CN112526554A - 一种小型卫星导航接收终端 - Google Patents

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Abstract

一种小型卫星导航接收终端，属于高精度卫星导航定位技术领域。解决了现有卫星导航接收终端存在通用性差、且体积较大、价格昂贵的问题。本发明包括多源导航信息解算单元、多源信息修正处理单元、可视化辅助交互单元、多通道数据传输单元和电源管理单元；多源信息修正处理单元接收多源导航信息解算单元发送的导航定位数据和差分修正定位数据，按照相应协议进行数据解码，得到导航定位信息和差分修正值，将导航信息和差分修正值作为差分修正定位算法的输入，实时计算得出消除误差后的定位数据以及相关辅助导航数据。采用多通道数据传输单元进行多端口输出。本发明适用于作为卫星导航终端使用。

Description

一种小型卫星导航接收终端
技术领域
本发明属于高精度卫星导航定位技术领域。
背景技术
全球导航卫星***是一种卫星***，它能够提供全球、全天候、全天时的高精度地理位置及导航、授时信息的卫星导航***。世界主要发达国家或组织，都积极投入卫星定位技术的研究，并且在导航、定位、通讯等领域发展了许多应用项目。随着卫星导航***技术的日益发展，对于导航精度的要求也越来越高，卫星导航接收终端的性能指标也随之提高。单频单模的卫星导航接收终端在复杂多变的环境中易出现信号丢失、信号接收不稳定等问题，影响整个导航***的稳定性、连续性和可靠性。并且在多数应用场景中也会有各个频段的电磁干扰的存在，同频段的电磁干扰信号会严重影响卫星模拟信号的接收，影响卫星导航接收终端的定位精度。
目前市面上常见卫星导航接收终端无法实现全面支持接收北斗三号卫星数据，且体积较大、价格昂贵、输出数据形式单一、需要外接终端显示卫星定位相关信息、查看相关***配置信息并修改，极大的限制了卫星导航接收终端的应用场景，也降低了卫星导航接收终端的通用性和兼容性。
发明内容
本发明目的是为了解决现有卫星导航接收终端存在通用性差、且体积较大、价格昂贵的问题，提出了一种小型卫星导航接收终端。
本发明所述的小型卫星导航接收终端，包括多源导航信息解算单元、多源信息修正处理单元、可视化辅助交互单元、多通道数据传输单元和电源管理单元；
多源导航信息解算单元包括混频接收天线、卫星信号解算模块和差分修正信号解算模块；
所述混频接收天线用于捕获多个卫星***发射的模拟信号和差分信标基站广播的差分修正模拟信号，并将模拟信号传递给卫星信号解算模块，将差分修正模拟信号传递给差分修正信号解算模块；
卫星信号解算模块根据接收的模拟信号的编码形式，获取最优卫星***，对最优卫星***所有卫星发射的模拟信号进行解算，获取当前接收终端定位信息及速度信息；并对解算获取的信息进行编码后发送至多源信息修正处理单元；
差分修正信号解算模块用于对差分修正信号进行解算，获取差分修正数字信号，并对差分修正数字信号进行编码后发送至多源信息修正处理单元；
多源信息修正处理单元对接收的差分修正数字信号和当前接收终端定位信息及速度信息进行解码，获得导航定位信息和差分修正值，将导航定位信息和差分修正值作为差分修正定位算法的输入，实时计算获取消除误差后的导航定位数据；将消除误差后的导航定位数据进行编码后发送至可视化辅助交互单元和多通道数据传输单元；
可视化辅助交互单元用于对消除误差后的定位数据解码后进行实时动态显示；
多通道数据传输单元用于将消除误差后的导航定位数据分别按照不同的输出协议进行编码打包后分别通过不同的输出接口进行输出；
电源管理单元用于给多源导航信息解算单元、多源信息修正处理单元、可视化辅助交互单元和多通道数据传输单元进行供电。
进一步地，卫星信号解算模块根据接收的模拟信号的编码形式，获取最优卫星***的方法为：对编码形式相同的卫星模拟信号进行计数，选择编码形式相同的数量最多的模拟信号对应的卫星***为优卫星***。
进一步地，卫星信号解算模块和差分修正信号解算模块向多源信息修正处理单元传递信息的速率均为19200bps波特率。
进一步地，卫星信号解算模块、差分修正信号解算模块和多源信息修正处理单元均按照NMEA0183协议进行编码。
进一步地，可视化辅助交互单元还用于对***的输出频率和***波特率进行设置；将***的输出频率设置信息传递给多通道数据传输单元；将***波特率设置信息传递给多源信息修正处理单元。
