CN107796412A - 一种具有供电优化的车载定位终端 - Google Patents

一种具有供电优化的车载定位终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有供电优化的车载定位终端，包含车载控制器、CAN控制器、数据收发模块、微控制器模块、GPS数据接收模块、GPRS数据传输模块、信号调制模块、信号解调模块、供电模块；本发明测量精度高，且易于实现，实时获取位置信息，将采集的位置参数经过信号调制模块、信号解调模块的优化处理，有效的提升车载定位终端的实时性和稳定性，供电模块电路结构简单，器件数量较少，元器件具备高温作业环境要求，体积紧凑，整体散热量较小，适合安装在井下设备细长、封闭的内部空间，实现对高温环境下宽电压、宽频率信号进行调节、限制及保护。

Description

一种具有供电优化的车载定位终端
技术领域
本发明属于车辆定位控制机领域，尤其涉及一种具有供电优化的车载定位终端。
背景技术
在国内，近年随着智慧地球等无线感知网络应用的兴起，物联网应用在交通、电力、医疗、环境监控等领域得到了广泛的应用。在全球范围内，基于物联网的应用也正越来越广泛的应用于汽车制造和服务领域，并成为物联网领域最活跃最主要的业务之一。
目前，全球各大汽车企业已经在积极推广车载应用，以增强其在产品和服务领域的竞争力。车联网是建立在汽车电子化和智能化之上的第二个应用层级。所谓车联网，是指借助装载在车辆上的传感设备，收集车辆和车内乘员的信息，通过网络共享，实现驾驶员、车、行人、车联网平台、城市网络的互联，从而实现智能、安全驾驶，以及享受技术+ 生活服务等。前装、后装市场并驾齐驱，后续持续服务费带来大且稳定的市场空间。前装车辆网，主要依托于汽车制造商，基于前装的传感器、通信系统，进行汽车故障检测，行车服务等功能。后装车辆网，主要依托于汽车经销商和运营商，针对车辆运输、使用过程中的信息进行采集、跟踪、汇总，并应用相关服务。此外，车联网亦有望拉动车载操作系统和公共服务平台的需求。
目前，常用的车辆定位方式为GPS定位，即在车辆中安装一个GPS导航终端，该导航终端通过接收空间站GPS导航卫星所提供的导航报文，可以计算车辆所处的位置，包括当前的经度、纬度、海拔高度以及车辆的运行速度、GPS导航终端以导航地图的形式显示车辆所处的位置，或者将该信息发送到车辆的一个数据记录装置中进行记录。但是由于GPS属于被动接收系统，即GPS终端只有使用时，才能知道自己的所在位置，无法通知指挥部门，这样带来的问题就是只有车辆的司机才能准确掌握车辆的位置信息，而作为车辆的管理部门无法知道车辆的准确位置。
目前，常用的车辆数据传输方式多为GPRS 无线数据传输，由于GPRS采用分组交换技术，而分组交换不是实时系统，延时不固定，从而导致了从车辆传输到地面的信息延时较大，且由于GPRS是在GSM 基础上发展起来的一种业务，也就是说GPRS的使用要依赖于GSM网络，而GSM网络目前在一些边远地区或山区等还没有做到完全覆盖，即使在能覆盖到的区域也大多存在GSM 信号受环境影响较大等情况，导致信号不稳定或形成信号盲区而无法提供GPRS 服务。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种具有供电优化的车载定位终端，其进一步提升车载定位终端的实时性和稳定性。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
一种具有供电优化的车载定位终端，包含车载控制器、CAN控制器、数据收发模块、微控制器模块、GPS数据接收模块、GPRS数据传输模块、信号调制模块、信号解调模块、供电模块；所述车载控制器依次通过CAN控制器、数据收发模块连接微控制器模块，所述GPS数据接收模块依次经过信号调制模块、信号解调模块连接微控制器模块，所述GPRS数据传输模块、供电模块分别与微控制器模块连接；
所述信号调制模块包括射频功放电路和基带电路，所述射频功放电路与GPS数据接收模块连接，用于对接收到的定位信号进行放大，并将生成的所述放大的定位信号传输给基带电路；所述基带电路用于将接收到的所述放大的定位信号传输给信号解调模块；
