CN107065512A - 一种北斗二号定位定时授时终端装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种北斗二号定位定时授时终端装置，它包括由主天线与副天线配合设置组成的天线，以及连接所述主天线与副天线的通讯连接装置，所述通讯连接装置包括与主天线连接的主连接端口及与副天线连接的副连接端口，所述主连接端口包括主有线电台端口及主电源端口，所述副连接端口包括副有线电台端口及副电源端口，所述主有线电台端口与副有线端口对接，所述主电源端口与副电源端口对接，所述天线包括用于接收北斗信息的天线单元、北斗信息处理单元、及与北斗信息处理单元连接的定向授时算法处理单元以及与定向授时算法处理单元进行数据交互的无线传输模块。本方案将数传电台的功能集成在一起，独立完成伪距差分定位功能解决了目前产品缺陷。

Description

一种北斗二号定位定时授时终端装置

技术领域

本发明设计卫星导航、北斗定位定向无线通信技术领域，具体涉及一种定位定向授时终端装置。

背景技术

随着北斗导航信息技术及产业的快速发展，市场上导航相关产品越来越多，功能越来越完善化及丰富多样化。现有技术及产品设计中单一功能产品较多，这就造成需要多台设备来满足不同的导航业务需求。同时，新的市场要求下对北斗定位定向设备提出了新的功能需求，要求该设备能够实现迅速可靠的导航定位和定向功能，能够提供精确的授时服务，具备窄带抗干扰能力。与此同时，目前的定向产品设计中没有便携式，都是一台主机两个天线的架构，并且定向精度差，定向时间长。不具备电台通信功能，授时精度不达标。基于此，现有技术及相关产品存在进一步优化的空间。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，优化现有产品技术，提供一种北斗二号定位定向授时终端的装置，具有功能可靠，性能优化的特点。

本发明提出一种北斗二号定位定时授时终端装置，它包括由主天线与副天线配合设置组成的天线，以及连接所述主天线与副天线的通讯连接装置，所述通讯连接装置包括与主天线连接的主连接端口及与副天线连接的副连接端口，所述主连接端口包括主有线电台端口及主电源端口，所述副连接端口包括副有线电台端口及副电源端口，所述主有线电台端口与副有线端口对接，所述主电源端口与副电源端口对接，所述天线包括用于接收北斗信息的天线单元、北斗信息处理单元、及与北斗信息处理单元连接的定向授时算法处理单元以及与定向授时算法处理单元进行数据交互的无线传输模块。

进一步的方案，所述天线单元包括用以收发频点信号的天线振子、以及以对频点信号的功率进行放大和滤波的底噪功放模块。

进一步的方案，所述北斗信息处理单元包括RDSS单元及RNSS单元。

进一步的方案，所述定向授时算法处理单元包括用于接收来自天线的RNSS观测量及RTK差分数据的解算单元，以及与结算单元进行数据交互的显控处理单元，所述显控处理单元用于完成所述定向授时算法处理单元与外部的数据交互。

进一步的方案，所述显控处理单元通过串口与定向授时算法处理单元连接，通过总线与显示屏连接。

进一步的方案，所述定向授时算法处理单元单元包括解算单元，用以解算来自天线的RNSS观测量和RTK差分数据，并送给显控处理单元。

进一步的方案，显控处理单元单元包括串口管理模块，所述串口管理模块包括电源管理模块、屏幕显示模块、开关机模块、RDSS通信模块中的一种或多种。

进一步的方案，所述天线包括圆筒形壳体及设置在壳体内的天线单元，所述壳体包括天线腔体，设置在天线腔体上部的天线帽以及设置在腔体下部的底盘。

进一步的方案，所述壳体为铝镁合金壳体。

本方案的有益效果体现在：

1、本发明方案采用一体化设计，将数传电台的功能集成在主天线与副天线中，即设备可独立完成伪距差分定位功能，同时在双天线之间实现无线定向功能解决了市场上目前差分信息均采用有线的方式传输，进行测试时需要配备辅助测试设备进行数据的接收的产品缺陷。同时结构设计借鉴手持型设备的经验和技术，以安全、方便、实用、可靠为原则，从电磁兼容性的角度考虑设备与其他电子设备的兼容性，同时兼顾野外环境对结构的要求。

2、结构模块完成上述设备的固定安装，并考虑良好的环境适应性和电磁兼容性。

3、天线壳体的设计，提升了电磁兼容性、防水和散热效果。轻型北斗定位定向仪壳体采用铝镁合金，有效减少电磁泄露。防水设计增加防水透气阀，平衡内外压差，防止设备在潮湿地区由于虹吸进水。内部电控模块设计根据功能划分模块单元，对于敏感单元进行单独屏蔽，同时考虑模块和整机的电磁兼容性。