进一步地，多通道数据传输单元将消除误差后的导航定位数据分别按照网络标准协议、CAN通讯标准协议、串口通讯标准协议进行数据编码打包，通过网络接口、CAN接口、串行接口进行输出。
进一步地，多通道数据传输单元采用STM32F103ZET6处理器实现。
进一步地，电源管理单元包括电源适配器、防反插防过流保护电路、3.3V稳压模块和5V稳压模块；
电源适配器的电源信号输入端连接电网，电源适配器的电源信号输出端连接防反插防过流保护电路的电源信号输入端，防反插防过流保护电路的12V直流信号输出端同时连接3.3V稳压模块的电源信号输入端和5V稳压模块的电源信号输入端；
5V稳压模块用于为混频接收天线供电；
3.3V稳压模块用于为多源信息修正处理单元、可视化辅助交互单元、多通道数据传输单元、卫星信号解算模块和差分修正信号解算模块供电。
进一步地，防反插防过流保护电路包括电阻R1、电阻R2、第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第一NMOS管P3和第二NMOS管P4；
电阻R1的一端连接电源适配器的正向电源信号输出端，电阻R1的另一端连接第一PMOS管P2的源极，第一PMOS管P2的栅极连接第二PMOS管P2的栅极；第二PMOS管P2的栅极连接电源适配器的一个电源信号输出端；
电阻R1的另一端第二PMOS管P2的源极，第二PMOS管P2的漏极连接第二NMOS管P4的漏极，第二NMOS管P4的源极连接第一NMOS管P3的源极，第一NMOS管P3的漏极连接第一PMOS管P1的漏极；
第二PMOS管P2的栅极连接第二NMOS管P4的栅极，所述第二NMOS管P4的栅极连接电源适配器的另一个电源信号输出端；第二NMOS管P4的栅极还连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接第二NMOS管P4的源极，所述第二NMOS管P4的源极为防反插防过流保护电路的一个电源信号输出端，第二PMOS管P2的源极是防反插防过流保护电路的另一个电源信号输出端。
本发明解决了目前常见卫星导航接收终端存在的体积较大、价格昂贵、输出数据形式单一等一系列问题，增加人性化显示辅助功能和***的数据拓展功能，提升***的稳定性、实时性、定位精准性，并且减小***的体积并降低***的成本，保证***在复杂多变环境条件下能够准确、连续、稳定的输出高精度的卫星定位数据。
附图说明
图1为本发明所述小型卫星导航接收终端原理框图。
图2为本发明所述小型卫星导航接收终端工作原理图。
图3为本发明的电源管理单元工作原理框图。
图4为本发明的防反插防过流保护电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
具体实施方式一：下面结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述小型卫星导航接收终端，包括多源导航信息解算单元1、多源信息修正处理单元2、可视化辅助交互单元3、多通道数据传输单元4和电源管理单元5；
多源导航信息解算单元1包括混频接收天线、卫星信号解算模块101和差分修正信号解算模块102；
所述混频接收天线用于捕获多个卫星***发射的模拟信号和差分信标基站广播的差分修正模拟信号，并将模拟信号传递给卫星信号解算模块101，将差分修正模拟信号传递给差分修正信号解算模块102；
卫星信号解算模块101根据接收的模拟信号的编码形式，获取最优卫星***，对最优卫星***所有卫星发射的模拟信号进行解算，获取当前接收终端定位信息及速度信息；并对解算获取的信息进行编码后发送至多源信息修正处理单元2；
差分修正信号解算模块102用于对差分修正信号进行解算，获取差分修正数字信号，并对差分修正数字信号进行编码后发送至多源信息修正处理单元2；
多源信息修正处理单元2对接收的差分修正数字信号和当前接收终端定位信息及速度信息进行解码，获得导航定位信息和差分修正值，将导航定位信息和差分修正值作为差分修正定位算法的输入，实时计算获取消除误差后的导航定位数据；将消除误差后的导航定位数据进行编码后发送至可视化辅助交互单元3和多通道数据传输单元4；
可视化辅助交互单元3用于对消除误差后的定位数据解码后进行实时动态显示；
多通道数据传输单元4用于将消除误差后的导航定位数据分别按照不同的输出协议进行编码打包后分别通过不同的输出接口进行输出；
