CN103926593A - 一种基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端 - Google Patents

一种基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端 Download PDF

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任铁军
谭岩岩
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Abstract

本发明提供一种基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端，包括外壳、微处理器、北斗定位通信单元以及数据隔离装置；外壳上设有用于接收信号的信号接收器、USB接口、蓝牙接收装置以及秒脉冲接口；微处理器、北斗定位通信单元以及数据隔离装置均设置在外壳内；微处理器上设有第一串口、第二串口以及第三串口，数据隔离装置通过第三串口与微处理器连接；北斗定位通信单元包括均与信号接收器连接的北斗一代芯片、北斗二代芯片以及GPS芯片；北斗一代芯片通过第一串口与微处理器连接；北斗二代芯片以及GPS芯片均通过第二串口与微处理器连接。本发明采用微处理器与北斗定位通信单元的集成，能实时获得高精度的定位信息以及进行交互通信实现管理功能。

Description

一种基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端
技术领域
本发明涉及卫星定位、导航、通信技术领域，特别地，涉及一种基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端。
背景技术
对于车辆、船舶、士兵等移动载体，因其运动的需要，一方面要实现定位，获悉自己的当前位置和运动轨迹等信息；另一方面对于移动载体的管理部门，通常还需要对这些移动载体进行通信、监控，或者为其提供其它服务。因而，对于移动载体而言，除应准确知道自己的当前位置(经纬度)，行驶方向和行驶速度等信息外，还应将这些信息上报给管理中心。
目前我国可应用的卫星导航系统包括GPS卫星导航系统和北斗卫星导航系统。GPS只能进行定位，不能进行信息的交互。我国自主研发的北斗卫星系统可以实现定位和通信等功能。
因此，发明一种既能实时获得高精度的定位信息，又能进行交互通信实现管理功能的终端具有重要意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种兼容接收北斗卫星信号和GPS卫星信号的终端，既能实时获得高精度的定位信息，又能进行交互通信实现管理功能，它集成了北斗一代芯片、北斗二代芯片以及GPS芯片，具体技术方案如下：
一种基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端，包括外壳、微处理器、北斗定位通信单元以及数据隔离装置；
所述外壳的外壁上设有用于接收北斗卫星信号的信号接收器、与外界连接的USB接口、蓝牙接收装置以及秒脉冲接口；
所述微处理器、北斗定位通信单元以及数据隔离装置均设置在所述外壳的内部；
所述微处理器上设有第一串口、第二串口以及第三串口，所述数据隔离装置通过所述第三串口与微处理器连接；
所述北斗定位通信单元包括北斗一代芯片、北斗二代芯片以及GPS芯片，所述北斗一代芯片、北斗二代芯片以及GPS芯片均与所述信号接收器连接；所述北斗一代芯片通过所述第一串口与所述微处理器连接；所述北斗二代芯片以及GPS芯片均通过第二串口与所述微处理器连接；
所述秒脉冲接口与所述北斗定位通信单元的输出端口连接。以上技术方案中优选的，所述信号接收器为天线，所述天线设置在所述外壳的顶部外壁上。
以上技术方案中优选的，所述北斗一代芯片为用于接收北斗卫星发送的信息或者向北斗卫星发送请求信息的北斗一代射频芯片。
以上技术方案中优选的，所述北斗二代芯片为用于接收北斗卫星信号进行实时定位的北斗二代射频芯片。
以上技术方案中优选的，所述北斗一代芯片、北斗二代芯片以及GPS芯片中均设有将卫星信号转换为数字中频信号的信号转换芯片。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中采用微处理器与北斗一代芯片、北斗二代芯片以及GPS芯片的集成，既能实时获得高精度的定位信息，又能进行交互通信实现管理功能；采用信号接收器接收卫星信号，采用USB接口用于拓展与外部的连接功能，结构精简且使用方便；数据隔离装置的设计能有效地防止其他信号的干扰，提高信号传递的稳定性，便于实现高精度的定位；蓝牙接收装置便于互传文件，还可以用于拨号上网建立小型局域网，方便使用；秒脉冲接口便于将信号传输给主系统进行分析和校对，提高其准确性。
(2)本发明中信号接收器采用天线，且设置在外壳顶部的外壁上，结构精简，成本低，且能很好地接收卫星信号。
(3)本发明中北斗一代芯片为北斗一代射频芯片，用于接收北斗卫星发送的信息或者向北斗卫星发送请求信息；北斗二代芯片为北斗二代射频芯片，用于接收北斗卫星信号进行实时定位。
(4)本发明中北斗一代芯片、北斗二代芯片以及GPS芯片中均设有将卫星信号转换为数字中频信号的信号转换芯片，提高微处理器对信息的处理速度，实用性强。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例1中基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端的结构框图；
图2是本发明优选实施例1中基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端与卫星通讯原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
