CN108712182A - 一种车载智能天线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车载智能天线系统，包括：GNSS天线模块、GNSS接收机和低噪放模块。所述GNSS天线模块的输出端与所述低噪放模块的输入端相连，所述GNSS接收机的输入端与所述低噪放模块的输出端相连。所述GNSS天线模块用于接收FM/AM信号、3G/4G信号及GPS/北斗信号中的一种或多种并作为天线信号发送给所述GNSS接收机。所述低噪放模块用于对不同频段的天线信号进行放大，以便后续能对该天线信号进行解调处理。所述GNSS接收机用于对接收到的天线信号进行调制解调从而获得调制解调信号，并根据CAN总线接收的指令，来确定发送FM/AM信号、3G/4G信号或GPS/北斗信号中的一种或多种对应的调制解调信号。本发明能提高车载天线的智能控制和用户体验，并减少设备成本。

Description

一种车载智能天线系统
技术领域
本发明涉及汽车天线通信技术领域，尤其涉及一种车载智能天线系统。
背景技术
目前车载天线技术大致分为三种：收音天线、4G天线和GPS天线，随着电子信息通信技术的发达以及消费者需求的多样化，汽车开始安装各种功能的天线。比如，不仅接收传统的A M/F M收音机信号，还接收帮助驾驶人员确认汽车位置的地理位置信号和车载信息服务所用移动通讯信号。由于现有定位信号来源可以多种多样，GNSS天线可集成多种天线接收各定位或导航信号，其中，GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统。但现有车载天线与整车上终端之间主要采用以太网通信，由于网线连接成本较高，同时对不同频段的天线切换控制复杂，系统的控制难度大且稳定性差。
发明内容
本发明提供一种车载智能天线系统，解决现有车载天线与车载设备间采用以太网通信，存在成本高和切换控制复杂的问题，能提高车载天线的智能控制和用户体验，并减少设备成本。
为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
一种车载智能天线系统，包括：GNSS天线模块、GNSS接收机和低噪放模块；
所述GNSS天线模块的输出端与所述低噪放模块的输入端相连，所述GNSS接收机的输入端与所述低噪放模块的输出端相连；
所述GNSS天线模块用于接收FM/AM信号、3G/4G信号及GPS/北斗信号中的一种或多种并作为天线信号发送给所述GNSS接收机；
所述低噪放模块用于对不同频段的天线信号进行放大，以便所述GNSS接收机能对该天线信号进行解调处理；
所述GNSS接收机用于对接收到的天线信号进行调制解调从而获得调制解调信号，并根据CAN总线接收的指令，来确定发送FM/AM信号、3G/4G信号或GPS/北斗信号中的一种或多种对应的调制解调信号。
优选的，所述GNSS接收机包括：FM/AM调制解调模块、GPS/北斗调制解调模块、3G/4G调制解调模块和微处理器；
在天线信号为所述FM/AM信号时，所述FM/AM调制解调模块将所述天线信号调制解调后发送至所述微处理器；
在天线信号为所述GPS/北斗信号时，所述GPS/北斗调制解调模块将所述天线信号调制解调后发送至所述微处理器；
在天线信号为所述3G/4G信号时，所述3G/4G调制解调模块将所述天线信号调制解调后发送至所述微处理器；
所述微处理器将接收到的所述调制解调信号由模拟信号转换成数字信号，并根据CAN总线接收的指令，发送相应的调制解调信号的数字信号。
优选的，所述GNSS接收机还包括：CAN收发器；
所述微处理器通过CAN收发器接收整车的CAN报文，如果所述CAN报文为休眠请求报文，则所述GNSS接收机执行网络体眠，以进入低功耗待机模式，如果所述CAN报文为唤醒请求报文，则所述GNSS接收机进入低功耗工作模式；
所述微处理器还通过所述CAN收发器发送所述天线信号对应的CAN ID报文，以使其它汽车电子设备根据接收到的CAN ID报文获取所述FM/AM信号、所述3G/4G信号或所述GPS/北斗信号的数据。
优选的，所述GNSS接收机还包括：电源模块；
