CN107894599A - 一种定时定位短信定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明方案涉及卫星定时、定位以及无线通信技术领域，涉及具体涉及一种定时定位短信系统及方法，系统包括主机部分，完成信号的输入、输出、分析与存储，天线部分，所述天线部分与主机部分电连接，用以完成电磁波信号和设备电信号的相互转换，定时定位部分，所述定时部分利用GPS L1频点、BDS B1频点和GLONASS R1频点进行单系统或多系统兼容定位，实现定时功能。通信部分，所述通信部分利用GSM的SMS业务通过对信号进行接收、处理和测量，同时完成SMS业务中发送短信。方法包括定时步骤、定位步骤、GSM通信步骤。本方案通过内部各功能单元集成设计，满足GSM的通信同时，减少了外部接口，提高了设备水密性，完成系统内各模块之间的协同工作。

Description

一种定时定位短信定位系统

技术领域

本发明方案涉及卫星定时、定位以及无线通信技术领域，涉及具体涉及一种定时定位短信系统及方法。

背景技术

随着北斗产业的快速发展，市场上导航相关产品越来越多，功能越来越丰富。但是目前市场上，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，市场对定时定位短信设备提出了新的功能需求，要求该设备能够完成定时、定位、GSM通信的平台，实现迅速可靠的定位和通信功能，能够提供精确的定时服务。目前，的定时定位产品没有集成GSM通信，并且无显控功能，必须增加PC机才能够实现控制功能。同时，军械对定时定位短信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定位和通信功能，能够提供精确的定时服务。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，优化现有导航通讯系统方法，提出一种定时定位短信定位系统，具有多种定位模式实现定位、授时、短信发送等功能。

本发明方案提出一种定时定位短信定位系统，包括：

主机部分，所述主机部分完成信号的输入、输出、分析与存储，所述主机部分包括GNSS板卡，及与GNSS板卡连接显控单元、卡单元及电源单元；

天线部分，所述天线部分与主机部分电连接，用以完成电磁波信号和设备电信号的相互转换，所述天线部分包括GNSS天线单元和GSM天线单元；

定时定位部分，所述定时部分利用GPS L1频点、BDS B1频点和GLONASS R1频点进行单系统或多系统兼容定位，实现定时功能。

通信部分，所述通信部分利用GSM的SMS业务通过对信号进行接收、处理和测量，同时完成SMS业务中发送短信。

进一步的方案，所述显控单元包括处理器及与处理器连接的显示屏及触摸屏，所述显控单元用以完成系统内各模块通信以及控制、对外设接口的扩展和管理以及人机交互。

进一步的方案，所述GNSS天线单元包含B1/L1/R1接收天线和噪声放大器，所述噪声放大器用以对天线接收卫星信号进行放大、滤波处理；所述GSM天线单元包含GSM无源天线振子。

进一步的方案，所述GNSS板卡包括GNSS模块，所述GNSS模块包括上下变频通道、AD采样芯片和基带处理芯片；所述上下变频通道分别完成中频至射频、射频至中频的变换、滤波以及基带扩频数据的调制；所述AD采样芯片完成模拟中频的数字化，并基带处理芯片完成GNSS定位、定时等功能，通过基带处理芯片的串口实现与外设通讯。

进一步的方案，GSM天线单元包括GSM模块，所述GSM模块构成无线通信网络，具有基于民用移动网络进行短信双向传输功能。

本发明方案还提出一种定时定位短信定位方法，包括，

S1，定时步骤：所述定时步骤包括:

S11),定时定位部分开始定位解算，经过T1时间后，接收机钟差、频差收敛到稳定的值;

S12)，通过控制两次解算之间的采样个数，使解算时刻与整秒时刻之间的差值在1个采样间隔周期内，这个过程称为粗调，在每次解算开始后只执行1次;

S13)，经过粗调后的解算时间秒脉冲与UTC整秒时刻差值在1个采样间隔周期内，设差值为DELTA_T秒，则控制下一个解算周期为1+DELTA_T秒，则下1个解算时刻秒脉冲与整秒时刻同步；对解算周期的修改，通过改变两次解算之间某个采样间隔的周期实现，即改变这个采样间隔的周期为MEAS_PERIOD+DELTA_T秒，这个过程称为精调，在每次解算完成后都执行1次;