所述射频功放电路包含包括LNA、功分器、第一滤波器、第二滤波器、第一放大器、第二放大器、合成器、第三放大器和第三滤波器，其中，LNA 的输出端连接功分器的输入端，而功分器的输出端分别连接第一、二滤波器的输入端，所述第一、二滤波器的输出端分别经由第一、二放大器连接合成器的输入端，该合成器的输出端经由第三放大器连接第三滤波器的输入端；
所述供电模块包含车载电瓶、电压转换电路、整流稳压模块，所述车载电瓶依次经过电压转换电路、整流稳压模块连接微控制器模块；
所述电压转换电路，包括前级电压转换电路和与之耦接的后级电压转换电路；
所述前级电压转换电路包括：第一电压保护模块，耦接至供电电压并提供内部转换电压；第一电压转换模块，耦接至第一电压保护模块，根据内部转换电压将输入信号转换为前级输出信号；
所述后级电压转换电路包括：第二电压保护模块，产生第一反相输出信号、第一输出信号、第二反相输出信号与第二输出信号，其中，前级电压转换电路和后级电压转换电路具有多个晶体管，当供电电压的电压值大于晶体管的击穿电压时，电压转换电路保护晶体管的压差小于击穿电压，当供电电压的电压值小于击穿电压时，电压转换电路全幅输出第一反相输出信号、第一输出信号、第二反相输出信号与第二输出信号；
整流稳压模块包含MPU处理单元、可控硅整流单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元、温度反馈单元和电压电流变量反馈单元；
MPU处理单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元及可控硅整流单元依次连接，温度反馈单元和电压电流变量反馈单元分别与MPU处理单元连接；
所述MPU处理单元根据温度反馈单元所测量的温度值、电压电流变量反馈单元所测量的电压值和电流值，输出调整脉冲触发频率的控制信号和控制脉冲触发控制单元的通断的控制信号。
作为本发明一种具有供电优化的车载定位终端的进一步优选方案，车载控制器包含ECU、EGR、TCU。
作为本发明一种具有供电优化的车载定位终端的进一步优选方案，所述微控制器模块采用Samsung公司推出的采用了ARM7TDMI内核的16/32位RISC处理器。
作为本发明一种具有供电优化的车载定位终端的进一步优选方案，所述GPS数据接收模块的芯片型号为MTK3329。
作为本发明一种具有供电优化的车载定位终端的进一步优选方案，所述GPRS数据传输模块的芯片型号为 H7118。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明测量精度高，且易于实现，实时获取位置信息，将采集的位置参数经过信号调制模块、信号解调模块的优化处理，有效的提升车载定位终端的实时性和稳定性；
2、本发明采用Samsung公司推出的ARM7TDMI内核的16/32位RISC处理器，该处理器拥有丰富的内置部件：8KBcache，LED控制器，SDRAM控制器，5通道PWM定制器，PLL倍频器，IIC总线接口，IIS总线接口，2通道UART，4通道DMA和8通道10位AD转换器。这些部件使得S3C44BOX处理器在保证高性能的同时，最大限度的降低了设计开发的成本。相较于传统的8位单片机，S3C44BOX处理器可较大程度的提升车载定位终端对数据处理速度的需求；
3、GPS数据接收模块采用了最新的MTK3329芯片作为主控芯片，定位精度小于10m圆周误差，定位时间在热启动模式下仅为1s。MIC29302BU模块是一款大电流高稳定性的电压调节模块；
4、本发明的供电模块电路结构简单，器件数量较少，元器件具备高温作业环境要求，体积紧凑，整体散热量较小，适合安装在井下设备细长、封闭的内部空间，实现对高温环境下宽电压、宽频率信号进行调节、限制及保护。
附图说明
图1是本发明的系统结构原理图；
图2是本发明整流稳压模块结构原理图；