所述电源模块用于将供电电源输出的电压转换为3.3V和5.5V电压，以供所述GNSS接收机使用；
所述供电电源包括：蓄电池和整车ACC电源。
优选的，所述电源模块包括：主电源模块、电源转换电路和备用电源模块；
在所述GNSS接收机的电源状态ON状态时，整车的供电电源通过所述主电源模块对所述GNSS接收机供电，并通过所述电源转换电路对所述备用电源模块的储能电池进行充电，使所述GNSS接收机为正常工作模式；
在所述GNSS接收机的电源状态处于OFF状态时，所述备用电源模块对所述GNSS接收机供电，以使所述GNSS接收机进入低功耗待机模式或低功耗工作模式。
优选的，所述GNSS接收机还包括：JTAG模块和UART模块；
所述微处理器分别与所述JTAG模块和所述UART模块信号连接；
所述JTAG模块用于提供JTAG调试接口，以调试或维护运行于所述微处理器内的程序；
所述UART模块用于提供UART接口，以使所述GNSS接收机与其它汽车电子设备通过UART接口进行数据交互。
优选的，所述GNSS天线模块包括：FM/AM天线、3G/4G天线、GPS/北斗天线和滤波模块；
所述滤波模块的第一输入端与所述FM/AM天线的输出端相连，所述滤波模块的第二输入端与所述3G/4G天线的输出端相连，所述滤波模块的第三输入端与所述GPS/北斗天线的输出端相连，所述滤波模块的输出端作为所述GNSS天线模块的输出端；
所述滤波模块用于在所述FM/AM天线、3G/4G天线和/或GPS/北斗天线发送天线信号时抑制杂散信号的干扰。
优选的，还包括：通用接口模块；
所述通用接口模块分别与所述CAN收发器、所述JTAG模块、所述UART模块和所述电源模块相连；
蓄电池或整车ACC电源通过所述通用接口模块对所述GNSS接收机供电；
其它汽车电子设备通过所述通用接口模块与所述GNSS接收机连接。
优选的，还包括：车载TBOX；
所述车载TBOX通过所述通用接口模块与所述GNSS接收机相连；
在车辆发生碰撞时，如果所述车载TBOX判断碰撞强度超出设定阈值时，所述车载TBOX发送唤醒请求报文，使所述GNSS接收机处于正常工作模式或低功耗工作模式。
优选的，所述微处理器为STM32F103RBT7型号的单片机。本发明提供一种车载智能天线系统，通过GNSS天线模块接收FM/AM信号、3G/4G信号及GPS/北斗信号的，并由GNSS接收机根据指令要求发送不同信号的调制解调数据，解决现有车载天线与车载设备间采用以太网通信，存在成本高和切换控制复杂的问题，能提高车载天线的智能控制和用户体验，并减少设备成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1：是本发明提供的一种车载智能天线系统的结构示意图；
图2：是本发明实施例提供的车载智能天线系统的示意图；
图3：是本发明实施例提供的GNSS天线模块的结构示意图；
图4：是本发明实施例提供的车载智能天线系统工作流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
针对当前车载娱乐系统的多样化要求，汽车开始安装各种功能的天线，由于车载天线与整车上的终端之间主要采用以太网通信，同时对不同频段的天线切换控制，存在其控制难度大且稳定性差的问题，本发明提供一种车载智能天线系统，通过GNSS天线模块接收FM/AM信号、3G/4G信号及GPS/北斗信号的，并由GNSS接收机根据指令要求发送不同信号的调制解调数据，解决现有车载天线与车载设备间采用以太网通信，存在成本高和切换控制复杂的问题，能提高车载天线的智能控制和用户体验，并减少设备成本。
如图1所示，为本发明提供的一种车载智能天线系统，该系统包括：GNSS天线模块、GNSS接收机和低噪放模块。所述GNSS天线模块的输出端与所述低噪放模块的输入端相连，所述GNSS接收机的输入端与所述低噪放模块的输出端相连。所述GNSS天线模块用于接收FM/AM信号、3G/4G信号及GPS/北斗信号中的一种或多种并作为天线信号发送给所述GNSS接收机。所述低噪放模块用于对不同频段的天线信号进行放大，以便所述GNSS接收机能对该天线信号进行解调处理。所述GNSS接收机用于对接收到的天线信号进行调制解调从而获得调制解调信号，并根据CAN总线接收的指令，来确定发送FM/AM信号、3G/4G信号或GPS/北斗信号中的一种或多种对应的调制解调信号。
