CN106686765A - 一种基于卫星定位系统的无线网关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于卫星定位系统的无线网关，其特征在于，由微处理器、北斗信号接收单元、Zigbee无线单元组成；所述北斗信号接收单元将接收到的卫星定位信号通过微处理器处理分析，并控制Zigbee无线单元实现网关通信控制；所述北斗信号接收单元包括北斗天线，所述北斗天线的输出端连接有信号调理单元，所述信号调理单元的输出端连接有北斗射频芯片，所述北斗射频芯片的输出端连接有基带芯片；所述Zigbee无线单元包括Zigbee信号处理器，所述Zigbee信号处理器的数据端连接有发送功率放大器和接收低噪声功率放大器；所述微处理器的电源端引脚连接有电源管理模块。本发明能够实现野外多点数据采集和远程数据传输，且不受电源和通信网络的限制。

Description

一种基于卫星定位系统的无线网关
技术领域
本发明涉及卫星定位技术领域，具体为一种基于卫星定位系统的无线网关。
背景技术
系统供电和通信是野外无人值守监控系统很难解决的问题。目前有两种解决方案:一是精心选择数据监测点，保证有方便的电源和快速的通信链路。这种方案容易实现，但不一定能完全满足野外生产过程的需要；二是通过低功耗的无线传感器网络对区域目标点所采集的数据进行汇集，在汇集点通过现有公用通信网对数据进行集中传输。这种方案虽然优于前一种方案，但要求汇集点与采集点的距离不能过远，同时汇集点还需要有公用通信网络覆盖。以上两种方案均存在数据采集点不能随任意选取的问题。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种基于卫星定位系统的无线网关，利用了Zigbee自组织网络和“北斗”通信系统全球覆盖的特性，实现了野外多点数据采集和远程数据传输，且不受电源和通信网络的限制，在野外可任意布置数据采集点，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于卫星定位系统的无线网关，由微处理器、北斗信号接收单元、Zigbee无线单元组成；所述北斗信号接收单元将接收到的卫星定位信号通过微处理器处理分析，并控制Zigbee无线单元实现网关通信控制；
所述北斗信号接收单元包括北斗天线，所述北斗天线的输出端连接有信号调理单元，所述信号调理单元的输出端连接有北斗射频芯片，所述北斗射频芯片的输出端连接有基带芯片；所述Zigbee无线单元包括Zigbee信号处理器，所述Zigbee信号处理器的数据端连接有发送功率放大器和接收低噪声功率放大器；
所述微处理器的电源端引脚连接有电源管理模块，微处理器的数据输入端与基带芯片的通信串口相连接，所述Zigbee信号处理器的通信端口与微处理器的以太网控制端口相连接。
优选的，所述微处理器采用MSP4306438微处理器作为系统控制单元，并外接11.0592MHz晶振、复位电路、按键电路、液晶显示器构成单片机小系统，所述微处理器还连接有6张发送频度为30s的SIM卡。
优选的，所述信号调理单元包括调制解调器，所述调制解调器的输出端连接有滤波放大器。
优选的，所述北斗射频芯片采用一代北斗芯片BG-DB-2416CX，所述基带芯片采用EP3C120的FPGA控制器，北斗射频芯片与基带芯片之间通过UART转换串口相连接。
优选的，所述Zigbee信号处理器采用CC2431系列处理器，且Zigbee信号处理器与微处理器之间通过RS232转换串口相连。
优选的，所述电源管理模块包括太阳能电池板，所述太阳能电池板的输出端连接有光伏逆变器，所述光伏逆变器的输出端连接到微处理器的电源引脚。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置北斗信号接收单元，利用北斗天线和北斗射频芯片连接北斗通信卫星系统，能够精准实现全球定位操作，保证野外定位精度；通过设置Zigbee无线单元，利用SIM卡连接公用网络，结合Zigbee信号处理器搭建局部无线网络形成热点覆盖。本发明利用了Zigbee自组织网络和“北斗”通信系统全球覆盖的特性，实现了野外多点数据采集和远程数据传输，且不受电源和通信网络的限制，在野外可任意布置数据采集点。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明实施例中微处理器电路引脚图。
图3为本发明实施例中北斗信号接收单元电路图。
图4为本发明实施例中Zigbee无线单元电路图。
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做出创造性劳动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。
实施例：
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种基于卫星定位系统的无线网关，由微处理器、北斗信号接收单元、Zigbee无线单元组成；所述北斗信号接收单元将接收到的卫星定位信号通过微处理器处理分析，并控制Zigbee无线单元实现网关通信控制；
所述北斗信号接收单元包括北斗天线，所述北斗天线的输出端连接有信号调理单元，所述信号调理单元的输出端连接有北斗射频芯片，所述北斗射频芯片的输出端连接有基带芯片；所述Zigbee无线单元包括Zigbee信号处理器，所述Zigbee信号处理器的数据端连接有发送功率放大器和接收低噪声功率放大器；