图3是本发明射频功放电路电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种具有供电优化的车载定位终端，包含车载控制器、CAN控制器、数据收发模块、微控制器模块、GPS数据接收模块、GPRS数据传输模块、信号调制模块、信号解调模块、供电模块；所述车载控制器依次通过CAN控制器、数据收发模块连接微控制器模块，所述GPS数据接收模块依次经过信号调制模块、信号解调模块连接微控制器模块，所述GPRS数据传输模块、供电模块分别与微控制器模块连接；图1中处理器模块即为微控制器模块。
所述信号调制模块包括射频功放电路和基带电路，所述射频功放电路与GPS数据接收模块连接，用于对接收到的定位信号进行放大，并将生成的所述放大的定位信号传输给基带电路；所述基带电路用于将接收到的所述放大的定位信号传输给信号解调模块；
如图3所示，所述射频功放电路包含包括LNA、功分器、第一滤波器、第二滤波器、第一放大器、第二放大器、合成器、第三放大器和第三滤波器，其中，LNA 的输出端连接功分器的输入端，而功分器的输出端分别连接第一、二滤波器的输入端，所述第一、二滤波器的输出端分别经由第一、二放大器连接合成器的输入端，该合成器的输出端经由第三放大器连接第三滤波器的输入端；
所述供电模块包含车载电瓶、电压转换电路、整流稳压模块，所述车载电瓶依次经过电压转换电路、整流稳压模块连接微控制器模块；
所述电压转换电路，包括前级电压转换电路和与之耦接的后级电压转换电路；
所述前级电压转换电路包括：第一电压保护模块，耦接至供电电压并提供内部转换电压；第一电压转换模块，耦接至第一电压保护模块，根据内部转换电压将输入信号转换为前级输出信号；
所述后级电压转换电路包括：第二电压保护模块，产生第一反相输出信号、第一输出信号、第二反相输出信号与第二输出信号，其中，前级电压转换电路和后级电压转换电路具有多个晶体管，当供电电压的电压值大于晶体管的击穿电压时，电压转换电路保护晶体管的压差小于击穿电压，当供电电压的电压值小于击穿电压时，电压转换电路全幅输出第一反相输出信号、第一输出信号、第二反相输出信号与第二输出信号；
如图2所示，整流稳压模块包含MPU处理单元、可控硅整流单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元、温度反馈单元和电压电流变量反馈单元；
MPU处理单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元及可控硅整流单元依次连接，温度反馈单元和电压电流变量反馈单元分别与MPU处理单元连接；
所述MPU处理单元根据温度反馈单元所测量的温度值、电压电流变量反馈单元所测量的电压值和电流值，输出调整脉冲触发频率的控制信号和控制脉冲触发控制单元的通断的控制信号。
一种具有供电优化的车载定位终端，包含车载控制器、CAN控制器、数据收发模块、微控制器模块、GPS数据接收模块、GPRS数据传输模块、信号调制模块、信号解调模块、供电模块；供电模块来自车载电瓶的+12V直流电经过车载定位终端上的电压转换电路，转换成+5 V、+4.2 V和+3.3V的直流电分别向车载定位终端的CAN数据收发模块、S3C44BOX芯片、GPS卫星数据接收模块和GPRS数据传输模块供电；CAN数据收发模块通过CAN总线接收ECU、EGR、TCU等车载控制器发来的反应电控车工况的数据，CAN总线末端的两个120欧电阻为阻抗匹配电阻；GPS则实时接收卫星数据并将这些数据按照NMEA-0183协议输出给CPU即微控制器模块；CPU通过应答机制接收CAN数据收发模块传来的数据，通过中断方式实时接收GPS发来的数据并通过相应算法对接收到的卫星数据进行处理，之后将所有数据按照固定的格式进行打包并发送给GPRS；GPSR接收到相应的数据包后，通过无线方式实时上传给监控中心。