附图说明

图1为本发明的终端系统接线图；

图2为本发明天线控制框图；

图3为本发明显控处理接口示意图；

图4为本发明RNSS射频模块工作原理框图；

图5为本发明天线结构爆炸示意图。

附图标示：1、天线，11、主天线，12、副天线，21、主连接端口，22、副连接端口，31、主有线电台端口，32、主差分电台端口，33、主加注单元，34、副有线电台端口，35、主电源端口，36、副电源端口，37、副加注单元41、主雷达，42、副雷达，101、定向授时算法处理单元，102、北斗信息处理单元，103、显控处理单元，104、无线传输模块，110、天线腔体，111、天线帽，112、底盘，天线单元113，显示屏、1101。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参看图1-图3所示，本发明提出一种北斗二号定位定时授时终端装置，它包括由主天线11与副天线12配合设置组成的天线1，以及连接所述主天线11与副天线12的通讯连接装置，所述通讯连接装置包括与主天线11连接的主连接端口21及与副天线12连接的副连接端口22，所述主连接端口21包括主有线电台端口31及主电源端口35，所述副连接端口22包括副有线电台端口34及副电源端口36，所述主有线电台端口31与副有线电台端口34对接，所述主电源端口35与副电源端口36对接，形成主天线11与副天线12的一体化设计。

所述天线1包括用于接收北斗信息的天线单元113，接收到北斗信号之后传输到北斗信息处理单元102，之后北斗信息处理单元102将处理过的信号传输到与北斗信息处理单元102连接的定向授时算法处理单元101进行解算，所述天线1还包括与定向授时算法处理单元101进行数据交互的无线传输模块104。可以理解的，主天线11与副天线12均具有上述单元，除此之外还具有电池及充电器等用于电源供应。主天线11与副天线12均选用18650电池，支持离线充电。主天线11侧面设计显示屏1101用于显示显示经度、纬度、海波、真北、时间、电池电量等。此外，主天线11还连接有主雷达单元41与主加注单元33，副天线12还连接有副雷达单元42及副加注单元37，主加注单元33及副加注单元37用于实现天线内部PRM芯片、RNSS保密芯片加注功能。所述天线单元113包括用以收发频点信号的天线振子、以及以对频点信号的功率进行放大和滤波的底噪功放模块(图中未标出)。天线振子包含B3、B1/L1/R1接收天线，主天线11还包含S频点接收天线和L频点发射天线，完成卫星电磁波信号和设备电信号的相互转换；低噪功放模块完成B3、B1/L1/R1、S频点信号及L频点信号功率的滤波与放大。

所述北斗信息处理单元102包括两部分具体包括RDSS单元及RNSS单元。RDSS单元主要完成S频段的下变频处理，然后通过AD采样，基带部分完成信号的捕获、跟踪及解算等；并按照固定的协议发送到数据接口，接收数据接口发送的指令，按照入站信号格式打包发射数据，完成定位申请、通信申请等功能；并支持RDSS保密芯片加注功能。RNSS单元完成定位、定向功能，可提原始观测量；支持PRM芯片、RNSS保密芯片加注功能，支持PRM时效参数申请功能；所述定向授时算法处理单元101包括用于接收来自天线的RNSS观测量及RTK差分数据的解算单元，以及与解算单元进行数据交互的显控处理单元103，所述显控处理单元103用于完成所述定向授时算法处理单元101与外部的数据交互。RTK单元是接收基站的差分数据，并将该数据送入定向授时算法处理单元101单元，参与定向解算。

定向授时算法处理单元101实现的功能：

1、从北斗信息处理单元102获取原始观测量数据、星历数据和定位数据；

2、通过数传通信模块获取北斗信息处理单元102原始观测量数据和定位数据；

3、通过数传通信模块获取差分基准站的差分数据；

4、将定向结果、RKT定位结果上报给显控处理单元103，由显控处理单元103完成最终的对外数据输出，并透传对外接口对北斗信息处理单元102的控制命令。

所述显控处理单元103通过串口与定向授时算法处理单元101连接，通过总线与显示屏1101连接。所述定向授时算法处理单元101单元包括解算单元，用以解算来自天线的RNSS观测量和RTK差分数据，并送给显控处理单元103。定向授时算法处理单元101单元是核心解算单元，完成定向算法、高精度定位算法和高精度守时算法实现，数据源分别来自主天线11的RNSS观测量、副天线12的RNSS观测量和RTK差分数据，完成解算，并将解算的结果送给显控处理单元103处理；显控处理单元103单元完成内部与外部的数据交互，包括串口管理、电源管理、屏幕显示、按键事件处理、开关机、RDSS通信等；显控处理单元103的显控处理芯片其内部集成了ARM公司先进的Cortex-M4型内核，具有4个独立的串口和一个网口，用来实现外设与RDSS/RNSS的接口转换。显示屏1101采用OLED显示屏1101，工作温度范围宽，亮度为80cd/m2，分辨率为176*128，供电电压为3.3V，接口为8bit 8080Parallel，8bit6800Parallel，SPI可选，功耗低等特点。

