一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型所揭示一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊，該核心模塊具有兩大功能：一是用于測(cè)量載體的位置和速度；二是用于短報(bào)文通信。核心模塊包括鋁制外殼、射頻接收單元、射頻發(fā)射單元、基帶處理單元、定位解算單元、通信處理單元和控制單元。核心模塊安裝固定到載體上，可測(cè)得載體的即時(shí)位置和速度。由于核心模塊使用北斗衛(wèi)星進(jìn)行短報(bào)文通信，使得即使在偏遠(yuǎn)山區(qū)或者遠(yuǎn)洋條件下，只要是北斗衛(wèi)星信號(hào)覆蓋的區(qū)域都可以進(jìn)行通信。本定位與通信核心模塊具有測(cè)量精度高，通信覆蓋范圍廣等特點(diǎn)。
【專利說明】
一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于定位與通信的模塊，它特別涉及一種基于我國(guó)自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位與通信核心模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星定位系統(tǒng)是以空間衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，能為全球任意地點(diǎn)、任意多個(gè)用戶(包括空中、陸上、海上以及外層空間的用戶)全天候、實(shí)時(shí)、連續(xù)地提供精確的三維位置、三維速度和時(shí)間信息。我國(guó)的北斗系統(tǒng)正逐漸成為一種全球、全天候、高精度三維實(shí)時(shí)導(dǎo)航的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其導(dǎo)航定位的全球性和高精度，使之成為一種先進(jìn)的導(dǎo)航設(shè)備。
[0003]“北斗”系統(tǒng)有別于其他三大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其采用衛(wèi)星無線電測(cè)定(RDSS )與衛(wèi)星無線電導(dǎo)航(RNSS )集成體制，既能像GPS、GL0NASS和GALILEO系統(tǒng)一樣，為用戶提供無線電導(dǎo)航服務(wù)，又具有RDSS位置報(bào)告和短報(bào)文通信功能，從而為用戶提供了更加多樣化的用法，而基于北斗RNSS無源定位和RDSS短報(bào)文功能設(shè)計(jì)出的定位與通信核心模塊，除了可以像GPS接收機(jī)一樣獲得用戶當(dāng)前位置、速度和時(shí)間之外，還可以在任何時(shí)間任何地點(diǎn)，SP使在人跡罕至的邊緣地區(qū)，進(jìn)行短報(bào)文通信，不僅可以將用戶的位置告訴外界，還可以將其他緊急情況通知相關(guān)人員。
[0004]北斗系統(tǒng)所具有的定位與通信功能，在軍事應(yīng)用上還可實(shí)現(xiàn)多級(jí)用戶指揮監(jiān)控和調(diào)度，可為部隊(duì)指揮控制系統(tǒng)提供己方位置、偵察情報(bào)、指揮命令、戰(zhàn)場(chǎng)己方態(tài)勢(shì)感知和行動(dòng)狀態(tài)能力，為指揮員掌控戰(zhàn)場(chǎng)情況、指揮所屬作戰(zhàn)力量完成作戰(zhàn)任務(wù)提供基于北斗衛(wèi)星的信息系統(tǒng)支撐，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)集定位與通信功能于一體而提供一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信終端，該終端可實(shí)現(xiàn)定位精度高、通信保密性好、抗干擾能力強(qiáng)、安裝簡(jiǎn)單、使用方便。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下。
[0007]—種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊，包括鋁制外殼、射頻接收單元、射頻發(fā)射單元、基帶處理單元、定位解算單元、通信處理單元和控制單元。
