CN110221323A - Gps天线组件和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种GPS天线组件和系统，所述组件包括：GPS天线接口，与外部GPS天线连接，用于获取GPS天线接收的卫星信号；开关模块，与GPS天线接口连接，用于反复切换无源线路和有源线路来传输卫星信号，还用于当接收到线路选择信号，则根据线路选择信号选择无源线路或有源线路来传输卫星信号；供电模块，与GPS天线接口连接，用于当开关模块利用有源线路来传输卫星信号时，为GPS天线接口供电；处理模块，与开关模块连接，用于接收经无源线路和有源线路传输的卫星信号，并根据接收的卫星信号的信号强度信息生成线路选择信号。上述组件既适用于GPS有源天线，也适用于GPS无源天线，兼容性强，工作性能稳定可靠，适用范围广泛。

Description

GPS天线组件和系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种GPS天线组件和系统。
背景技术
目前全球定位系统(Global Positioning System，GPS)在当今的无线通信技术领域，特别是应用天线技术的无线模块中应用广泛，其中GPS天线包括有源GPS天线和无源GPS天线，GPS有源天线内置了低噪声放大器，有放大增益，GPS灵敏度高，需要电源供电；无源GPS天线没有放大增益，性能略差，不需要电源供电，价格低廉。
目前的GPS天线仅能适用于GPS有源天线或GPS无源天线之一，对不同的使用需求需要设计不同的天线接口结构，兼容性差，适用范围有限，无法满足用户的需要。
发明内容
基于此，有必要针对GPS天线组件兼容性差、适用范围有限的问题，提供一种GPS天线组件和系统。
一种GPS天线组件，所述组件包括：
GPS天线接口，与外部GPS天线连接，用于获取所述GPS天线接收的卫星信号；
开关模块，与所述GPS天线接口连接，用于反复切换无源线路和有源线路来传输所述卫星信号，还用于当接收到线路选择信号，则根据所述线路选择信号选择所述无源线路或所述有源线路来传输所述卫星信号；
供电模块，与所述GPS天线接口连接，用于当所述开关模块利用所述有源线路来传输所述卫星信号时，为所述GPS天线接口供电；
处理模块，与所述开关模块连接，用于接收经所述无源线路和所述有源线路传输的所述卫星信号，并根据接收的卫星信号的信号强度信息生成所述线路选择信号。
在其中一个实施例中，所述处理模块包括：
第一获取单元，用于多次接收经所述无源线路传输的卫星信号，根据所述无源线路传输的卫星信号的信号强度获取第一信号强度；
第二获取单元，用于多次接收经所述有源线路传输的卫星信号，根据所述有源线路传输的卫星信号的信号强度获取第二信号强度；
信号生成单元，分别与所述第一获取单元和所述第二获取单元连接，用于根据所述第一信号强度和所述第二信号强度生成所述线路选择信号。
在其中一个实施例中，所述处理模块还包括：
常数设置单元，与所述信号生成单元连接，用于设置灵敏度常数；
所述信号生成单元，还用于根据所述第一信号强度、所述第二信号强度和所述灵敏度常数生成所述线路选择信号。
在其中一个实施例中，所述信号生成单元还用于，
当所述第一信号强度大于强度和时，生成无源线路选择信号，所述强度和为所述第二信号强度和所述灵敏度常数的和值；
当所述第一信号强度小于所述强度和时，生成有源线路选择信号。
在其中一个实施例中，所述处理模块还用于根据接收的所述卫星信号进行定位处理。
在其中一个实施例中，所述组件还包括：噪声放大模块，设置于所述无源线路上，分别与所述处理模块和所述开关模块连接，用于对经所述无源线路传输的卫星信号中的噪声信号进行放大。
在其中一个实施例中，所述组件还包括：隔直模块，分别与所述开关模块和所述GPS天线接口连接，用于滤除经所述GPS天线接口获取的所述卫星信号中直流信号。
在其中一个实施例中，所述隔直模块为隔直电容。
在其中一个实施例中，所述开关模块为继电器、接触器或半导体开关。