定向授时算法处理单元101单元还连接有无线传输模块104，用于主天线11与副天线12之间观测量数据的传输，并将该数据送入定向授时算法处理单元101，参与定向解算；

显控处理单元103单元包括串口管理模块，所述串口管理模块包括电源管理模块、屏幕显示模块、开关机模块、RDSS通信模块中的一种或多种。显控处理单元103单元完成内部与外部的数据交互，包括串口管理、电源管理、屏幕显示、按键事件处理、开关机、RDSS通信等；电源管理单元主要完成主、副天线12的电源管理，一是实现电池和外部电源的无缝切换，二是实现天线内部各功能单元的供电管理；显控单元内嵌操作系统，选用支持宽温工作范围的OLED屏；结构模块完成上述设备的固定安装，并考虑良好的环境适应性和电磁兼容性。

具体如图2及图4所示，RNSS射频模块工作原理框图，电源管理部分共有以下几种电源电压需求，北斗信息处理单元102功放5V/3A，显控处理单元103,及无线传输模块104，电源供电电压为3.3V，电流需求为1A，定向授时算法处理单元101电压为1.2V，电流为200mA。保护电路具备过压，过流，欠压，和偶然极性反接等保护，并可以实现电池与适配器供电无缝切换，功放供电部分采用高效的升降压芯片,在升压模式下能够提供最大5A的电流。基带部分采用双路降压芯片，能够提供双路可配置电压，最大3A输出电流。

具体如图5所示，所述天线1包括圆筒形壳体及设置在壳体内的天线单元113，所述壳体包括天线腔体110，设置在天线腔体110上部的天线帽111以及设置在腔体下部的底盘112。所述壳体为铝镁合金壳体。天线冒111与底盘112之间的防淋雨需在壳体缘槽内放置导电空心硅胶管，接口处用导电胶粘结，使硅胶管内形成一个封闭空间，改善密封效果。硅胶管直径可以根据壳体松紧程度和形变状况自由调节，在保证密封的效果下可有效降低壳体加工成本和装配难度。壳体缘槽深大于硅胶管直径，槽宽与硅胶管直径相同，硅胶管放入后可以准确定位，且不容易弹出，减少了涂胶工序，同时提高硅胶管位置的准确性和生产的一致性，在产品维修过程中也不需再次进行更换密封介质和涂胶的工序。天线帽111上设置有用户接口、雷达接口、电源按键等按钮实现相应的信息通讯及操作功能。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种北斗二号定位定时授时终端装置，其特征在于：它包括由主天线与副天线配合设置组成的天线，以及连接所述主天线与副天线的通讯连接装置，所述通讯连接装置包括与主天线连接的主连接端口及与副天线连接的副连接端口，所述主连接端口包括主有线电台端口及主电源端口，所述副连接端口包括副有线电台端口及副电源端口，所述主有线电台端口与副有线端口对接，所述主电源端口与副电源端口对接，所述天线包括用于接收北斗信息的天线单元、北斗信息处理单元、及与北斗信息处理单元连接的定向授时算法处理单元以及与定向授时算法处理单元进行数据交互的无线传输模块。

2.如权利要求1所述的北斗二号定位定时授时终端装置，其特征在于：所述天线单元包括用以收发频点信号的天线振子、以及以对频点信号的功率进行放大和滤波的底噪功放模块。

3.如权利要求1所述的北斗二号定位定时授时终端装置，其特征在于：所述北斗信息处理单元包括RDSS单元及RNSS单元。

4.如权利要求1所述的北斗二号定位定时授时终端装置，其特征在于：所述定向授时算法处理单元包括用于接收来自天线的RNSS观测量及RTK差分数据的解算单元，以及与结算单元进行数据交互的显控处理单元，所述显控处理单元用于完成所述定向授时算法处理单元与外部的数据交互。

5.如权利要求4所述的北斗二号定位定时授时终端装置，其特征在于：所述显控处理单元通过串口与定向授时算法处理单元连接，通过总线与显示屏连接。

6.如权利要求1所述的北斗二号定位定时授时终端装置，其特征在于：所述定向授时算法处理单元单元包括解算单元，用以解算来自天线的RNSS观测量和RTK差分数据，并送给显控处理单元。

7.如权利要求6所述的北斗二号定位定时授时终端装置，其特征在于：显控处理单元单元包括串口管理模块，所述串口管理模块包括电源管理模块、屏幕显示模块、开关机模块、RDSS通信模块中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的北斗二号定位定时授时终端装置，其特征在于：所述天线包括圆筒形壳体及设置在壳体内的天线单元，所述壳体包括天线腔体，设置在天线腔体上部的天线帽以及设置在腔体下部的底盘。

9.如权利要求8所述的北斗二号定位定时授时终端装置，其特征在于：所述壳体为铝镁合金壳体。