[0008]北斗衛(wèi)星信號(hào)通過RDSS信號(hào)輸入口和RNSS信號(hào)輸入口傳輸?shù)缴漕l接收單元，射頻接收單元將衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行下變頻和A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字中頻信號(hào)，數(shù)字中頻信號(hào)通過FPC軟線傳輸?shù)交鶐幚韱卧?，基帶處理單元?duì)接收到的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行捕獲、跟蹤、電文解調(diào)處理，得到觀測(cè)量和導(dǎo)航電文，同時(shí)對(duì)將發(fā)射的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后送往射頻發(fā)射單元，定位解算單元接收觀測(cè)量和導(dǎo)航電文后，通過RNSS信號(hào)解算出位置信息，通信處理單元通過RDSS信號(hào)既可以進(jìn)行短報(bào)文通信也可以進(jìn)行有源定位，控制單元對(duì)定位解算單元和通信處理單元進(jìn)行調(diào)度，提高定位和通信模塊的使用效率，而射頻發(fā)射單元對(duì)接收到的調(diào)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換、上變頻和功率放大后將信號(hào)從信號(hào)輸出口送往發(fā)射天線。
[0009]本實(shí)用新型所述的北斗一體化深耦合接收機(jī)進(jìn)行載體位置、速度和時(shí)間測(cè)量的步驟如下。
[0010]1、射頻接收單元對(duì)接收到的BI頻點(diǎn)和S頻點(diǎn)的北斗信號(hào)進(jìn)行下變頻和濾波，得到模擬中頻信號(hào)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成4位數(shù)字信號(hào)，之后送往基帶處理單元。
[0011]2、基帶處理單元對(duì)輸入的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行捕獲、跟蹤，以獲得所需的載波觀測(cè)量和偽距觀測(cè)量，在跟蹤的同時(shí)解調(diào)出衛(wèi)星信號(hào)中的原始導(dǎo)航電文。
[0012]3、定位解算單元在接收基帶處理單元輸出的RNSS信號(hào)的觀測(cè)量和導(dǎo)航電文后，進(jìn)行無源定位，得到即時(shí)位置、速度和本地時(shí)間，并將定位結(jié)果送往控制單元。
[0013]4、控制單元在接收到定位解算單元輸出的位置信息或者通過串口接收到需要通過北斗發(fā)送的通信信息后，對(duì)通信單元進(jìn)行控制，按要求將需要發(fā)送的信息送到通信單元；同時(shí)控制單元時(shí)刻監(jiān)視通信單元從RDSS電文中解析出的信息，及時(shí)將相關(guān)信息讀出并從串口輸出。
[0014]5、通信處理單元一方面接收基帶處理單元輸出的RDSS信號(hào)的電文，解析出其中的短報(bào)文以獲得其他終端發(fā)送來的通信信息；另一方面將控制單元送來的需要通過北斗發(fā)送的通信信息按RDSS信號(hào)所需的電文格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，之后再發(fā)送到基帶處理單元進(jìn)行調(diào)制。
[0015]6、需通過北斗發(fā)送的信息經(jīng)基帶處理單元調(diào)制后送往射頻發(fā)射單元，射頻發(fā)射單元的D/A轉(zhuǎn)換器將調(diào)制后的數(shù)字中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬的中頻信號(hào)，再進(jìn)行上變頻和功率放大，使得該信號(hào)能傳輸?shù)奖倍沸l(wèi)星信號(hào)上，從而完成信息的發(fā)送。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果如下。
[0017]由于本實(shí)用新型所述的一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊具備利用北斗衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行無源、有源定位和通信的能力，從而達(dá)到定位精度高，通信無盲點(diǎn)的特點(diǎn)；不僅解決了定位問題;還解決了偏遠(yuǎn)地區(qū)通信困難問題；同時(shí)具有抗干擾能力強(qiáng)、安裝簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
[0018]為了對(duì)實(shí)用新型的目的、構(gòu)造特征及其功能有進(jìn)一步的了解，茲配合附圖詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0019]圖1本實(shí)用新型組成示意圖。
[0020]圖2本實(shí)用新型中鋁制外殼示意圖。