S14)，定时定位部分的定位解算和采样间隔的计算在信息处理子模块内完成，然后将采样间隔输出到信号处理子模块，完成定时功能;

S2，定位步骤，所述定位步骤包括：

S21)，天线单元接收视场内所有的B1/L1/R1频点信号，分别经过限幅后，进行低噪声放大以及滤波；

S22)，信息处理单元中的B1/L1/R1频点信号在接收到天线单元的射频信号后送入射频单元，射频单元根据频率不同进行功分、放大、滤波和下变频处理（采用低中频方案，简化软硬件流程）；

S23)，基带处理部分将下变频后的中频信号进行AD采样量化转换为数字信号，数字信号送入基带处理芯片，完成信号的捕获、跟踪、伪距测量，由内部微处理器完成PVT解算，并将卫星状况、定位信息等通过串口发送给控制单元;

S3，GSM通信步骤，所述GSM通信步骤包括：

采用GSM模块，配置GSM天线，构成GSM通信链路，GSM系统包括移动台（MS）、基站分系统（BSS）、网络分系统（NSS）。

进一步的方案，所述移动台为公用GSM移动通信网中用户使用的设备，所述移动台包括手持台或车载台或便携式台；

所述基站子系统为GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理，所述基站子系统与网络子系统中的移动业务交换中心相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息；

所述移动网子系统包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其他通信网用户之间通信起着管理作用。

本方案的有益效果体现在：

1、市场上目前定时定位和GSM通信的产品，但是没有同时兼容两者功能的显控设备；本方案主要实现GNSS卫星定位、定时和GSM短信传输等功能。设备由多个模块协作完成，实现完美的人性化操作界面，改变传统的定时定位短信设备模式，满足新行业新领域的需求。

2、一种定时定位短信定位系统，其特征在于：包括：主机部分，所述主机部分完成信号的输入、输出、分析与存储，所述主机部分包括GNSS板卡，及与GNSS板卡连接显控单元、卡单元及电源单元；通过显控单元完成信息输入、显示控制及输出功能。内部的各功能单元设计均采用公司已定型或成熟产品的技术，降低的设计难度，缩短了研发周期。GSM模块采用成熟的模块，在满足GSM的通信的同时，减少了外部接口，提高了设备的水密性。显控部分是整个系统的控制部分，搭配7英寸LCD液晶面板，配合电容触摸板，通过该单元完成定时定位短信设备内各模块之间的协同工作。

3、具体流程步骤中包括采样粗调与细调，实现了采样信号的精确调制保证传输精度及采样精确性。

附图说明

图1为本发明系统组成框图；

图2为本发明系统工作原理图；

图3为本发明系统GSM通信原理图。

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。

如图1-3所示，本发明方案提出一种定时定位短信定位系统，包括：主机部分1，所述主机部分1完成信号的输入、输出、分析与存储，所述主机部分1包括GNSS板卡，及与GNSS板卡连接显控单元11、卡单元12及电源单元13；卡单元可以为SIM卡也可以为TF卡，所述显控单元11包括处理器及与处理器连接的显示屏及触摸屏，所述显控单元用以完成系统内各模块通信以及控制、对外设接口的扩展和管理以及人机交互。天线部分2，所述天线部分2与主机部分电连接，用以完成电磁波信号和设备电信号的相互转换，所述天线部分包括GNSS天线单元21和GSM天线单元22；所述GNSS天线单元21包含B1/L1/R1接收天线和噪声放大器，所述噪声放大器用以对天线接收卫星信号进行放大、滤波处理；所述GSM天线单元22包含GSM无源天线振子。所述GNSS天线单元21包括GNSS模块，所述GNSS模块包括上下变频通道、AD采样芯片和基带处理芯片；所述上下变频通道分别完成中频至射频、射频至中频的变换、滤波以及基带扩频数据的调制；所述AD采样芯片完成模拟中频的数字化，并基带处理芯片完成GNSS定位、定时等功能，通过基带处理芯片的串口实现与外设通讯。GSM天线单元包括GSM模块，所述GSM模块构成无线通信网络，具有基于民用移动网络进行短信双向传输功能。定时定位部分，所述定时部分利用GPS L1频点、BDS B1频点和GLONASS R1频点进行单系统或多系统兼容定位，实现定时功能。通信部分，所述通信部分利用GSM的SMS业务通过对信号进行接收、处理和测量，同时完成SMS业务中发送短信。

