CN103293544A - 用于ais网位仪的快速gps定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于AIS网位仪的快速GPS定位方法，该方法包括：1、AIS网位仪开机；2、查询GPS定位模块是否成功定位；3、等待GPS定位模块通过GPS天线下载卫星星历文件；4、查询GPS定位模块定位状态；5、如果GPS定位模块定位正常，则判定卫星星历文件下载成功；用5分钟使GPS定位模块完成卫星星历文件下载；5分钟后，关闭GPS定位模块主电源，GPS定位模块备用电源不关闭，保证GPS定位模块内部星历文件等数据不丢失；优点是：通过控制GPS模块主电源开启和关闭时间，使网位仪每次定位时间由原来的40秒缩短到2秒，并通过甄别GPS定位模块信号遮挡和星历异常情况，减少异常情况下的电量消耗，使AIS网位仪一次充电后，持续工作时间达到20天，比原来用时延长了一倍。
Description
技术领域
本发明涉及GPS定位方法，特别一种用于AIS网位仪的快速GPS定位方法。
背景技术
目前，AIS网位仪逐步在渔业系统普遍使用，为渔民提供了便捷信息化的渔网监控手段，提高了捕鱼效率，但是目前的AIS网位仪一次充电后持续工作时间只有7到10天左右，不能完全满足渔民的要求，渔民期望AIS网位仪可以工作15天以上。针对这一要求，一些厂家采取增加了电池容量或增加电池数量的做法，这样做既提高了AIS网位仪成本，又使AIS网位仪安装使用变得麻烦，渔民很不满意。
通过分析现有的AIS网位仪，发现其主要耗电的部件是GPS模块，在正常条件下，GPS模块定位时间需要40秒左右，GPS的耗用了AIS网位仪60%以上的电量，恶劣天气条件下耗电更多。为了解决这个问题，需要采用一种新的用于AIS网位仪的快速GPS定位的方法，以使网位仪每次定位时间缩短，减少定位模块的开启时间，从而使AIS网位仪在不增加成本的情况下延长一次充电后持续工作时间。而目前国内外文献尚未见相关方法的报道。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，针对AIS网位仪一次充电后持续工作时间短的难题，提供一种AIS网位仪的快速GPS定位方法，通过控制GPS模块主电源开启和关闭的时间，使网位仪每次定位时间由原来的40秒缩短到2秒以内，并通过甄别GPS定位模块信号遮挡和星历异常情况，减少异常情况下的电量消耗，以求达到延长一次充电工作时间的目的。
本发明是通过这样的技术方案实现的：一种用于AIS网位仪的快速GPS定位方法，其特征在于：用于AIS网位仪的快速GPS定位系统由AIS网位仪主控制器、GPS定位模块、AIS发射机电路、电源控制电路以及电池供电电路组成，其中AIS网位仪主控制器选用ST公司Cortex-M3内核STM32F103RCT6的32位ARM芯片，负责控制AIS网位仪各个单元工作，以及AIS协议生成；GPS定位模块选用Ublox公司的NEO-6M模块，负责接收GPS卫星信号，计算分析当前位置信息；AIS发射机电路负责将AIS网位仪主控制器送来的报文调整成射频信号发射到无线空间中去；电源控制电路受AIS网位仪主控制器控制对电池供电电路送来的电源开启和断开；电池供电电路负责为AIS网位仪各个功能模块提供稳定电源电压供电。
AIS网位仪主控制器串口1与AIS发射机电路连接，可以向AIS发射机电路发送AIS报文以及控制信号；
AIS网位仪主控制器串口2与GPS定位模块串口连接，可以接收GPS定位信息；
AIS网位仪主控制器IO接口与电源控制电路相连，通过IO接口的高低电平变化，可以控制GPS定位模块主电源供电的通断；
GPS定位模块主电源通过电源控制电路与电池供电电路相连，备用电源与电池供电电路直接相连；
电池供电电路输出端分别与AIS网位仪主控制器、GPS定位模块、AIS发射机电路、电源控制电路相连，为各电路单元供电。
