CN204731418U - 基于bds/gps的高动态全定制定位授时机载终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于BDS/GPS的高动态全定制定位授时机载终端，该终端包括信号获取模块、0183报文输出模块、原始数据输出模块、FPGA模块、ARM模块；所述信号获取模块的一路依次连接0183报文输出模块、FPGA模块，另一路依次连接原始数据输出模块、ARM模块；所述0183报文输出模块输出端还与ARM模块连接。本实用新型满足了定位和授时功能同时进行的需求，其双***定位授时确保了机载在高速试飞过程中，机载的位置、速度的高精度定位和授时，保证了监控中心与机载上多台设备的时间同步性。
Description
技术领域
本实用新型属于航空技术领域，具体涉及一种基于BDS/GPS的高动态全定制定位授时机载终端。
背景技术
在机载飞行试验过程中，高精度定位和准确授时的重要性不言而喻，各种BDS/GPS定位授时设备应用于飞机的科研飞行任务中。目前常见的机载定位授时设备有基于BDS的定位/授时设备或基于GPS的定位/授时设备，此类设备均是采用BDS或GPS单***独立定位或授时，定位授时的精度相对比较低，并且只能实现对测试数据的简单记录。
随着飞行试验对定位授时的高精度要求，不仅要对试飞机载进行精确的定位，还要实现精密授时，确保地面监控中心及飞机上的多台设备的时间同步。而目前的基于BDS/GPS定位/授时设备显然不能满足定位和授时同时进行且高精度的要求，这样不能确保监控中心与机载上的时间同步，从而不能满足最及时的掌握飞机的飞行状况的需求。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种基于BDS/GPS的高动态全定制定位授时机载终端。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型实施例提供一种基于BDS/GPS的高动态全定制定位授时机载终端，该终端包括信号获取模块、0183报文输出模块、原始数据输出模块、FPGA模块、ARM模块；所述信号获取模块的一路依次连接0183报文输出模块、FPGA模块，另一路依次连接原始数据输出模块、ARM模块；所述0183报文输出模块输出端还与ARM模块连接。
上述方案中，所述信号获取模块为OEM628板卡。
上述方案中，所述FPGA模块包括序列检测器、第一寄存器、译码器，所述序列检测器的输入端与0183报文输出模块连接，输出端依次连接第一寄存器、译码器，所述译码器的第一路依次连接编码器、第一移位寄存器，第二路依次连接MUX复用器、DAC控制器，第三路连接RTC，所述RTC与MUX连接；所述MUX、DAC控制器之间连接有直流B码编码器，所述B码编码器的输出端依次连接第二移位寄存器、电平转换驱动器，所述第二移位寄存器与DAC控制器连接；来自外部的秒基准信号1PPS一路输入到循环计数器，再经第二寄存器、IP核、PHY芯片输出，另一路输入到第二移位寄存器与DAC控制器之间；所述译码器的第四路与第二寄存器连接。
上述方案中，所述ARM模块包括BDS/GPS定位模块、FPGA通信模块、AM3354ZCZ芯片、存储模块、显示模块，所述AM3354ZCZ芯片分别与BDS/GPS定位模块、FPGA通信模块、存储模块、显示模块连接，所述BDS/GPS定位模块与原始数据输出模块连接，所述FPGA通信模块与0183报文输出模块连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
1）本实用新型采用模块化设计思路，将不同性能的硬件模块的功能进行综合，采用FPGA与ARM相结合的设备架构，并可以根据用户的不同需求，添加相应的功能，实现设备的可定制化设计。
2）本实用新型用于机载设备，在飞机高速试飞过程中，利用实时差分技术，通过机载电台实时的将GPS观测数据及已知数据传输给地面监测站电台，对差分观测值进行实时处理，从而测得机载的实时位置，以及机载的运行轨迹，实现了对飞机的位置的高精度定位。
3）本实用新型采用基于FPGA的逻辑设计，利用FPGA的高集成度和高可靠性的特性，对底层时间解析，完成IRIG-B、IEEE-1588、NTP时间码授时，保证了机载上的其他设备与地面指挥监测中心设备的时间同步，满足机载采集设备精确授时的需求。