电源管理单元5用于给多源导航信息解算单元1、多源信息修正处理单元2、可视化辅助交互单元3和多通道数据传输单元4进行供电。
本实施方式所述多源导航信息解算单元包括卫星信号解算模块和差分修正信号解算模块；卫星信号解算模块用于捕获跟踪BDS的B1/B2/B3、GPS的L1/L2、GLONASS的G1/G2、Galileo的E1BC/E5B以及QZSS全星座全频点卫星模拟信号，选取最优卫星***模拟信号通过信号解算，得到当前位置信息、速度信息、卫星数量信息、世界时间等导航参数，并且按照NMEA0183协议进行数据编码并对外以19200bps高速波特率进行发送；差分修正信号解算单元用于接收差分信标基站广播的差分修正模拟信号，通过信号解算得到差分修正数字信号后按照NMEA0183协议进行数据编码并对外以19200bps高速波特率进行发送。
所述多源信息修正处理单元接收多源导航信息解算单元发送的导航定位数据和差分修正定位数据，按照相应协议进行数据解码，得到导航定位信息和差分修正值，将导航信息和差分修正值作为差分修正定位算法的输入，差分修正定位算法对卫星定位数据中的轨道误差、时钟误差、电离层误差和对流层误差进行误差消除，实时计算得出消除误差后的定位数据以及相关辅助导航数据，经过差分修正定位算法可以将定位精度提升到亚米级别，按照NMEA0183协议对精准的导航定位信息进行数据编码打包并对外以通用波特率115200bps或者用户自定义波特率模式实时输出，并且***可以通过串口或以太网在线升级固件和实时算法的调试。
所述可视化辅助交互单元连接多源信息修正处理单元，接收NMEA0183协议的精准导航定位数据，并按照协议进行数据解码，得到当前位置信息、速度信息、卫星数量信息、世界时间等导航参数以10Hz的刷新率进行实时动态显示；可以通过键盘选择将当前位置信息、速度信息、卫星数量信息、世界时间、海拔高度等导航参数或者***波特率、卫星***类型、当前输入电压值、当前输入电流值等重要信息进行单独实时更新显示，以监控***运行状态，且可以通过键盘进行***波特率、***输出频率等更改。
所述多通道数据传输单元通过RS485数据通道接收多源信息修正处理单元发送的NMEA0183格式精准的卫星导航定位数据，按照网络标准协议、CAN通讯标准协议、串口通讯标准协议分别进行重新数据编码打包，将数据信息通过网络接口、CAN接口、串行接口对外输出。
所述电源管理单元可为多源导航信息解算单元、多源信息修正处理单元、可视化辅助单元、多通道数据传输单元提供稳定、连续的电压输入；采用后备区域时钟供电方式，确保***实时时钟准确稳定运行；在***输入电源前端并联电量计，实时监控***输入电压值和输入电流值；通过设计防反接防过流防过压电路以保护***重要器件稳定安全工作。
进一步地，卫星信号解算模块101根据接收的模拟信号的编码形式，获取最优卫星***的方法为：对编码形式相同的卫星模拟信号进行计数，选择编码形式相同的数量最多的模拟信号对应的卫星***为优卫星***。
进一步地，卫星信号解算模块101和差分修正信号解算模块102向多源信息修正处理单元2传递信息的速率均为19200bps波特率。
进一步地，卫星信号解算模块101、差分修正信号解算模块102和多源信息修正处理单元2均按照NMEA0183协议进行编码。
本实施方式中卫星信号解算模块在获取卫星模拟数据后进行数据解算，得到卫星导航数字信息，按照NMEA0183格式进行数据编码打包，通过串口数据通道对外以高速波特率19200bps进行输出，且同时可以接收***配置命令信息，对于***配置参数进行实时修改。
多源信息修正处理单元通过串口数据通道接收卫星信号解算模块发送的卫星定位数据和差分修正信号解算模块发送的修正差分数据，作为差分修正定位算法的输入量进行校正运算，最后得出消除误差后的定位信息，按照NMEA0183协议进行重新数据编码并对外以通用波特率115200bps进行输出。
进一步地，本实施方式中，可视化辅助交互单元3还用于对***的输出频率和***波特率进行设置；将***的输出频率设置信息传递给多通道数据传输单元4；将***波特率设置信息传递给多源信息修正处理单元2。
进一步地，本实施方式中，多通道数据传输单元4将消除误差后的导航定位数据分别按照网络标准协议、CAN通讯标准协议、串口通讯标准协议进行数据编码打包，通过网络接口、CAN接口、串行接口进行输出。