AIS网位仪的快速GPS定位方法如下：
a) 首先，AIS 网位仪开机，电池供电电路为AIS网位仪主控制器、GPS定位模块备用电源、AIS发射机电路和电源控制电路供电，在AIS网位仪主控制器IO接口控制电源控制电路给GPS定位模块主电源接入3V电源；
b) AIS网位仪主控制器通过串口2不断查询GPS定位模块是否成功定位；
c) 一旦GPS定位模块成功定位后，AIS网位仪主控制器开始计时5分钟，等待GPS定位模块通过GPS天线下载卫星星历文件；
d) 5分钟计时结束后，AIS网位仪主控制器查询GPS定位模块定位状态；
e) 如果GPS定位模块仍然定位正常，则判定为卫星星历文件下载成功；通过大量实验表明，正常情况下5分钟可以保证GPS定位模块完成卫星星历文件下载工作；
f) 5分钟计时完成后，AIS网位仪主控制器控制电源控制电路关闭GPS定位模块主电源，但GPS定位模块备用电源保持不变，这样可以保证GPS定位模块内部星历文件数据不丢失；
g) 如果AIS网位仪开机后GPS定位模块60秒时间内一直没有定位成功，AIS网位仪主控制器则判定当前卫星信号异常，关闭GPS定位模块主电源30分钟后再重新定位；
h) 如果GPS定位模块在5分钟计时结束后没有定位，AIS网位仪主控制器需要重新开启GPS定位模块主电源，等待GPS定位模块成功定位；
i) GPS定位模块成功下载完成卫星星历文件后，AIS网位仪主控制器每3分钟开启一次GPS定位模块主电源，使GPS定位模块重新搜索卫星进行定位，此时正常情况下GPS定位模块仅需1-2秒即可重新定位；
j) 当GPS定位模块成功定位后，AIS网位仪主控制器立即关闭GPS定位模块主电源，并利用定位信息生成AIS报文，通过AIS发射机电路调制成射频信号发射到无线空间中；
k) GPS定位模块成功下载完成卫星星历文件后，在每3分钟一次的GPS定位模块重新定位时，如果超过40秒时间GPS定位模块仍未定位，AIS网位仪主控制器则强行关闭GPS定位模块主电源，等待下一个3分钟定时到来后再次定位；
l) 如果出现连续三次GPS定位模块在40秒时间范围内均无法定位时，AIS网位仪主控制器判定当前GPS信号有遮挡，之后每半个小时开启60秒GPS定位模块主电源，直至GPS定位模块成功定位，再重新下载卫星星历文件，恢复3分钟开启一次GPS定位模块主电源的周期；
m) GPS定位模块成功下载完成卫星星历文件后，在每3分钟一次的GPS定位模块重新定位时，如果连续3次出现GPS定位模块在开启20秒之后，40秒前的时间范围内定位成功的情况，AIS网位仪主控制器将判定GPS定位模块星历异常；
n) 在第三次GPS定位模块定位成功后，继续保持GPS定位模块主电源开启状态5分钟，以便GPS定位模块重新下载卫星星历文件。
本发明的有益效果是， 采用AIS网位仪的快速GPS定位方法，在不增加AIS网位仪成本的前提下，通过控制GPS模块主电源开启和关闭的时间，使网位仪每次定位时间由原来的40秒缩短到2秒以内，并通过甄别GPS定位模块信号遮挡和星历异常情况，减少异常情况下的电量消耗，从而使AIS网位仪在不增加成本的情况下一次充电后，持续工作时间达到20天，时间延长了一倍以上。
附图说明
图1、AIS网位仪单元框图；
图2、用于AIS网位仪的快速GPS定位方法软件流程图。
具体实施方案
下面结合附图对本发明进一步说明：
如图1所示，AIS网位仪单元框图由AIS网位仪主控制器、GPS定位模块、AIS发射机电路、电源控制电路以及电池供电电路组成，其中AIS网位仪主控制器选用ST公司Cortex-M3内核STM32F103RCT6的32位ARM芯片，负责控制AIS网位仪各个单元工作，以及AIS协议生成；GPS定位模块选用Ublox公司的NEO-6M模块，负责接收GPS卫星信号，计算分析当前位置信息；AIS发射机电路负责将AIS网位仪主控制器送来的报文调整成射频信号发射到无线空间中去；电源控制电路受AIS网位仪主控制器控制对电池供电电路送来的电源开启和断开；电池供电电路负责为AIS网位仪各个功能模块提供稳定电源电压供电。