一种GPS天线系统包括：GPS天线，用于接收卫星信号；权利要求1-9任一项所述的组件，用于获取所述GPS天线接收的卫星信号；反复切换无源线路和有源线路来传输所述卫星信号，当利用所述有源线路来传输所述卫星信号时，为所述GPS天线供电；根据接收的卫星信号的信号强度信息生成所述线路选择信号；当接收到线路选择信号，则根据所述线路选择信号选择所述无源线路或所述有源线路来传输所述卫星信号。
上述GPS天线组件和系统，所述组件包括：GPS天线接口，与外部GPS天线连接，用于获取所述GPS天线接收的卫星信号；开关模块，与所述GPS天线接口连接，用于反复切换无源线路和有源线路来传输所述卫星信号，还用于当接收到线路选择信号，则根据所述线路选择信号选择所述无源线路或所述有源线路来传输所述卫星信号；供电模块，与所述GPS天线接口连接，用于当所述开关模块利用所述有源线路来传输所述卫星信号时，为所述GPS天线接口供电；处理模块，与所述开关模块连接，用于接收经所述无源线路和所述有源线路传输的所述卫星信号，并根据接收的卫星信号的信号强度信息生成所述线路选择信号。所述组件既适用于GPS有源天线，也适用于GPS无源天线，兼容性强，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
附图说明
图1为本申请一实施例中GPS天线组件的结构示意图；
图2为本申请一实施例中处理模块的结构示意图；
图3为本申请又一实施例中GPS天线组件的结构示意图；
图4为本申请一实施例中GPS天线系统的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
本申请实施例提供一种GPS天线组件10，可以应用于M.2/M2M主板上，如图1所示，组件包括：
GPS天线接口110，与外部GPS天线连接，用于获取GPS天线接收的卫星信号；
其中，GPS天线用来接收卫星信号的天线。GPS卫星信号分为L1和L2，频率分别为1575.42MHZ和1228MHZ。这些特点决定GPS天线往往采用圆形极化和线性极化。GPS天线接口指的是与GPS天线连接的引脚或者端口，能够兼容GPS天线并获取GPS天线接收的卫星信号。举例来说，GPS天线接口110可以是GPS-ANT天线引脚，即打开天线的引脚，GPS-ANT引脚用于连接天线，获取天线接收的卫星信号。
开关模块120，与GPS天线接口110连接，用于反复切换无源线路和有源线路来传输卫星信号，还用于当接收到线路选择信号，则根据线路选择信号选择无源线路或有源线路来传输卫星信号；
其中，开关模块120连接GPS天线接口，换言之，当GPS天线接口外部连接GPS天线时，开关模块120与外部连接的GPS天线连接，用来控制卫星信号的接收线路。接收线路包括无源线路和有源线路。开关模块120工作过程如下：首先反复切换利用无源线路或有源线路来传输卫星信号，可以是以预设时间间隔反复切换无源线路和有源线路，也可以设置在预设时间内以预设时间间隔反复切换，如预设时间设置为30s、40s、20s、1min、2min、3min或5min钟内，每隔2s、3s或5s切换一次传输卫星信号线路。上述切换线路过程是用来测试外接天线是有源天线还是无源天线的，处理模块140获取反复切换传输的卫星信号，获取使用每条线路传输卫星信号的信号强度，并根据信号强度生成线路选择信号并发送至开关模块，开关模块接收该信号并根据该信号确定选择有源线路或者无源线路来传输卫星信号并持续下去，直至GPS天线接口110切换天线。当线路选择信号为无源线路选择信号，则开关模块选择无源线路；当线路选择信号为有源线路选择信号，则开关模块选择有源线路，此处不再赘述。
在其中一个实施例中，开关模块120为继电器、接触器或半导体开关。
其中，继电器(relay)是一种电控制器件，是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器，实现断开或闭合。接触器，用于远距离、频繁地接通和分断交、直流主电路和大容量控制电路的电器。其主要的控制对象为电动机，也可用作控制电热设备、电照明、电焊机和电容器组等电力负载。接触器分为交流接触器(电压AC)和直流接触器(电压DC)，它应用于电力、配电与用电。半导体开关，利用半导体材料的各种物理、化学和生物学特性制成的传感器。半导体开关可以是绝缘栅型场效应管(Metal Oxide Semiconductor FET，MOSFET)开关、双极型三极管(BipolarJunction Transistor，BJT)开关或绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)开关。