一种基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端，包括外壳1、微处理器2、北斗定位通信单元3以及数据隔离装置4，详见图1。
所述外壳1的外壁上设有用于接收北斗卫星信号或GPS信号的信号接收器5、用于拓展与外界连接功能的USB接口6、蓝牙接收装置7以及将信号传输给主系统进行分析和校对秒脉冲接口8，所述蓝牙接收装置7以及所述秒脉冲接口8均设置在所述外壳1的外壁上，且所述秒脉冲接口8与所述北斗定位通信单元3的输出端口连接，蓝牙接收装置便于互传文件，还可以用于拨号上网建立小型局域网，方便使用；秒脉冲接口将信号传输给主系统进行分析和校对，提高其准确性；所述信号接收器5优选天线，且设置在所述外壳1的顶部的外壁上，结构精简，成本低，且采用天线能很好地接收卫星信号。
所述微处理器2、北斗定位通信单元3以及数据隔离装置4均设置在所述外壳1的内部。
所述微处理器2上设有第一串口21、第二串口22以及第三串口23，所述数据隔离装置4通过所述第三串口23与微处理器2连接，数据隔离装置的设计能有效地防止其他信号的干扰，提高信号传递的稳定性，便于实现高精度的定位。
所述北斗定位通信单元3包括北斗一代芯片31、北斗二代芯片32以及GPS芯片33，所述北斗一代芯片31、北斗二代芯片32以及GPS芯片33均与所述信号接收器5连接，均通过信号接收器5接收卫星的信号；所述北斗一代芯片31通过所述第一串口21与所述微处理器2连接；所述北斗二代芯片32以及GPS芯片33均通过第二串口22与所述微处理器2连接。
所述北斗一代芯片31为北斗一代射频芯片，用于接收北斗卫星发送的信息或者向北斗卫星发送请求信息。
所述北斗二代芯片32为北斗二代射频芯片，用于接收北斗卫星信号进行实时定位。
所述北斗一代芯片31、北斗二代芯片32以及GPS芯片33中均设有将卫星信号转换为数字中频信号的信号转换芯片(未图示)，提高微处理器对信息的处理速度，实用性强。
本发明终端与卫星的通讯原理详见图2，具体为：北斗定位通信单元3将接收的北斗卫星信号或GPS卫星信号转换为数字信号，通过第一串口21或第二串口22发送给微处理器2；微处理器2将北斗定位通信单元3发送的数据经第三串口23再发送至主机系统，实现与外部监控中心进行通信，同时还可以与北斗卫星进行通信，将获得的位置数据打包发送至北斗卫星，由北斗卫星转发给地面控制中心，其中第一串口21接收短报文通信信息，第二串口22接收卫星定位信息和/或GPS卫星定位信息，第三串口23连接数据隔离装置4，对整个终端进行实时信息隔离防止外部信息干扰。北斗定位通信单元3还可以接收地面控制中心经北斗卫星转发而来的控制指令、文字通信等信息，再进一步转换为数字信号，通过第一串口21或第二串口22发送给微处理器2进行处理；USB接口6是用于拓展与外部的连接功能，方便实用；蓝牙接收装置7便于互传文件，还可以用于拨号上网建立小型局域网，方便使用；秒脉冲接口8能将信号传输给主系统进行分析和校对，提高其准确性。
本发明中定位信息包括定位时间、经度、纬度、高度、行驶速度之一或他们的组合。
所述北斗定位通信单元3与地面控制中心进行信息交互时的信息传输帧格式结构，包括信息头、信息内容及校验和，其中，信息头又包括控制字段和设备组地址，控制字为一个字节，其中G用于确定设备组地址字段是否存在，若存在，则还包括一个组内标识控制字段I，用于表示组内标识是否有效；信息内容包括类型和用户数据，该两部分又称为命令/响应体，类型表示某一命令/响应体字段的业务类型，并用代码标识其业务类型；用户数据为安防定位通讯终端与地面控制中心需要通信的数据。
所述第一串口21、第二串口22以及第三串口23其对应的接口数据传输帧格式包括指令、长度、用户地址、信息内容及校验和。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端，其特征在于：包括外壳(1)、微处理器(2)、北斗定位通信单元(3)以及数据隔离装置(4)；
所述外壳(1)的外壁上设有用于接收北斗卫星信号或GPS信号的信号接收器(5)、用于与外界拓展连接功能的USB接口(6)、蓝牙接收装置(7)以及秒脉冲接口(8)；
所述微处理器(2)、北斗定位通信单元(3)以及数据隔离装置(4)均设置在所述外壳(1)的内部；
所述微处理器(2)上设有第一串口(21)、第二串口(22)以及第三串口(23)，所述数据隔离装置(4)通过所述第三串口(23)与微处理器(2)连接；
所述北斗定位通信单元(3)包括北斗一代芯片(31)、北斗二代芯片(32)以及GPS芯片(33)，所述北斗一代芯片(31)、北斗二代芯片(32)以及GPS芯片(33)均与所述信号接收器(5)连接；所述北斗一代芯片(31)通过所述第一串口(21)与所述微处理器(2)连接；所述北斗二代芯片(32)以及GPS芯片(33)均通过第二串口(22)与所述微处理器(2)连接；
所述秒脉冲接口(8)与所述北斗定位通信单元(3)的输出端口连接。
2.根据权利要求1所述的基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端，其特征在于：所述信号接收器(5)为天线，所述天线设置在所述外壳(1)的顶部外壁上。
3.根据权利要求1所述的基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端，其特征在于：所述北斗一代芯片(31)为用于接收北斗卫星发送的信息或者向北斗卫星发送请求信息的北斗一代射频芯片。
4.根据权利要求1所述的基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端，其特征在于：所述北斗二代芯片(32)为用于接收北斗卫星信号进行实时定位的北斗二代射频芯片。
5.根据权利要求1所述的基于铁路机车安全的北斗定位通讯一体终端，其特征在于：所述北斗一代芯片(31)、北斗二代芯片(32)以及GPS芯片(33)中均设有将卫星信号转换为数字中频信号的信号转换芯片。
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