4）本实用新型通过OLED将位置、时间、速度等信息显示，并且设置了不同的按键，来调节显示屏的亮度，满足飞行员等用户在不同环境下的需求，从而更直观更容易的掌握机载飞行参数信息。
5）本实用新型可以利用U盘实时记录存储试飞机载的测量数据，并可以对记录的数据进行事后差分处理，从而精确的计算机载在试飞过程中的运行轨迹、不同时刻的位置、速度等定位数据，用于分析试飞机载飞行过程中的轨迹、位置、速度误差。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供一种基于BDS/GPS的高动态全定制定位授时机载终端的功能原理框图；
图2为本实用新型的FPGA模块的连接框图；
图3为本实用新型的ARM模块的连接框图；
图4为本实用新型的典型应用***框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型实施例提供一种基于BDS/GPS的高动态全定制定位授时机载终端，如图1所示，该终端包括信号获取模块1、0183报文输出模块2、原始数据输出模块3、FPGA模块4、ARM模块5；所述信号获取模块1的一路依次连接0183报文输出模块2、FPGA模块4，另一路依次连接原始数据输出模块3、ARM模块5；所述0183报文输出模块2输出端还与ARM模块5连接。
所述信号获取模块1为OEM628板卡。
如图2所示，所述FPGA模块4采用基于Verilog硬件编程语言对时间解析，实现IRIG-B AC/DC及IEEE-1588授时；所述FPGA模块4包括序列检测器、第一寄存器、译码器，所述序列检测器的输入端与0183报文输出模块2连接，输出端依次连接寄存器、译码器，所述译码器的第一路依次连接编码器、第一移位寄存器，第二路依次连接MUX、DAC控制器，第三路连接RTC，所述RTC与MUX连接；所述MUX、DAC控制器之间连接有直流B码编码器，所述B码编码器的输出端依次连接第二移位寄存器、电平转换驱动器，所述第二移位寄存器与DAC控制器连接；来自外部的秒基准信号1PPS一路输入到微循环计数器，再经第二寄存器、IP核、PHY芯片输出，另一路输入到第二移位寄存器与DAC控制器之间；所述译码器的第四路与第二寄存器连接。
所述序列检测器检测由与0183报文输出模块2输入的0183报文，如果是需要的报文，在所述第一寄存器中形成时间报文信息，通过译码器对第一寄存器存储的时间报文数据进行译码，所述编码器对译码器的译码时间戳进行编码，并经过第一移位寄存器通过串口将时间戳信息上报到外部设备；所述MUX复用器的时间戳信息，经过DAC控制器转换成IRIG-B AC单端信号输出；所述RTC作为备用时间源，在MUX接收不到时间戳信息时，向MUX写入时间信息；所述直流B码编码器从MUX获得年月日时分秒时间戳，并经过第二移位寄存器输出到电平转换驱动器输出IRIG-B DC；所述循环计数器结合1PPS输出微秒数据到第二寄存器，所述第二寄存器将循环计数器的微秒数据与译码器输出的年月日时分秒时间戳信息合成，并经过FPGA内嵌的IP核处理，PHY芯片25输出IEEE 1588时间码。
如图3所示，所述ARM模块5包括BDS/GPS定位模块、FPGA通信模块、AM3354ZCZ芯片、存储模块、显示模块、配置模块，所述AM3354ZCZ芯片分别与BDS/GPS定位模块、FPGA通信模块、存储模块、显示模块、配置模块连接，所述BDS/GPS定位模块与原始数据输出模块3连接，所述FPGA通信模块与0183报文输出模块2连接。
所述AM3354ZCZ芯片，支持720MHz的主频，支持LCD接口、USB接口、网口、串口等标准接口，实现对测量数据的配置处理、显示和对试飞机载的定位。
所述BDS/GPS定位模块将原始数据信息通过串口发送给AM3354ZCZ芯片，所述FPGA通信模块通过串口将0183报文信息发送给AM3354ZCZ芯片，配置模块对AM3354ZCZ芯片的信息进行配置并发送给AM3354ZCZ芯片，所述存储模块获取AM3354ZCZ芯片中的原始数据，并存储到SD卡或U盘中，所述显示模块获取AM3354ZCZ芯片中的报文解析信息，并显示到OLED屏上。