供电模块130，与GPS天线接口110连接，用于当开关模块120利用有源线路来传输卫星信号时，为GPS天线接口110供电；
其中，当开关模块120利用有源线路传输卫星信号时，则启用供电模块130为GPS天线接口110供电，即为GPS天线接口110连接的外部GPS天线供电。也即，当开关模块120利用有源线路传输卫星信号时，供电模块130与外部GPS天线组成一个有源天线。供电模块130可以是蓄电池，也可以是有源的电源。
处理模块140，与开关模块120连接，用于接收经无源线路和有源线路传输的卫星信号，并根据接收的卫星信号的信号强度信息生成线路选择信号。在其中一个实施例中，处理模块140还用于根据接收的卫星信号进行定位处理。
其中，开关模块120在反复切换线路的过程中，处理模块140获取使用每条线路传输卫星信号的信号强度，且根据信号强度生成线路选择信号并发送至开关模块120。具体工作过程如下，在第一时刻，若当前开关模块120选择无源线路传输卫星信号，持续预设间隔时间，处理模块140获取无源线路传输的信号强度，该信号强度可以是预设时间间隔内的信号强度的均值、中值或最大值等；在第二时刻，当开关模块120切换为有源线路传输卫星信号，持续预设间隔时间，处理模块140获取有源线路传输的信号强度，......，重复上述过程N次，设置3≤N≤100。根据获取的2N个信号强度信息，处理模块140根据2N个信号强度信息生成线路选择信号。另外，处理模块140还可以根据接收的卫星信号做定位，获取当前的位置信息。
在其中一个实施例中，如图2所示，处理模块140包括：第一获取单元141，用于多次接收经无源线路传输的卫星信号，根据无源线路传输的卫星信号的信号强度获取第一信号强度；第二获取单元142，用于多次接收经有源线路传输的卫星信号，根据有源线路传输的卫星信号的信号强度获取第二信号强度；信号生成单元143，分别与第一获取单元141和第二获取单元142连接，用于根据第一信号强度和第二信号强度生成线路选择信号。
其中，利用第一获取单元141多次接收经无源线路传输的卫星信号，并读取无源线路传输的卫星信号的信号强度，从该信号强度中获取第一信号强度，第一信号强度可以是预设时间间隔内的接收的所有的卫星信号强度的均值、中值或最大值等。利用第二获取单元142多次接收经有源线路传输的卫星信号，并读取有源线路传输的卫星信号的信号强度，从该信号强度中获取第二信号强度，第二信号强度可以是预设时间间隔内的接收的所有的卫星信号强度的均值、中值或最大值等。需要说明的是，当第一信号强度取均值，第二信号强度也取均值。利用信号生成单元143根据第一信号强度和第二信号强度生成线路选择信号。可以是当第一信号强度大于第二信号强度则生成无源线路选择信号，否则生成有源线路选择信号。
在其中一个实施例中，处理模块140还包括：常数设置单元144，与信号生成单元143连接，用于设置灵敏度常数；信号生成单元143，还用于根据第一信号强度、第二信号强度和灵敏度常数生成线路选择信号。
具体的，处理模块140包括常数设置单元144，常数设置单元144生成一个灵敏度常数C，灵敏度常数C由工程师自行设置对应值，用来防止频繁切换或者识别灵敏度不够。例如，当在有源线路和无源线路中频繁切换，加入灵敏度常数C，能够防止第一信号强度和第二信号强度的差值在0之前来回跳变。若不设置灵敏度常数C，有可能实际环境中的微小GPS信号强度变化就会触发有源线路和无源线路的切换动作，常数C值需要根据实际测试效果来调整。信号生成单元143根据第一信号强度、第二信号强度和灵敏度常数来生成线路选择信号以触发有源线路和无源天线间的切换。具体过程举例来说，若第一信号强度大于第二信号强度和灵敏度常数的和值，则生成无源线路选择信号；若第一信号强度小于第二信号强度和灵敏度常数的和值，则生成有源线路选择信号。