具体地，该系统包括外壳、防尘圈、集成4G/3G信号、FM/AM信号、GPS/北斗信号为一体的调制解调GNSS接收机、集成4G/3G、GPS/北斗、FM/AM接收能力的一体化GNSS无源天线。车载娱乐系统不仅需要语音播放，也需要视频播放，而通过接收4G/3G信号能实现数字视频的数据交互。同时，对GPS/北斗信号能实现车载导航定位信息的获取。在汽车主机、整车控制器或车载电子控制器发送指令，需要与GNSS接收机进行数据交互时，GNSS接收机根据指令确定具体那一种或多种信号需求，并发送对有一定的调制解调信号，实现数据交互。该系统根据外部指令对确定所需发送的天线信号，能减少切换控制复杂的问题，可是高车载天线的智能控制水平，减少设备成本。
如图2所示，所述GNSS接收机包括：FM/AM调制解调模块、GPS/北斗调制解调模块、3G/4G调制解调模块和微处理器。在天线信号为所述FM/AM信号时，所述FM/AM调制解调模块将所述天线信号调制解调后发送至所述微处理器。在天线信号为所述GPS/北斗信号时，所述GPS/北斗调制解调模块将所述天线信号调制解调后发送至所述微处理器。在天线信号为所述3G/4G信号时，所述3G/4G调制解调模块将所述天线信号调制解调后发送至所述微处理器。所述微处理器将接收到的所述调制解调信号由模拟信号转换成数字信号，并根据CAN总线接收的指令，发送相应的调制解调信号的数字信号。
具体地，通过不同调制解调模块对应天线信号进行调制解调，并发送至微处理器在指定地址存储，在微处理器接收指令后，根据指令确定那种天线信号对该指定地址内的数据进行读取并发送，以实现数据交互。在实际应用中，所述微处理器可为STM32F103RBT7型号的单片机，运行内核可以是linux内核，并根据功能扩展成嵌入式系统。
进一步，所述GNSS接收机还包括：CAN收发器。所述微处理器通过CAN收发器接收整车的CAN报文，如果所述CAN报文为休眠请求报文，则所述GNSS接收机执行网络体眠，以进入低功耗待机模式，如果所述CAN报文为唤醒请求报文，则所述GNSS接收机进入低功耗工作模式。所述微处理器还通过所述CAN收发器发送所述天线信号对应的CAN ID报文，以使其它汽车电子设备根据接收到的CAN ID报文获取所述FM/AM信号、所述3G/4G信号或所述GPS/北斗信号的数据。
再进一步，所述GNSS接收机还包括：JTAG模块和UART模块。所述微处理器分别与所述JTAG模块和所述UART模块信号连接。所述JTAG模块用于提供JTAG调试接口，以调试或维护运行于所述微处理器内的程序。所述UART模块用于提供UART接口，以使所述GNSS接收机与其它汽车电子设备通过UART接口进行数据交互。
如图3所示，所述GNSS天线模块包括：FM/AM天线、3G/4G天线、GPS/北斗天线和滤波模块。所述滤波模块的第一输入端与所述FM/AM天线的输出端相连，所述滤波模块的第二输入端与所述3G/4G天线的输出端相连，所述滤波模块的第三输入端与所述GPS/北斗天线的输出端相连，所述滤波模块的输出端作为所述GNSS天线模块的输出端。所述滤波模块用于在所述FM/AM天线、3G/4G天线和/或GPS/北斗天线发送天线信号时抑制杂散信号的干扰。
具体地，滤波模块可以为高通滤波器、低通滤波器、带阻滤波器或带通滤波器。同时，滤波模块包括杂散抑制电路，因此对GNSS天线模块在工作时，由于3G/4G天线、FM/AM天线或GPS/北斗天线的工作频段相同的杂散已经被滤波器抑制，即规避杂散信号的干扰，GNSS天线模块的接收性能能够得到明显的提升。
需要说明的是，GNSS天线模块除了具备GPS/北斗信号接收处理能力外，还具有惯导定位功能，正常工作时，天线系统将经纬度信息和惯导信息通过CAN网络发送到车载娱乐控制器上给导航软件使用，使其导航算法以惯性定位为主，卫星定位做后台校准，实时输出车辆的真实位移。