所述微处理器的电源端引脚连接有电源管理模块，微处理器的数据输入端与基带芯片的通信串口相连接，所述Zigbee信号处理器的通信端口与微处理器的以太网控制端口相连接。
所述微处理器采用MSP4306438微处理器作为系统控制单元，并外接11.0592MHz晶振、复位电路、按键电路、液晶显示器构成单片机小系统，所述微处理器还连接有6张发送频度为30s的SIM卡；
所述信号调理单元包括调制解调器，所述调制解调器的输出端连接有滤波放大器；所述北斗射频芯片采用一代北斗芯片BG-DB-2416CX，所述基带芯片采用EP3C120的FPGA控制器，北斗射频芯片与基带芯片之间通过UART转换串口相连接；
所述Zigbee信号处理器采用CC2431系列处理器，且Zigbee信号处理器与微处理器之间通过RS232转换串口相连；所述电源管理模块包括太阳能电池板，所述太阳能电池板的输出端连接有光伏逆变器，所述光伏逆变器的输出端连接到微处理器的电源引脚。
如图3所示，所述北斗信号接收单元用于实现卫星定位操作，所述北斗天线可以设计接收特定频段的信号，并且将接收的信号送入至信号调理单元，所述调制解调器量将接收的调制波形进行解调操作，解调后的信号通过滤波放大器进行滤波放大后，送入至北斗射频芯片，所述北斗射频芯片将接收到的数据进行还原处理，并转换成经纬度信号，然后送入至基带芯片；
所述基带芯片与微处理器共同组成控制核心，所述基带芯片采用FPGA控制器，能够实现并行数据传输和处理，从而加快处理速度，所述微处理器可以将处理后的数据通过液晶显示器显示出来；同时基带芯片与微处理器中搭载有Zigbee通信协议和网关协议，可以控制实现网络通信；
如图4所示，所述Zigbee无线单元用于实现无线网关构建，所述Zigbee信号处理器用于控制实现Zigbee信号接收和发送操作，所述SIM卡用于连接移动网络，即将整个装置接入到移动通信网络当中，再经过Zigbee信号处理器进行配置转换成Zigbee信号，通过发送功率放大器进行功率放大后再发送出去，形成无线热点，从而便于进行野外作业，所述接收低噪声功率放大器可以接受Zigbee信号，并将信号进行放大再送入Zigbee信号处理器。
所述太阳能电池板将接收到的太阳能转换成电能，转换后的电能通过光伏逆变器进行直流转换后，送入到微处理器的电源引脚，为整个装置实现了野外供电。
本发明通过设置北斗信号接收单元，利用北斗天线和北斗射频芯片连接北斗通信卫星系统，能够精准实现全球定位操作，保证野外定位精度；通过设置Zigbee无线单元，利用SIM卡连接公用网络，结合Zigbee信号处理器搭建局部无线网络形成热点覆盖。本发明利用了Zigbee自组织网络和“北斗”通信系统全球覆盖的特性，实现了野外多点数据采集和远程数据传输，且不受电源和通信网络的限制，在野外可任意布置数据采集点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于卫星定位系统的无线网关，其特征在于，由微处理器、北斗信号接收单元、Zigbee无线单元组成；所述北斗信号接收单元将接收到的卫星定位信号通过微处理器处理分析，并控制Zigbee无线单元实现网关通信控制；
所述北斗信号接收单元包括北斗天线，所述北斗天线的输出端连接有信号调理单元，所述信号调理单元的输出端连接有北斗射频芯片，所述北斗射频芯片的输出端连接有基带芯片；所述Zigbee无线单元包括Zigbee信号处理器，所述Zigbee信号处理器的数据端连接有发送功率放大器和接收低噪声功率放大器；
所述微处理器的电源端引脚连接有电源管理模块，微处理器的数据输入端与基带芯片的通信串口相连接，所述Zigbee信号处理器的通信端口与微处理器的以太网控制端口相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位系统的无线网关，其特征在于，所述微处理器采用MSP4306438微处理器作为系统控制单元，并外接11.0592MHz晶振、复位电路、按键电路、液晶显示器构成单片机小系统，所述微处理器还连接有6张发送频度为30s的SIM卡。
3.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位系统的无线网关，其特征在于，所述信号调理单元包括调制解调器，所述调制解调器的输出端连接有滤波放大器。
4.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位系统的无线网关，其特征在于，所述北斗射频芯片采用一代北斗芯片BG-DB-2416CX，所述基带芯片采用EP3C120的FPGA控制器，北斗射频芯片与基带芯片之间通过UART转换串口相连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位系统的无线网关，其特征在于，所述Zigbee信号处理器采用CC2431系列处理器，且Zigbee信号处理器与微处理器之间通过RS232转换串口相连。
6.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位系统的无线网关，其特征在于，所述电源管理模块包括太阳能电池板，所述太阳能电池板的输出端连接有光伏逆变器，所述光伏逆变器的输出端连接到微处理器的电源引脚。
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