本实施例中，显控单元采用基于ARM架构高性能处理器，搭载7英寸LCD液晶屏和电容触摸屏，完成对设备内各模块通信以及控制、对外设接口的扩展和管理以及人机交互等功能，可通过TF卡完成数据加解密；外部接口主要有天线接口、注钥串口、数据通信接口、时频接口、按键、电触摸板、LCD显示屏、指示灯、USB和电源接口等，完成外设和设备的通信；电源模块主要功能为整机提供稳定的供电，具备过压、过流、欠压等保护，支持热插拔，输入输出隔离，满足介电强度和绝缘电阻要求；结构模块完成上述部件的固定安装，并考虑良好的环境适应性和电磁兼容性。

本发明方案还提出一种定时定位短信定位方法，包括，

S1，定时步骤：

S11，为了控制接收机的定时输出，需要对测量信号的采样间隔进行计算，由下面几个步骤实现：

S12，定时定位短信设备开始定位解算，经过一段时间后，接收机钟差、频差收敛到稳定的值。

S13，通过控制两次解算之间的采样个数，使解算时刻与整秒时刻之间的差值在1个采样间隔周期内，这个过程称为粗调，在每次解算开始后只执行1次。

S14，经过粗调后的解算时间秒脉冲与UTC整秒时刻差值在1个采样间隔周期内，设差值为DELTA_T秒，则控制下一个解算周期为1+DELTA_T秒，则下1个解算时刻秒脉冲与整秒时刻同步；对解算周期的修改，通过改变两次解算之间某个采样间隔的周期实现，即改变这个采样间隔的周期为MEAS_PERIOD+DELTA_T秒，这个过程称为精调，在每次解算完成后都执行1次。

S15，定时定位短信设备的定位解算和采样间隔的计算在信息处理子模块内完成，然后将采样间隔输出到信号处理子模块，完成定时功能。

S2，定位步骤

S21，天线单元接收视场内所有的B1/L1/R1频点信号，分别经过限幅后，进行低噪声放大以及滤波；

S22，信息处理单元中的B1/L1/R1频点信号在接收到天线单元的射频信号后送入射频单元，射频单元根据频率不同进行功分、放大、滤波和下变频处理（采用低中频方案，简化软硬件流程）；

S23，基带处理部分将下变频后的中频信号进行AD采样量化转换为数字信号，数字信号送入基带处理芯片，完成信号的捕获、跟踪、伪距测量，由内部微处理器完成PVT解算，并将卫星状况、定位信息等通过串口发送给控制单元。

S3，GSM通信步骤

采用已经成熟应用的GSM模块，配置GSM天线，即可构成GSM通信链路。GSM系统主要由移动台（MS）、基站分系统（BSS）、网络分系统（NSS）等部分组成。

移动台（MS）

移动台是公用GSM移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备。移动台的类型不仅包括手持台，还包括车载台和便携式台。

基站子系统（BSS）

基站子系统时GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分。它通过无线接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统中的移动业务交换中心相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。

移动网子系统（NSS）

移动网子系统（NSS）主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其他通信网用户之间通信起着管理作用。NSS由一系列功能实体构成，整个GSM系统内部，即NSS的各功能实体之间和NSS与BSS之间都通过CCITT信令系统No.7协议和GSM规范的7后信令网络互相通信。

GSM发送短信，先储存到基站分系统（GSS），然后由基站分系统经过网络分系统(NSS)将短信转发给接收方，如果接收方当时关机或者不在服务区内，系统会自动保存该短信内容，等到接收方在服务区内再发给接收方。GSM接收短信过程与发送过程互逆。

市场上目前定时定位和GSM通信的产品，但是没有同时兼容两者功能的显控设备；本方案主要实现GNSS卫星定位、定时和GSM短信传输等功能。设备由多个模块协作完成，实现完美的人性化操作界面，改变传统的定时定位短信设备模式，满足新行业新领域的需求。

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 (7)