实施例：
将GPS天线与本实用新型的输入端连接，本实用新型的输出端分别连接显示器、两组记录器、电台，构成定位授时机载终端典型应用***，如图4所示，信号流向为：GPS天线将接收的卫星信号发送给本实用新型，显示器通过网口或422接口显示定位数据，记录器记录通过TTL接口传输的IRIG-B码授时，记录器记录通过网口传输的IEEE-1588授时，电台通过422接口将定位信息发射到***设备。
本实用新型定位授时的过程：
所述信号获取模块1获取信息，FPGA模块4按照要求对0183报文进行解析，解调出年、月、日、时、分、秒信息，同时利用板卡输出的秒基准信号1PPS进行同步校准；通过FPGA内置的IP核和PHY芯片输出1588时间报文；通过DAC转换芯片输出IRIG-B AC时间码，再经过运算放大器LM1558驱动后，输出4路单端IRIG-B AC信号，并通过MAX4447单端转换芯片输出4路差分的IRIG-B AC信号；通过电平转换芯片TXS0108输出TTL电平的IRIG-B DC信号，并通过DS26C31转换为1路422差分电平的IRIG-B DC信号，这样就为多台设备提供了时间源，实现多台设备的时间同步，完成了授时功能；将获取的信息发送给ARM模块5，所述ARM模块5进行配置处理，测得试飞机载的位置、速度等信息，实现对机载的定位。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于BDS/GPS的高动态全定制定位授时机载终端，其特征在于，该终端包括信号获取模块（1）、0183报文输出模块（2）、原始数据输出模块（3）、FPGA模块（4）、ARM模块（5）；所述信号获取模块（1）的一路依次连接0183报文输出模块（2）、FPGA模块（4），另一路依次连接原始数据输出模块（3）、ARM模块（5）；所述0183报文输出模块（2）输出端还与ARM模块（5）连接。
2.根据权利要求1所述的基于BDS/GPS的高动态全定制定位授时机载终端，其特征在于：所述信号获取模块（1）为OEM628板卡。
3.根据权利要求1或2所述的基于BDS/GPS的高动态全定制定位授时机载终端，其特征在于：所述FPGA模块（4）包括序列检测器、第一寄存器、译码器，所述序列检测器的输入端与0183报文输出模块（2）连接，输出端依次连接第一寄存器、译码器，所述译码器的第一路依次连接编码器、第一移位寄存器，第二路依次连接MUX复用器、DAC控制器，第三路连接RTC，所述RTC与MUX连接；所述MUX、DAC控制器之间连接有直流B码编码器，所述B码编码器的输出端依次连接第二移位寄存器、电平转换驱动器，所述第二移位寄存器与DAC控制器连接；来自外部的秒基准信号1PPS一路输入到循环计数器，再经第二寄存器、IP核、PHY芯片输出，另一路输入到第二移位寄存器与DAC控制器之间；所述译码器的第四路与第二寄存器连接。
4.根据权利要求3所述的基于BDS/GPS的高动态全定制定位授时机载终端，其特征在于：所述ARM模块（5）包括BDS/GPS定位模块、FPGA通信模块、AM3354ZCZ芯片、存储模块、显示模块，所述AM3354ZCZ芯片分别与BDS/GPS定位模块、FPGA通信模块、存储模块、显示模块连接，所述BDS/GPS定位模块与原始数据输出模块（3）连接，所述FPGA通信模块与0183报文输出模块（2）连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109991838A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-09 | 南京华苏科技有限公司 | 基于北斗短报文主控授时装置、***及方法 |
| CN111290289A (zh) * | 2018-12-10 | 2020-06-16 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种发动机硬件在回路仿真*** |
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2015
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