在其中一个实施例中，信号生成单元143还用于，当第一信号强度大于强度和时，生成无源线路选择信号，强度和为第二信号强度和灵敏度常数的和值；当第一信号强度小于强度和时，生成有源线路选择信号。
具体的，若第一信号强度大于第二信号强度和灵敏度常数的和值，则标识无源线路传输卫星信号的效果优于有源线路，此时生成无源线路选择信号以指示开关模块120选择无源线路传输卫星信号；若第一信号强度小于第二信号强度和灵敏度常数的和值，则标识有源线路传输卫星信号的效果优于无源线路，此时生成有源线路选择信号以指示开关模块120选择有源线路传输卫星信号。
在其中一个实施例中，组件还包括：噪声放大模块150，设置于无源线路上，分别与处理模块140和开关模块120连接，用于对经无源线路传输的卫星信号中的噪声信号进行放大。
GPS天线包括有源GPS天线和无源GPS天线，GPS有源天线内置了低噪声放大器，对小信号进行放大能够放大增益，能够提高卫星信号接收灵敏度，但需要电源供电。而无源GPS天线没有放大增益，性能略差，不需要电源供电，价格低廉，在本申请中，在无源线路上设置噪声放大模块150，对经无源线路传输的卫星信号中的噪声信号进行放大，以放大增益，提高接收卫星信号的灵敏度。
在其中一个实施例中，组件还包括：隔直模块160，分别与开关模块120和GPS天线接口110连接，用于滤除经GPS天线接口110获取的卫星信号中直流信号。在其中一个实施例中，隔直模块为隔直电容。
其中，隔直模块160用于滤除经GPS天线接口110获取的卫星信号中直流信号，防止直流信号烧坏处理模块140的内部电路，同时起到降低信号噪声的作用，能够使处理模块140对卫星信号的更准确分析和获取。隔直模块160可以是隔直器或者隔直电容。
上述GPS天线组件和系统，组件包括：GPS天线接口110，与外部GPS天线连接，用于获取GPS天线接收的卫星信号；开关模块120，与GPS天线接口110连接，用于反复切换无源线路和有源线路来传输卫星信号，还用于当接收到线路选择信号，则根据线路选择信号选择无源线路或有源线路来传输卫星信号；供电模块130，与GPS天线接口110连接，用于当开关模块120利用有源线路来传输卫星信号时，为GPS天线接口110供电；处理模块140，与开关模块120连接，用于接收经无源线路和有源线路传输的卫星信号，并根据接收的卫星信号的信号强度信息生成线路选择信号。组件既适用于GPS有源天线，也适用于GPS无源天线，兼容性强，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
本申请实施例提供一种GPS天线系统包括：GPS天线组件10和GPS天线20，GPS天线20用于接收卫星信号；GPS天线组件10，用于获取GPS天线接收的卫星信号；反复切换无源线路和有源线路来传输卫星信号，当利用有源线路来传输卫星信号时，为GPS天线供电；根据接收的卫星信号的信号强度信息生成线路选择信号；当接收到线路选择信号，则根据线路选择信号选择无源线路或有源线路来传输卫星信号。
GPS天线组件10包括：GPS天线接口110，与外部GPS天线连接，用于获取GPS天线接收的卫星信号；开关模块120，与GPS天线接口连接，用于反复切换无源线路和有源线路来传输卫星信号，还用于当接收到线路选择信号，则根据线路选择信号选择无源线路或有源线路来传输卫星信号；供电模块130，与GPS天线接口连接，用于当开关模块利用有源线路来传输卫星信号时，为GPS天线接口供电；处理模块140，与开关模块连接，用于接收经无源线路和有源线路传输的卫星信号，并根据接收的卫星信号的信号强度信息生成线路选择信号。
在其中一个实施例中，处理模块包括：第一获取单元，用于多次接收经无源线路传输的卫星信号，根据无源线路传输的卫星信号的信号强度获取第一信号强度；第二获取单元，用于多次接收经有源线路传输的卫星信号，根据有源线路传输的卫星信号的信号强度获取第二信号强度；信号生成单元，分别与第一获取单元和第二获取单元连接，用于根据第一信号强度和第二信号强度生成线路选择信号。