进一步地，本实施方式中，多通道数据传输单元4采用STM32F103ZET6处理器实现。
本发明所述的多源信息修正处理单元采用NXP公司的低成本、低功耗ARM核心板I.MX6ULL板卡，运行Linux***进行***的资源配置和任务管理，并且实时可以通过串口UART0或以太网接口ETH0进行固件升级和***命令配置。
进一步地，结合图3进行说明，本实施方式中，电源管理单元5包括电源适配器501、防反插防过流保护电路502、3.3V稳压模块503和5V稳压模块504；
电源适配器501的电源信号输入端连接电网，电源适配器501的电源信号输出端连接防反插防过流保护电路502的电源信号输入端，防反插防过流保护电路502的12V直流信号输出端同时连接3.3V稳压模块503的电源信号输入端和5V稳压模块504的电源信号输入端；
5V稳压模块504用于为混频接收天线供电；
3.3V稳压模块503用于为多源信息修正处理单元2、可视化辅助交互单元3、多通道数据传输单元4、卫星信号解算模块101和差分修正信号解算模块102供电。
进一步地，结合图4进行说明，本实施方式中，防反插防过流保护电路502包括电阻R1、电阻R2、第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第一NMOS管P3和第二NMOS管P4；
电阻R1的一端连接电源适配器501的正向电源信号输出端，电阻R1的另一端连接第一PMOS管P2的源极，第一PMOS管P2的栅极连接第二PMOS管P2的栅极；第二PMOS管P2的栅极连接电源适配器501的一个电源信号输出端；
电阻R1的另一端第二PMOS管P2的源极，第二PMOS管P2的漏极连接第二NMOS管P4的漏极，第二NMOS管P4的源极连接第一NMOS管P3的源极，第一NMOS管P3的漏极连接第一PMOS管P1的漏极；
第二PMOS管P2的栅极连接第二NMOS管P4的栅极，所述第二NMOS管P4的栅极连接电源适配器501的另一个电源信号输出端；第二NMOS管P4的栅极还连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接第二NMOS管P4的源极，所述第二NMOS管P4的源极为防反插防过流保护电路502的一个电源信号输出端，第二PMOS管P2的源极是防反插防过流保护电路502的另一个电源信号输出端。
本发明多源导航信息解算单元分别由卫星信号解算模块和差分修正信号解算模块组成。通过前端信号接收天线，接收BDS的B1/B2/B3、GPS的L1/L2、GLONASS的G1/G2、Galileo的E1BC/E5B以及QZSS全星座全频点卫星模拟信号和差分修正模拟信号，卫星模拟信号由小尺寸高精度定位板卡P326通过信号解算将模拟信号解算为数字信号，对外以19200高速波特率进行输出，同理差分修正信号也由差分定位板卡SBX-4通过信号解算将差分修正模拟信号解算为数字信号，对外以19200bps高速波特率进行输出。
(1)卫星信号解算模块
全星座全频点卫星模拟信号通过卫星接收天线传输至卫星信号解算模块，在卫星信号解算模块中完成对卫星模拟信号的解算，得到当前的定位信息和相关导航辅助数字信号，然后依据NMEA0183格式进行数据编码打包，通过串口UARTB或USB数据通道对外传输导航信息。
卫星板卡P326可以接收BDS的B1/B2/B3、GPS的L1/L2、GLONASS的G1/G2、Galileo的E1BC/E5B以及QZSS全星座全频点卫星信号，全面支持接收中国北斗三号卫星信号。卫星信号接收天线通过SMA连接器与卫星板卡P326连接，P326捕获跟踪卫星模拟信号，解算得到实时定位数字信息。卫星板卡P326解算得到定位数字信息后，将卫星定位信息按照NMEA0183格式进行数据编码打包，通过串口UARTB数据通道对外实时传输。
(2)差分修正信号解算模块
差分修正模拟信号通过天线传输至差分修正信号解算模块，在差分修正信号解算模块中完成对差分修正模拟信号的解算，得到对于当前时刻卫星数据的修正值，按照NMEA0183格式进行数据编码打包，通过串口UART0数据通道对外实时传输。
差分修正定位板卡SBX-4接收差分基站广播的差分修正模拟信号，通过消除卫星信号发送接收中产生的共同误差，提高卫星数据定位精度。差分修正信号天线通过SMA连接器与差分修正定位板卡SBX-4相连，SBX-4接收差分修正模拟信号并解算得出差分修正值。将得到的差分修正值按照NMEA0183格式进行数据编码打包，通过串口UART0对外发送传输。