S3C44BOX处理器是Samsung公司推出的采用了ARM7TDMI内核的16/32位RISC处理器。该处理器拥有丰富的内置部件：8KBcache，LED控制器，SDRAM控制器，5通道PWM定制器，PLL倍频器，IIC总线接口，IIS总线接口，2通道UART，4通道DMA和8通道10位AD转换器。这些部件使得S3C44BOX处理器在保证高性能的同时（最高运行速度达66MHz），最大限度的降低了设计开发的成本。相较于传统的8位单片机，S3C44BOX处理器可较大程度的提升车载定位终端对数据处理速度的需求。
GPS电路的核心器件为GS-89M-J模块。该模块采用了最新的MTK3329芯片作为主控芯片，定位精度小于10m圆周误差，定位时间在热启动模式下仅为1s。MIC29302BU模块是一款大电流高稳定性的电压调节模块。

Claims (5)

1.一种具有供电优化的车载定位终端，其特征在于：包含车载控制器、CAN控制器、数据收发模块、微控制器模块、GPS数据接收模块、GPRS数据传输模块、信号调制模块、信号解调模块、供电模块；所述车载控制器依次通过CAN控制器、数据收发模块连接微控制器模块，所述GPS数据接收模块依次经过信号调制模块、信号解调模块连接微控制器模块，所述GPRS数据传输模块、供电模块分别与微控制器模块连接；
所述信号调制模块包括射频功放电路和基带电路，所述射频功放电路与GPS数据接收模块连接，用于对接收到的定位信号进行放大，并将生成的所述放大的定位信号传输给基带电路；所述基带电路用于将接收到的所述放大的定位信号传输给信号解调模块；
所述射频功放电路包含包括LNA、功分器、第一滤波器、第二滤波器、第一放大器、第二放大器、合成器、第三放大器和第三滤波器，其中，LNA 的输出端连接功分器的输入端，而功分器的输出端分别连接第一、二滤波器的输入端，所述第一、二滤波器的输出端分别经由第一、二放大器连接合成器的输入端，该合成器的输出端经由第三放大器连接第三滤波器的输入端；
所述供电模块包含车载电瓶、电压转换电路、整流稳压模块，所述车载电瓶依次经过电压转换电路、整流稳压模块连接微控制器模块；
所述电压转换电路，包括前级电压转换电路和与之耦接的后级电压转换电路；
所述前级电压转换电路包括：第一电压保护模块，耦接至供电电压并提供内部转换电压；第一电压转换模块，耦接至第一电压保护模块，根据内部转换电压将输入信号转换为前级输出信号；
所述后级电压转换电路包括：第二电压保护模块，产生第一反相输出信号、第一输出信号、第二反相输出信号与第二输出信号，其中，前级电压转换电路和后级电压转换电路具有多个晶体管，当供电电压的电压值大于晶体管的击穿电压时，电压转换电路保护晶体管的压差小于击穿电压，当供电电压的电压值小于击穿电压时，电压转换电路全幅输出第一反相输出信号、第一输出信号、第二反相输出信号与第二输出信号；
整流稳压模块包含MPU处理单元、可控硅整流单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元、温度反馈单元和电压电流变量反馈单元；
MPU处理单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元及可控硅整流单元依次连接，温度反馈单元和电压电流变量反馈单元分别与MPU处理单元连接；
所述MPU处理单元根据温度反馈单元所测量的温度值、电压电流变量反馈单元所测量的电压值和电流值，输出调整脉冲触发频率的控制信号和控制脉冲触发控制单元的通断的控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种具有供电优化的车载定位终端，其特征在于：车载控制器包含ECU、EGR、TCU。
3.根据权利要求1所述的一种具有供电优化的车载定位终端，其特征在于：所述微控制器模块采用Samsung公司推出的采用了ARM7TDMI内核的16/32位RISC处理器。
4.根据权利要求1所述的一种具有供电优化的车载定位终端，其特征在于：所述GPS数据接收模块的芯片型号为MTK3329。
5.根据权利要求1所述的一种具有供电优化的车载定位终端，其特征在于：所述GPRS数据传输模块的芯片型号为 H7118。
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