

S33，所述微控制器根据所述回执信息判断所述通信数据是否发送成功，并根据判断结果对所述回执信息进行处理。

8.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于，步骤S32之前还包括：

S34，所述中央处理器控制所述北斗通信模块向所述北斗卫星发送所述通信数据的时间。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的定位方法，其特征在于，步骤S4具体包括：

S41，数据交换完成后，所述微控制器关断所述北斗民用智能卡和所述北斗通信模块的电源；

S42，所述微控制器控制北斗通信模块与其他北斗民用智能卡连通，重复步骤S2和S3。