(3)多源信息修正处理模块
多源信息修正处理模块将卫星定位数字信息和差分修正数字信息作为差分修正定位算法的输入量，进行对卫星定位数据的校正后输出高精度的定位信息，按照NMEA0183格式进行数据编码打包，对外以115200bps波特率输出高精度的导航定位信息。多源信息修正处理模块与多源导航信息解算单元相连，二者通过串口数据通道进行通信。并且多源信息修正处理单元在接收多源导航信息解算单元发送的NMEA0183格式的卫星定位数据和差分修正数据时，同时也能接收***指令，控制卫星板卡P326和差分修正定位板卡SBX-4，包括输出信息格式、输出信息频率、选择输出串口、串口输出波特率以及启动、停止、暂停等设置；基于差分修正定位算法，实时接收卫星定位数据和差分修正数据，对所在位置数据进行校正，实现了整个卫星导航接收机***的高精度定位；在实时计算得到高精度定位数据后，实时计算频率为10Hz，按照NMEA0183格式进行数据编码打包，通过RS422串口数据通道对外以115200bps通用波特率进行输出。
如图2所示，多源导航信息解算单元的ARM板卡I.MX6ULL通过UART1端口与卫星板卡P326的UARTB端口相连，以TTL电平标准格式接收卫星信号解算模块发送的NMEA0183协议格式的数字信息；I,MX6ULL通过UART2端口与差分修正板卡SBX-4板卡的UART1端口相连，以TTL电平标准格式接收差分修正信号解算模块发送的NMEA0183协议格式的差分修正数字信息；多源信息融合处理单元按照规定的协议分别对接收到的卫星导航定位数字信息和差分修正数字信息进行信息解析，得到通用的定位信息和其他辅助导航数字信息，通过ARM板卡I.MX6ULL内部编写的算法程序，将UART1获取到的卫星定位数据和UART2获取到的差分修正数据作为程序的输入量，经过算法程序的计算运行，实时输出高精度定位数据，按照NMEA0183协议格式进行数据编码打包，将高精度定位数据实时发送至UART3端口、UART4端口，为了提高***通用性和***稳定性，将UART4与ADM258芯片相连，可以将TTL电平形式转换为RS422信号输出形式，可以实现信息的远距离传输和多设备挂载传输；同时可以通过ARM板卡I.MX6ULL的UART0端口和ETH0端口进行***的在线升级和固件更新。
(4)可视化辅助交互单元
可视化辅助交互单元主要用于将当前位置信息、速度信息、卫星数量信息、世界时间、海拔高度等导航参数或者***波特率、卫星***类型等重要信息进行实时动态的显示。与多源信息修正处理单元通过串口数据通道连接，接收多源信息修正处理单元发送NMEA0183协议高精度定位数据，按照协议进行数据解码，得到当前位置信息、速度信息、卫星数量信息、世界时间等导航参数；通过串口数据通道读取按键值，按照预设功能进行响应，将当前位置信息、速度信息、卫星数量信息、世界时间、海拔高度等导航参数或者***波特率、卫星***类型、当前电压输入值、当前电流输入值等重要信息以10Hz刷新率进行实时动态的显示，实现数据可视化，通过液晶屏显示，按键选择增加了***人性化设计；采用STM32F103ZET6辅助处理器设计，减少主***资源占用率，增强***实时性。
如图2所示，可视化辅助交互单元的STM32F103ZET6核心板的UART1数据通道与多源信息修正处理单元ARM板卡I.MX6ULL板卡的UART3相连，通过TTL电平信号标准接收多源信息修正处理单元发送NMEA0183高精度定位导航数据，通过协议进行数据解码，通过SPI总线数据通道将数据发送至液晶屏显示，STM32F103ZET6通过UART2端口与按键相连，得到当前按键值，按照预设命令进行显示，控制液晶屏显示当前位置信息、速度信息、卫星数量信息、世界时间、海拔高度等导航参数或者***波特率、卫星***类型等重要信息。同时，也可通过按键修改***波特率、***输出频率等。
(5)多通道数据传输单元
采用STM32F103ZET6作为处理器，与多源信息修正处理单元相连，通过串口数据通道接收多源信息修正处理单元发送的NMEA0183高精度定位导航信息，然后将数据依据网络标准通讯协议、CAN标准通讯协议、串口标准通讯协议进行数据的打包，实时传输到网络通讯端口、CAN通讯端口以及多个串口通讯端口，实现数据多形式多通道发送，增加***的通用性，可扩展性。满足***多场景多设备应用连接需求。