如图1所示，该系统还包括：电源模块，所述电源模块用于将供电电源输出的电压转换为3.3V和5.5V电压，以供所述GNSS接收机使用。所述供电电源包括：蓄电池和整车ACC电源。
进一步，所述电源模块包括：主电源模块、电源转换电路和备用电源模块。在所述GNSS接收机的电源状态ON状态时，整车的供电电源通过所述主电源模块对所述GNSS接收机供电，并通过所述电源转换电路对所述备用电源模块的储能电池进行充电，使所述GNSS接收机为正常工作模式。在所述GNSS接收机的电源状态处于OFF状态时，所述备用电源模块对所述GNSS接收机供电，以使所述GNSS接收机进入低功耗待机模式或低功耗工作模式。需要说明的是，备用电池模块的储能电池可为锂电池。
在实际应用中，电源模块包括两部分，一部分是将整车输入的12V电源或蓄电池的供电转换成系统中其他模块供电所需的3.3V和5.5V电源，另一部分是内置的备用电源，在系统正常工作时，整车提供的12V电源也对备用电源充电；整车掉电后，由备用电源模块维持系统工作在低功耗模式，等待整车信号唤醒系统，再次进入正常工作状态。
具体地，如图4所示，所述微处理器通过CAN通讯模块满足整车CAN报文网络管理规则，接收整车的CAN报文信息如果所述CAN报文为休眠请求报文，则所述GNSS接收机执行网络体眠，若此时智能天线的供电状态是ACC OFF状态，则该智能天线依托内部的备用电源模块进入低功耗长待机模式(电流约在1mA以内)，如果所述CAN报文为唤醒报文，供电处于ACCOFF状态，则所述GNSS接收机CAN通讯进入正常低功耗工作模式(电流约在100mA以内)，但此时由于ACC off，GNSS接收机内部电源转换电路、主电源模块、UART、JTAG模块不工作。所述微处理器还通过所述CAN通讯模块将所述数字化后的AM/FM GPS/BD及3G/4G信号通过不同的CAN ID报文发送给车载娱乐终端及TBOX终端使用车载娱乐终端及TBOX终端可以根据自己所需，从不同CAN ID上获取相应的信号，实现数据信息的共享及同步。当GNSS接收机电源状态为ACC ON时，内部各模块切换为正常工作模式，内部各模块的供电依赖整车提供的12V电源，整车12V电源经过GNSS接收机内部的电源转换电路为备用电源模块充电、为CAN收发器模块、微处理器模块、UART、JATG模块供电。
进一步，该系统还包括：通用接口模块。所述通用接口模块分别与所述CAN收发器、所述JTAG模块、所述UART模块和所述电源模块相连。蓄电池或整车ACC电源通过所述通用接口模块对所述GNSS接收机供电。其它汽车电子设备通过所述通用接口模块与所述GNSS接收机连接。
更进一步，该系统还包括：车载TBOX；所述车载TBOX通过所述通用接口模块与所述GNSS接收机相连。在车辆发生碰撞时，如果所述车载TBOX判断碰撞强度超出设定阈值时，所述车载TBOX发送唤醒请求报文，使所述GNSS接收机处于正常工作模式或低功耗工作模式。需要说明的是，可利用车载TBOX的G-SENSOR功能带有的碰撞唤醒机制切换工作模式来实现。
可见，本发明提供一种车载智能天线系统，通过GNSS天线模块接收FM/AM信号、3G/4G信号及GPS/北斗信号的，并由GNSS接收机根据指令要求发送不同信号的调制解调数据，解决现有车载天线与车载设备间采用以太网通信，存在成本高和切换控制复杂的问题，能提高车载天线的智能控制和用户体验，并减少设备成本。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车载智能天线系统，其特征在于，包括：GNSS天线模块、GNSS接收机和低噪放模块；
所述GNSS天线模块的输出端与所述低噪放模块的输入端相连，所述GNSS接收机的输入端与所述低噪放模块的输出端相连；
所述GNSS天线模块用于接收FM/AM信号、3G/4G信号及GPS/北斗信号中的一种或多种并作为天线信号发送给所述GNSS接收机；
所述低噪放模块用于对不同频段的天线信号进行放大，以便所述GNSS接收机能对该天线信号进行解调处理；
所述GNSS接收机用于对接收到的天线信号进行调制解调从而获得调制解调信号，并根据CAN总线接收的指令，来确定发送FM/AM信号、3G/4G信号或GPS/北斗信号中的一种或多种对应的调制解调信号。