[0021]圖3本實(shí)用新型中射頻接收單元組成框圖。
[0022]圖4本實(shí)用新型中射頻發(fā)送單元組成框圖。
[0023]圖5本實(shí)用新型中基帶處理單元組成框圖。
[0024]圖6本實(shí)用新型中輸入輸出接口組成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0026]參閱圖卜圖6所示，一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊，包括鋁制外殼(001 )、射頻接收單元(002)、射頻發(fā)射單元(003)、基帶處理單元(004)、定位解算單元(005)、通信處理單元(006)和控制單元(007)。
[0027]鋁制外殼(001)包括鋁制腔體(101)、鋁制蓋板(102)、低頻連接頭(103)、3個(gè)SMA-K射頻連接頭(104)、外殼蓋鎖緊螺絲(105) ; SMA-K射頻連接頭(104)—端與北斗收發(fā)天線的電纜連接，另一端通過屏蔽線與射頻接收單元(002)和射頻發(fā)射單元(003)連接;低頻連接頭(104)通過排線與控制單元(007)連接。
[0028]射頻接收單元(002)包括一個(gè)BI頻點(diǎn)下變頻器(201)、一個(gè)S頻點(diǎn)下變頻器(202)、A/D轉(zhuǎn)換器(203)，時(shí)鐘管理(204)和一個(gè)電源管理205);射頻單元最終輸出兩路4位數(shù)字信號(hào)到基帶處理單。
[0029]基帶處理單元(004)對(duì)北斗衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行捕獲、跟蹤以獲得所需的載波觀測(cè)量和偽距觀測(cè)量;同時(shí)解調(diào)出衛(wèi)星信號(hào)中的原始導(dǎo)航電文。
[0030]定位解算單元(005)接收基帶處理單元(004)輸出的RNSS信號(hào)的觀測(cè)量和導(dǎo)航電文后，進(jìn)行無源定位，得到即時(shí)位置、速度和本地時(shí)間，并將定位結(jié)果送往控制單元(007)。
[0031]通信處理單元(006)—方面接收基帶處理單元(004)輸出的RDSS信號(hào)的電文，解析出其中的短報(bào)文以獲得其他終端發(fā)送來的通信信息；另一方面將本終端需要發(fā)送的通信信息按RDSS信號(hào)所需的電文格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，之后再發(fā)送到基帶處理單元(004)進(jìn)行調(diào)制；同時(shí)在進(jìn)行有源定位時(shí)，還通過解析RDSS信號(hào)中的電文得到用戶的當(dāng)前位置。
[0032]控制元(007)在接收到定位解算單元(005)解算出的位置信息或者通過串口接收到需要通過北斗發(fā)送的通信信息后，對(duì)通信單元(006)進(jìn)行控制，并按要求將需要發(fā)送的信息送到通信單元(006);同時(shí)控制單元(007)監(jiān)視通信單元(006)從RDSS電文中解析出的信息，及時(shí)將相關(guān)信息讀出并從串口輸出。
[0033]射頻發(fā)射單元(003)將調(diào)制后的數(shù)字中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬的中頻信號(hào)，再上變頻到北斗L頻點(diǎn)的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)功率放大后送往發(fā)射天線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊，包括鋁制外殼(001)、射頻接收單元(002)、射頻發(fā)射單元(003)、基帶處理單元(004)、定位解算單元(005)、通信處理單元(006)和控制單元(007)，其特征在于:北斗衛(wèi)星信號(hào)通過RDSS信號(hào)輸入口( 104-1)和RNSS信號(hào)輸入口(104-2)傳輸?shù)缴漕l接收單元(002)，射頻接收單元(002)將衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行下變頻和A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字中頻信號(hào)，數(shù)字中頻信號(hào)通過FPC軟線傳輸?shù)交鶐幚韱卧?004)，基帶處理單元(004)對(duì)接收到的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行捕獲、跟蹤、電文解調(diào)處理，得到觀測(cè)量和導(dǎo)航電文，同時(shí)對(duì)將