1.一种定时定位短信定位系统，其特征在于：包括：

主机部分，所述主机部分完成信号的输入、输出、分析与存储，所述主机部分包括GNSS板卡，及与GNSS板卡连接显控单元、卡单元及电源单元；

天线部分，所述天线部分与主机部分电连接，用以完成电磁波信号和设备电信号的相互转换，所述天线部分包括GNSS天线单元和GSM天线单元；

定时定位部分，所述定时部分利用GPSL1频点、BDSB1频点和GLONASSR1频点进行单系统或多系统兼容定位，实现定时功能；

通信部分，所述通信部分利用GSM的SMS业务通过对信号进行接收、处理和测量，同时完成SMS业务中发送短信。

2.如权利要求1所述的定时定位短信定位系统，其特征在于：所述显控单元包括处理器及与处理器连接的显示屏及触摸屏，所述显控单元用以完成系统内各模块通信以及控制、对外设接口的扩展和管理以及人机交互。

3.如权利要求1所述的定时定位短信定位系统，其特征在于：所述GNSS天线单元包含B1/L1/R1接收天线和噪声放大器，所述噪声放大器用以对天线接收卫星信号进行放大、滤波处理；所述GSM天线单元包含GSM无源天线振子。

4.如权利要求3所述的定时定位短信定位系统，其特征在于：所述GNSS板卡包括GNSS模块，所述GNSS模块包括上下变频通道、AD采样芯片和基带处理芯片；所述上下变频通道分别完成中频至射频、射频至中频的变换、滤波以及基带扩频数据的调制；所述AD采样芯片完成模拟中频的数字化，并基带处理芯片完成GNSS定位、定时功能，通过基带处理芯片的串口实现与外设通讯。

5.如权利要求3所述的定时定位短信定位系统，其特征在于：GSM天线单元包括GSM模块，所述GSM模块构成无线通信网络，具有基于民用移动网络进行短信双向传输功能。

6.一种定时定位短信定位方法，其特征在于：包括，

S1，定时步骤：所述定时步骤包括:

S11),定时定位部分开始定位解算，经过T1时间后，接收机钟差、频差收敛到稳定的值;

S12)，通过控制两次解算之间的采样个数，使解算时刻与整秒时刻之间的差值在1个采样间隔周期内，这个过程称为粗调，在每次解算开始后只执行1次;

S13)，经过粗调后的解算时间秒脉冲与UTC整秒时刻差值在1个采样间隔周期内，设差值为DELTA_T秒，则控制下一个解算周期为1+DELTA_T秒，则下1个解算时刻秒脉冲与整秒时刻同步；对解算周期的修改，通过改变两次解算之间某个采样间隔的周期实现，即改变这个采样间隔的周期为MEAS_PERIOD+DELTA_T秒，这个过程称为精调，在每次解算完成后都执行1次;

S14)，定时定位部分的定位解算和采样间隔的计算在信息处理子模块内完成，然后将采样间隔输出到信号处理子模块，完成定时功能;

S2，定位步骤，所述定位步骤包括：

S21)，天线单元接收视场内所有的B1/L1/R1频点信号，分别经过限幅后，进行低噪声放大以及滤波；

S22)，信息处理单元中的B1/L1/R1频点信号在接收到天线单元的射频信号后送入射频单元，射频单元根据频率不同进行功分、放大、滤波和下变频处理（采用低中频方案，简化软硬件流程）；

S23)，基带处理部分将下变频后的中频信号进行AD采样量化转换为数字信号，数字信号送入基带处理芯片，完成信号的捕获、跟踪、伪距测量，由内部微处理器完成PVT解算，并将卫星状况、定位信息等通过串口发送给控制单元;

S3，GSM通信步骤，所述GSM通信步骤包括：

采用GSM模块，配置GSM天线，构成GSM通信链路，GSM系统包括移动台、基站分系统、网络分系统。

7.如权利要求6所述的定时定位短信定位方法，其特征在于：所述移动台为公用GSM移动通信网中用户使用的设备，所述移动台包括手持台或车载台或便携式台；

所述基站子系统为GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理，所述基站子系统与网络子系统中的移动业务交换中心相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息；

所述移动网子系统包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其他通信网用户之间通信起着管理作用。