AIS网位仪主控制器串口1与AIS发射机电路连接，可以向AIS发射机电路发送AIS报文以及控制信号；
AIS网位仪主控制器串口2与GPS定位模块串口连接，可以接收GPS定位信息；
AIS网位仪主控制器IO接口与电源控制电路相连，通过IO接口的高低电平变化，可以控制GPS定位模块主电源供电的通断；
GPS定位模块主电源通过电源控制电路与电池供电电路相连，备用电源与电池供电电路直接相连；
电池供电电路输出端分别与AIS网位仪主控制器、GPS定位模块、AIS发射机电路、电源控制电路相连，为各电路单元供电。
如图2所示，用于AIS网位仪的快速GPS定位方法软件流程如下：
首先，AIS 网位仪开机，电池供电电路为AIS网位仪主控制器、GPS定位模块备用电源、AIS发射机电路和电源控制电路供电，在AIS网位仪主控制器IO接口控制电源控制电路给GPS定位模块主电源接入3V电源，AIS网位仪主控制器通过串口2不断查询GPS定位模块是否成功定位，一旦GPS定位模块成功定位后，AIS网位仪主控制器开始计时5分钟，等待GPS定位模块通过GPS天线下载卫星星历文件。5分钟计时结束后，AIS网位仪主控制器查询GPS定位模块定位状态，如果GPS定位模块仍然定位正常，则判定为卫星星历文件下载成功。通过大量实验表明，正常情况下5分钟可以保证GPS定位模块完成卫星星历文件下载工作。5分钟计时完成后，AIS网位仪主控制器控制电源控制电路关闭GPS定位模块主电源，但GPS定位模块备用电源保持不变，这样可以保证GPS定位模块内部星历文件数据不丢失；
如果AIS网位仪开机后GPS定位模块60秒时间内一直没有定位成功，AIS网位仪主控制器则判定当前卫星信号异常，关闭GPS定位模块主电源30分钟后再重新定位。
如果GPS定位模块在5分钟计时结束后没有定位，AIS网位仪主控制器需要重新开启GPS定位模块主电源，等待GPS定位模块成功定位。
GPS定位模块成功下载完成卫星星历文件后，AIS网位仪主控制器每3分钟开启一次GPS定位模块主电源，使GPS定位模块重新搜索卫星进行定位，此时正常情况下GPS定位模块仅需1-2秒即可重新定位。当GPS定位模块成功定位后，AIS网位仪主控制器立即关闭GPS定位模块主电源，并利用定位信息生成AIS报文，通过AIS发射机电路调制成射频信号发射到无线空间中。
GPS定位模块成功下载完成卫星星历文件后，在每3分钟一次的GPS定位模块重新定位时，如果超过40秒时间GPS定位模块仍未定位，AIS网位仪主控制器则强行关闭GPS定位模块主电源，等待下一个3分钟定时到来后再次定位。如果出现连续三次GPS定位模块在40秒时间范围内均无法定位时，AIS网位仪主控制器判定当前GPS信号有遮挡，之后每半个小时开启60秒GPS定位模块主电源，直至GPS定位模块成功定位，再重新下载卫星星历文件，恢复3分钟开启一次GPS定位模块主电源的周期。
GPS定位模块成功下载完成卫星星历文件后，在每3分钟一次的GPS定位模块重新定位时，如果连续3次出现GPS定位模块在开启20秒之后，40秒前的时间范围内定位成功的情况，AIS网位仪主控制器将判定GPS定位模块星历异常。在第三次GPS定位模块定位成功后，继续保持GPS定位模块主电源开启状态5分钟，以便GPS定位模块重新下载卫星星历文件。
根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
Claims (1)