發(fā)射的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后送往射頻發(fā)射單元(003)，定位解算單元(005)接收RNSS信號(hào)相關(guān)的觀測(cè)量和導(dǎo)航電文后，解算出位置信息，通信處理單元(006)利用RDSS信號(hào)既可以進(jìn)行短報(bào)文通信也可以進(jìn)行有源定位，控制單元(007)對(duì)定位解算單元(005)和通信處理單元(006)進(jìn)行調(diào)度，提高定位和通信模塊的使用效率，而射頻發(fā)射單元(003)對(duì)接收到的調(diào)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換、上變頻和功率放大后將信號(hào)從信號(hào)輸出口送往發(fā)射天線;所述的招制外殼(001)通過螺釘固定于載體表面;射頻接收單元(002)、射頻發(fā)射單元(003)、基帶處理單元(004)、定位解算單元(005)、通信處理單元(006)和控制單元(007)通過螺釘固定于鋁制腔體內(nèi)壁。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊，其特征在于:所述的鋁制外殼(001)包括鋁制腔體(101)、鋁制蓋板(102)、低頻連接頭(103)、3個(gè)MCX天線插座(104)、外殼蓋鎖緊螺絲(105); MCX天線插座(104)—端與北斗收發(fā)天線的電纜連接，另一端通過屏蔽線與射頻接收單元(002)和射頻發(fā)射單元(003)連接;低頻連接頭(104)通過排線與控制單元(007)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊，其特征在于:所述射頻接收單元(002)包括一個(gè)BI頻點(diǎn)下變頻器(201)、一個(gè)S頻點(diǎn)下變頻器(202)、A/D轉(zhuǎn)換器(203)，時(shí)鐘管理(204)和一個(gè)電源管理(205) ;B1頻點(diǎn)下變頻器(201)用于將北斗BI頻點(diǎn)射頻信號(hào)進(jìn)行下變頻和濾波，得到北斗BI頻點(diǎn)模擬中頻信號(hào)；S頻點(diǎn)下變頻器(202)用于將北斗S頻點(diǎn)射頻信號(hào)進(jìn)行下變頻和濾波，得到北斗S頻點(diǎn)模擬中頻信號(hào)；電源管理(205)將5V電源電壓轉(zhuǎn)換成所需的3.3V電壓;A/D轉(zhuǎn)換(203)對(duì)北斗BI頻點(diǎn)和S頻點(diǎn)模擬中頻信號(hào)進(jìn)行采樣與量化，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成4位數(shù)字信號(hào);時(shí)鐘管理(204)為整個(gè)系統(tǒng)提供62MHz時(shí)鐘。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊，其特征在于:所述射頻發(fā)射單元(003)包括一個(gè)L頻點(diǎn)功放(301)、一個(gè)上變頻器(302)、D/A轉(zhuǎn)換器(303),電源管理(304)、時(shí)鐘管理(305)和使能控制器(306) ;D/A轉(zhuǎn)換器(303)用于將調(diào)制后的數(shù)字中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬的中頻信號(hào);上變頻器(302)將模擬中頻信號(hào)上變頻到北斗L頻點(diǎn)的信號(hào);L頻點(diǎn)功放(301)用于將北斗L頻點(diǎn)射頻信號(hào)的功率放大，使得該信號(hào)能傳輸?shù)奖倍沸l(wèi)星信號(hào)上；電源管理(304)將5V電源電壓轉(zhuǎn)換成所需的3.3V電壓;時(shí)鐘管理(305)為射頻發(fā)射單元提供所需時(shí)鐘;使能控制器(306)用于控制L頻點(diǎn)功放，使得在需要發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)才啟動(dòng)L頻點(diǎn)功放工作，其余時(shí)間停止工作，有效降低功耗。