如图2所示，多通道数据传输单元的STM32F103ZET6核心板的UART1端口连接ADM2582E芯片，将TTL转换为RS422信号形式输出，然后连接多源信息修正处理单元的UART4端口，双方通过RS422信号形式以115200bps通用波特率进行通信，接收多源信息修正处理单元传输的高精度定位数据。设计基于TJA1050的CAN数据传输通道，以500Kbps通讯速率实现CAN数据形式的转换；设计基于RJ45的网络数据传输通道，实现网络数据形式的转换；设计基于ADM2582E的多串口数据通道，实现基于RS422数据形式的转换。将接收到的高精度卫星定位数据通过STM32F103ZET6内部重新进行数据编码，得到基于卫星定位数据的CAN通讯标准格式、网络通讯标准格式以及串口通讯标准格式，然后分别从CAN端口、以太网端口以及多个RS422端口进行发送，提升***兼容性，满足***多场景多设备应用。
(6)电源管理单元
所述电源管理单元可向***提供多种电压(5V、3.3.V)输入，为多源导航信息解算单元、多源信息修正处理单元、可视化辅助交互单元、多通道数据传输单元提供电源，增加后备电源供电设计，确保***实时时钟的准确稳定运行。并通过设计防反接防过流设计，消除电源故障对***的损伤，保护***重要器件。
经过市面常见电源适配器可以将市电AC220V转换为DC12V稳定输入电压并且滤除噪声后，接入电源管理单元；DC/DC模块LM2576-3.3将DC12V转换为DC3.3V，为卫星板卡P326、差分修正定位板卡SBX-4、ARM板卡I.MX6ULL、辅助处理器STM32F103ZET6、液晶显示屏进行供电，并能够负载10W的最大功率，保证***稳定运行；DC/DC模块LM2576-5.0将DC12V转换为DC5.0V，为外置接收天线供电，并能够负载15W的最大功率，保证天线正常工作，信号接收稳定可靠；在DC5V、DC3.3V、DC12V的输入电压处增加防反接二极管，避免直流电源极性错误击穿重要***器件；在DC12V、DC5V、DC3.3V的电路输入处接3000mA自恢复保险丝，防止电流过大击穿器件。
I.MX6ULL后备区域为SNVS功能，STM32F103ZET6后备区域为RTC功能，后备区域供电采用CR1220纽扣电池和VCC3.3V混合供电设计，有外部电源供电时，CR1220就不会进行供电，减少电能的损耗，当外部电源断开时，CR1220进行供电，保护***实时时钟不会丢失或更改。
在DC12V电源供电输入端，设计了基于PMOS管和NMOS管的桥式电路，防反插设计，保证在外部输入端反插时，在保证***不被损坏时也能保障***正常工作，第一PMOS管和第一PMOS管使用型号为AO3401的MOS管，第一NMOS管和第二NMOS管使用型号为AO3400的MOS管，通过俩个PMOS管和俩个NMOS管形成桥式电路，利用MOS管的开关特性，控制电路的导通和断开，由于MOS管的内阻很小，所以该电路能够很好的解决现有方案存在的压降和功耗过大的问题。将PMOS管放置在左上方和右上方，将NMOS管放置在左下方和右下方，形成桥式电路，解决因反插带来的不利影响。并且在输入端接入自恢复保险丝，有效监控电路电流，防止电流过大对电路的损坏。
LTC2944是一种电量计，能够准确的测量输入端的电压值和电流值，通过IIC数据通道传输数据，可以测量3.7～60v的宽电压范围，其内部具有14位快速AD进行数据采样，自动模式下，每10s采样一次并输出数据，然后进入休眠模式，静态电流仅为8μA，低功耗。在DC12V输入电压前端并联LTC2944电量计，实时监控输入电源的电压值和电流值，并串联继电器控制电路的导通和断开。通过LTC2944的IIC数据通道将电压、电流数据实时传输给可视化辅助交互单元的STM32F103处理器，实时监控并显示输入电压值和输入电流值，一旦电压超过阈值，可视化辅助交互单元的STM32F103处理器会通过TTL电平控制继电器断开，该***设置电压阈值为24V，电流阈值为3A，防止电压过大损坏电路。
所有电源模块的输入电压范围为DC7～40V，具有宽电压输入特性，具有良好的输入电压的兼容能力；能够承受最大3A的电流输入，各电压模块的额定输出功率2倍于***最大功率，保证***稳定、可靠、实时、连续运行。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (9)