1.用于AIS网位仪的快速GPS定位方法，其特征在于：用于AIS网位仪的快速GPS定位系统由AIS网位仪主控制器、GPS定位模块、AIS发射机电路、电源控制电路以及电池供电电路组成，其中AIS网位仪主控制器选用ST公司Cortex-M3内核STM32F103RCT6的32位ARM芯片，负责控制AIS网位仪各个单元工作，以及AIS协议生成；GPS定位模块选用Ublox公司的NEO-6M模块，负责接收GPS卫星信号，计算分析当前位置信息；AIS发射机电路负责将AIS网位仪主控制器送来的报文调整成射频信号发射到无线空间中去；电源控制电路受AIS网位仪主控制器控制对电池供电电路送来的电源开启和断开；电池供电电路负责为AIS网位仪各个功能模块提供稳定电源电压供电；
AIS网位仪主控制器串口1与AIS发射机电路连接，可以向AIS发射机电路发送AIS报文以及控制信号；
AIS网位仪主控制器串口2与GPS定位模块串口连接，可以接收GPS定位信息；
AIS网位仪主控制器IO接口与电源控制电路相连，通过IO接口的高低电平变化，可以控制GPS定位模块主电源供电的通断；
GPS定位模块主电源通过电源控制电路与电池供电电路相连，备用电源与电池供电电路直接相连；
电池供电电路输出端分别与AIS网位仪主控制器、GPS定位模块、AIS发射机电路、电源控制电路相连，为各电路单元供电；
AIS网位仪的快速GPS定位方法，包括如下步骤：
a) 首先，AIS 网位仪开机，电池供电电路为AIS网位仪主控制器、GPS定位模块备用电源、AIS发射机电路和电源控制电路供电，在AIS网位仪主控制器IO接口控制电源控制电路给GPS定位模块主电源接入3V电源；
b) AIS网位仪主控制器通过串口2不断查询GPS定位模块是否成功定位；
c) 一旦GPS定位模块成功定位后，AIS网位仪主控制器开始计时5分钟，等待GPS定位模块通过GPS天线下载卫星星历文件；
d) 5分钟计时结束后，AIS网位仪主控制器查询GPS定位模块定位状态；
e) 如果GPS定位模块仍然定位正常，则判定为卫星星历文件下载成功；通过大量实验表明，正常情况下5分钟可以保证GPS定位模块完成卫星星历文件下载工作；
f) 5分钟计时完成后，AIS网位仪主控制器控制电源控制电路关闭GPS定位模块主电源，但GPS定位模块备用电源保持不变，这样可以保证GPS定位模块内部星历文件数据不丢失；
g) 如果AIS网位仪开机后GPS定位模块60秒时间内一直没有定位成功，AIS网位仪主控制器则判定当前卫星信号异常，关闭GPS定位模块主电源30分钟后再重新定位；
h) 如果GPS定位模块在5分钟计时结束后没有定位，AIS网位仪主控制器需要重新开启GPS定位模块主电源，等待GPS定位模块成功定位；
i) GPS定位模块成功下载完成卫星星历文件后，AIS网位仪主控制器每3分钟开启一次GPS定位模块主电源，使GPS定位模块重新搜索卫星进行定位，此时正常情况下GPS定位模块仅需1-2秒即可重新定位；
j) 当GPS定位模块成功定位后，AIS网位仪主控制器立即关闭GPS定位模块主电源，并利用定位信息生成AIS报文，通过AIS发射机电路调制成射频信号发射到无线空间中；
k) GPS定位模块成功下载完成卫星星历文件后，在每3分钟一次的GPS定位模块重新定位时，如果超过40秒时间GPS定位模块仍未定位，AIS网位仪主控制器则强行关闭GPS定位模块主电源，等待下一个3分钟定时到来后再次定位；
l) 如果出现连续三次GPS定位模块在40秒时间范围内均无法定位时，AIS网位仪主控制器判定当前GPS信号有遮挡，之后每半个小时开启60秒GPS定位模块主电源，直至GPS定位模块成功定位，再重新下载卫星星历文件，恢复3分钟开启一次GPS定位模块主电源的周期；
m) GPS定位模块成功下载完成卫星星历文件后，在每3分钟一次的GPS定位模块重新定位时，如果连续3次出现GPS定位模块在开启20秒之后，40秒前的时间范围内定位成功的情况，AIS网位仪主控制器将判定GPS定位模块星历异常；
n) 在第三次GPS定位模块定位成功后，继续保持GPS定位模块主电源开启状态5分钟，以便GPS定位模块重新下载卫星星历文件。
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