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊，其特征在于:所述基帶處理單元(004)由捕獲模塊(401)、跟蹤模塊(402)、電文解調(diào)模塊(403)、調(diào)制模塊(404)、時(shí)鐘管理(405)和電源管理(406)組成;捕獲模塊(401)用于對(duì)所有可見的北斗衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行捕獲，以獲得可見衛(wèi)星的粗略多普勒頻率和碼相位;跟蹤模塊(402)利用捕獲模塊獲得的粗略頻率和碼相位對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行持續(xù)的跟蹤以獲得所需的載波觀測(cè)量和偽距觀測(cè)量；電文解調(diào)(403)用于解調(diào)出衛(wèi)星信號(hào)中的原始導(dǎo)航電文；調(diào)制模塊(404)對(duì)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)按要求進(jìn)行調(diào)制；時(shí)鐘管理(405)為基帶處理單元提供時(shí)鐘；電源管理單元(406)用于將輸入的電源電壓轉(zhuǎn)換成本單元所需的電壓。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊，其特征在于:所述定位解算單元(005)在接收到基帶處理單元輸出的RNSS信號(hào)的觀測(cè)量和導(dǎo)航電文后，進(jìn)行無源定位，得到即時(shí)位置、速度和本地時(shí)間，并將定位結(jié)果送往控制單元(007)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊，其特征在于:所述通信處理單元(006)—方面接收基帶處理單元輸出的RDSS信號(hào)的電文，解析出其中的短報(bào)文以獲得其他終端發(fā)送來的通信信息；另一方面將本終端需要發(fā)送的通信信息按RDSS信號(hào)所需的電文格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，之后再發(fā)送到基帶處理單元進(jìn)行調(diào)制；同時(shí)在進(jìn)行有源定位時(shí)，還通過解析RDSS信號(hào)中的電文得到用戶的當(dāng)前位置。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊，其特征在于:所述控制元(007)在接收到定位解算單元(005)解算出的位置信息或者通過串口接收到需要通過北斗發(fā)送的通信信息后，對(duì)通信單元(006)進(jìn)行控制，并按要求將需要發(fā)送的信息送到通信單元(006);同時(shí)控制單元監(jiān)視通信單元(006)從RDSS電文中解析出的信息，及時(shí)將相關(guān)信息讀出并從串口輸出。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于北斗系統(tǒng)的定位與通信核心模塊，其特征在于:所述控制元(007 )包含輸入輸出接口，輸入輸出接口包含12V電源供電接口( 711)、5V電源供電接口(712)、UART接口(713)、接收天線接口(714)、發(fā)射天線接口(715)和PPS接口(716) ； 12V電源供電接口(711)用于接收外部的12V直流電源，該電源用于射頻發(fā)射單元中的功放供電；5V電源供電接口(712)用于接收外部的5V直流電源，該5V直流電源用于射頻接收單元、基帶處理電源、定位解算單元、控制單元、通信處理單元的供電;UART接口(713)用于接收外部的控制信息和需要通過短報(bào)文通信的數(shù)據(jù)以及向外部發(fā)送位置信息和通過短報(bào)文通信接收到的數(shù)據(jù);接收天線接口( 714 )用于接收北斗BI頻點(diǎn)和S頻點(diǎn)的射頻信號(hào)；發(fā)射天線接口(715)用于連接北斗L頻點(diǎn)的發(fā)射天線，通過該接口將調(diào)制后的射頻信號(hào)送往發(fā)射天線;PPS接口(716)直接連接到將基帶處理單元，將該基帶處理單元產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)輸出；所述的12V電源供電接口(711)、5V電源供電接口(712)、1^1^接口(713)和??3(716)接口集中連接到表貼于控制單元的1.27mm間距的雙排插座的低頻連接頭(103);所述接收天線接口(714)和發(fā)射天線接口(715)分別連接到固定于鋁制外殼上的MCX天線插座(104)。
【文檔編號(hào)】H04B1/40GK205681411SQ201620609553
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日 公開號(hào)201620609553.1, CN 201620609553, CN 205681411 U, CN 205681411U, CN-U-205681411, CN201620609553, CN201620609553.1, CN205681411 U, CN205681411U
【發(fā)明人】張海呈, 王安華
【申請(qǐng)人】重慶卓觀科技有限公司