1.一种小型卫星导航接收终端，其特征在于，包括多源导航信息解算单元(1)、多源信息修正处理单元(2)、可视化辅助交互单元(3)、多通道数据传输单元(4)和电源管理单元(5)；
多源导航信息解算单元(1)包括混频接收天线、卫星信号解算模块(101)和差分修正信号解算模块(102)；
所述混频接收天线用于捕获多个卫星***发射的模拟信号和差分信标基站广播的差分修正模拟信号，并将模拟信号传递给卫星信号解算模块(101)，将差分修正模拟信号传递给差分修正信号解算模块(102)；
卫星信号解算模块(101)根据接收的模拟信号的编码形式，获取最优卫星***，对最优卫星***所有卫星发射的模拟信号进行解算，获取当前接收终端定位信息及速度信息；并对解算获取的信息进行编码后发送至多源信息修正处理单元(2)；
差分修正信号解算模块(102)用于对差分修正信号进行解算，获取差分修正数字信号，并对差分修正数字信号进行编码后发送至多源信息修正处理单元(2)；
多源信息修正处理单元(2)对接收的差分修正数字信号和当前接收终端定位信息及速度信息进行解码，获得导航定位信息和差分修正值，将导航定位信息和差分修正值作为差分修正定位算法的输入，实时计算获取消除误差后的导航定位数据；将消除误差后的导航定位数据进行编码后发送至可视化辅助交互单元(3)和多通道数据传输单元(4)；
可视化辅助交互单元(3)用于对消除误差后的定位数据解码后进行实时动态显示；
多通道数据传输单元(4)用于将消除误差后的导航定位数据分别按照不同的输出协议进行编码打包后分别通过不同的输出接口进行输出；
电源管理单元(5)用于给多源导航信息解算单元(1)、多源信息修正处理单元(2)、可视化辅助交互单元(3)和多通道数据传输单元(4)进行供电。
2.根据权利要求1所述的一种小型卫星导航接收终端，其特征在于，卫星信号解算模块(101)根据接收的模拟信号的编码形式，获取最优卫星***的方法为：对编码形式相同的卫星模拟信号进行计数，选择编码形式相同的数量最多的模拟信号对应的卫星***为优卫星***。
3.根据权利要求1或2所述的一种小型卫星导航接收终端，其特征在于，卫星信号解算模块(101)和差分修正信号解算模块(102)向多源信息修正处理单元(2)传递信息的速率均为19200bps波特率。
4.根据权利要求1或2所述的一种小型卫星导航接收终端，其特征在于，卫星信号解算模块(101)、差分修正信号解算模块(102)和多源信息修正处理单元(2)均按照NMEA0183协议进行编码。
5.根据权利要求1或2所述的一种小型卫星导航接收终端，其特征在于，可视化辅助交互单元(3)还用于对***的输出频率和***波特率进行设置；将***的输出频率设置信息传递给多通道数据传输单元(4)；将***波特率设置信息传递给多源信息修正处理单元(2)。
6.根据权利要求1或2所述的一种小型卫星导航接收终端，其特征在于，多通道数据传输单元(4)将消除误差后的导航定位数据分别按照网络标准协议、CAN通讯标准协议、串口通讯标准协议进行数据编码打包，通过网络接口、CAN接口、串行接口进行输出。
7.根据权利要求1所述的一种小型卫星导航接收终端，其特征在于，多通道数据传输单元(4)采用STM32F103ZET6处理器实现。
8.根据权利要求1所述的一种小型卫星导航接收终端，其特征在于，电源管理单元(5)包括电源适配器(501)、防反插防过流保护电路(502)、3.3V稳压模块(503)和5V稳压模块(504)；
电源适配器(501)的电源信号输入端连接电网，电源适配器(501)的电源信号输出端连接防反插防过流保护电路(502)的电源信号输入端，防反插防过流保护电路(502)的12V直流信号输出端同时连接3.3V稳压模块(503)的电源信号输入端和5V稳压模块(504)的电源信号输入端；
5V稳压模块(504)用于为混频接收天线供电；
3.3V稳压模块(503)用于为多源信息修正处理单元(2)、可视化辅助交互单元(3)、多通道数据传输单元(4)、卫星信号解算模块(101)和差分修正信号解算模块(102)供电。
9.根据权利要求8所述的一种小型卫星导航接收终端，其特征在于，防反插防过流保护电路(502)包括电阻R1、电阻R2、第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第一NMOS管P3和第二NMOS管P4；