2.根据权利要求1所述的车载智能天线系统，其特征在于，所述GNSS接收机包括：FM/AM调制解调模块、GPS/北斗调制解调模块、3G/4G调制解调模块和微处理器；
在天线信号为所述FM/AM信号时，所述FM/AM调制解调模块将所述天线信号调制解调后发送至所述微处理器；
在天线信号为所述GPS/北斗信号时，所述GPS/北斗调制解调模块将所述天线信号调制解调后发送至所述微处理器；
在天线信号为所述3G/4G信号时，所述3G/4G调制解调模块将所述天线信号调制解调后发送至所述微处理器；
所述微处理器将接收到的所述调制解调信号由模拟信号转换成数字信号，并根据CAN总线接收的指令，发送相应的调制解调信号的数字信号。
3.根据权利要求2所述的车载智能天线系统，其特征在于，所述GNSS接收机还包括：CAN收发器；
所述微处理器通过CAN收发器接收整车的CAN报文，如果所述CAN报文为休眠请求报文，则所述GNSS接收机执行网络体眠，以进入低功耗待机模式，如果所述CAN报文为唤醒请求报文，则所述GNSS接收机进入低功耗工作模式；
所述微处理器还通过所述CAN收发器发送所述天线信号对应的CANID报文，以使其它汽车电子设备根据接收到的CAN ID报文获取所述FM/AM信号、所述3G/4G信号或所述GPS/北斗信号的数据。
4.根据权利要求3所述的车载智能天线系统，其特征在于，所述GNSS接收机还包括：电源模块；
所述电源模块用于将供电电源输出的电压转换为3.3V和5.5V电压，以供所述GNSS接收机使用；
所述供电电源包括：蓄电池和整车ACC电源。
5.根据权利要求4所述的车载智能天线系统，其特征在于，所述电源模块包括：主电源模块、电源转换电路和备用电源模块；
在所述GNSS接收机的电源状态ON状态时，整车的供电电源通过所述主电源模块对所述GNSS接收机供电，并通过所述电源转换电路对所述备用电源模块的储能电池进行充电，使所述GNSS接收机为正常工作模式；
在所述GNSS接收机的电源状态处于OFF状态时，所述备用电源模块对所述GNSS接收机供电，以使所述GNSS接收机进入低功耗待机模式或低功耗工作模式。
6.根据权利要求5所述的车载智能天线系统，其特征在于，所述GNSS接收机还包括：JTAG模块和UART模块；
所述微处理器分别与所述JTAG模块和所述UART模块信号连接；
所述JTAG模块用于提供JTAG调试接口，以调试或维护运行于所述微处理器内的程序；
所述UART模块用于提供UART接口，以使所述GNSS接收机与其它汽车电子设备通过UART接口进行数据交互。
7.根据权利要求6所述的车载智能天线系统，其特征在于，所述GNSS天线模块包括：FM/AM天线、3G/4G天线、GPS/北斗天线和滤波模块；
所述滤波模块的第一输入端与所述FM/AM天线的输出端相连，所述滤波模块的第二输入端与所述3G/4G天线的输出端相连，所述滤波模块的第三输入端与所述GPS/北斗天线的输出端相连，所述滤波模块的输出端作为所述GNSS天线模块的输出端；
所述滤波模块用于在所述FM/AM天线、3G/4G天线和/或GPS/北斗天线发送天线信号时抑制杂散信号的干扰。
8.根据权利要求7所述的车载智能天线系统，其特征在于，还包括：通用接口模块；
所述通用接口模块分别与所述CAN收发器、所述JTAG模块、所述UART模块和所述电源模块相连；
蓄电池或整车ACC电源通过所述通用接口模块对所述GNSS接收机供电；
其它汽车电子设备通过所述通用接口模块与所述GNSS接收机连接。
9.根据权利要求8所述的车载智能天线系统，其特征在于，还包括：车载TBOX；
所述车载TBOX通过所述通用接口模块与所述GNSS接收机相连；
在车辆发生碰撞时，如果所述车载TBOX判断碰撞强度超出设定阈值时，所述车载TBOX发送唤醒请求报文，使所述GNSS接收机处于正常工作模式或低功耗工作模式。
10.根据权利要求9所述的车载智能天线系统，其特征在于，所述微处理器为STM32F103RBT7型号的单片机。
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