电阻R1的一端连接电源适配器(501)的正向电源信号输出端，电阻R1的另一端连接第一PMOS管P2的源极，第一PMOS管P2的栅极连接第二PMOS管P2的栅极；第二PMOS管P2的栅极连接电源适配器(501)的一个电源信号输出端；
电阻R1的另一端第二PMOS管P2的源极，第二PMOS管P2的漏极连接第二NMOS管P4的漏极，第二NMOS管P4的源极连接第一NMOS管P3的源极，第一NMOS管P3的漏极连接第一PMOS管P1的漏极；
第二PMOS管P2的栅极连接第二NMOS管P4的栅极，所述第二NMOS管P4的栅极连接电源适配器(501)的另一个电源信号输出端；第二NMOS管P4的栅极还连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接第二NMOS管P4的源极，所述第二NMOS管P4的源极为防反插防过流保护电路(502)的一个电源信号输出端，第二PMOS管P2的源极是防反插防过流保护电路(502)的另一个电源信号输出端。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105445762A (zh) * 2014-09-12 2016-03-30 哈尔滨恒誉名翔科技有限公司 基于dsp和fpga的gps接收机卫星通道嵌入式监控终端
DE102017222912A1 (de) * 2017-12-15 2019-06-19 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Korrekturinformationen für eine Antenne eines Fahrzeugs
CN110208826A (zh) * 2019-05-29 2019-09-06 哈尔滨工程大学 一种多模多频数字式卫星智能天线
CN111103601A (zh) * 2019-08-01 2020-05-05 长沙北斗产业安全技术研究院有限公司 一种用于卫星导航接收终端测试检定的可视化***及方法
EP3667369A1 (en) * 2018-12-14 2020-06-17 Valeo Comfort and Driving Assistance Positioning system for a land vehicle and method for computing high-precision gnss positions of a land vehicle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105445762A (zh) * 2014-09-12 2016-03-30 哈尔滨恒誉名翔科技有限公司 基于dsp和fpga的gps接收机卫星通道嵌入式监控终端
DE102017222912A1 (de) * 2017-12-15 2019-06-19 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Korrekturinformationen für eine Antenne eines Fahrzeugs
EP3667369A1 (en) * 2018-12-14 2020-06-17 Valeo Comfort and Driving Assistance Positioning system for a land vehicle and method for computing high-precision gnss positions of a land vehicle
CN110208826A (zh) * 2019-05-29 2019-09-06 哈尔滨工程大学 一种多模多频数字式卫星智能天线
CN111103601A (zh) * 2019-08-01 2020-05-05 长沙北斗产业安全技术研究院有限公司 一种用于卫星导航接收终端测试检定的可视化***及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
胡俊波;王玲;: "地面增强***导航信号源的设计与实现", 电子测量技术, no. 03 *

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