在其中一个实施例中，处理模块还包括：常数设置单元，与信号生成单元连接，用于设置灵敏度常数；信号生成单元，还用于根据第一信号强度、第二信号强度和灵敏度常数生成线路选择信号。
在其中一个实施例中，信号生成单元还用于，当第一信号强度大于强度和时，生成无源线路选择信号，强度和为第二信号强度和灵敏度常数的和值；当第一信号强度小于强度和时，生成有源线路选择信号。
在其中一个实施例中，处理模块还用于根据接收的卫星信号进行定位处理。
在其中一个实施例中，组件还包括：噪声放大模块，设置于无源线路上，分别与处理模块和开关模块连接，用于对经无源线路传输的卫星信号中的噪声信号进行放大。
在其中一个实施例中，组件还包括：隔直模块，分别与开关模块和GPS天线接口连接，用于滤除经GPS天线接口获取的卫星信号中直流信号。
在其中一个实施例中，隔直模块为隔直电容。
在其中一个实施例中，开关模块为继电器、接触器或半导体开关。
上述GPS天线系统包括：GPS天线组件和GPS天线，GPS天线组件包括：GPS天线接口，与外部GPS天线连接，用于获取GPS天线接收的卫星信号；开关模块，与GPS天线接口连接，用于反复切换无源线路和有源线路来传输卫星信号，还用于当接收到线路选择信号，则根据线路选择信号选择无源线路或有源线路来传输卫星信号；供电模块，与GPS天线接口连接，用于当开关模块利用有源线路来传输卫星信号时，为GPS天线接口供电；处理模块，与开关模块连接，用于接收经无源线路和有源线路传输的卫星信号，并根据接收的卫星信号的信号强度信息生成线路选择信号。GPS天线系统既适用于GPS有源天线，也适用于GPS无源天线，兼容性强，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。需要说明的是，本申请的“一实施例中”、“例如”等，旨在对本申请进行举例说明，而不是用于限制本申请。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种GPS天线组件，其特征在于，所述组件包括：
GPS天线接口，与外部GPS天线连接，用于获取所述GPS天线接收的卫星信号；
开关模块，与所述GPS天线接口连接，用于反复切换无源线路和有源线路来传输所述卫星信号，还用于当接收到线路选择信号，则根据所述线路选择信号选择所述无源线路或所述有源线路来传输所述卫星信号；
供电模块，与所述GPS天线接口连接，用于当所述开关模块利用所述有源线路来传输所述卫星信号时，为所述GPS天线接口供电；
处理模块，与所述开关模块连接，用于接收经所述无源线路和所述有源线路传输的所述卫星信号，并根据接收的卫星信号的信号强度信息生成所述线路选择信号。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述处理模块包括：
第一获取单元，用于多次接收经所述无源线路传输的卫星信号，根据所述无源线路传输的卫星信号的信号强度获取第一信号强度；
第二获取单元，用于多次接收经所述有源线路传输的卫星信号，根据所述有源线路传输的卫星信号的信号强度获取第二信号强度；
信号生成单元，分别与所述第一获取单元和所述第二获取单元连接，用于根据所述第一信号强度和所述第二信号强度生成所述线路选择信号。
3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述处理模块还包括：
常数设置单元，与所述信号生成单元连接，用于设置灵敏度常数；
所述信号生成单元，还用于根据所述第一信号强度、所述第二信号强度和所述灵敏度常数生成所述线路选择信号。
4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述信号生成单元还用于，
当所述第一信号强度大于强度和时，生成无源线路选择信号，所述强度和为所述第二信号强度和所述灵敏度常数的和值；
当所述第一信号强度小于所述强度和时，生成有源线路选择信号。
5.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述处理模块还用于根据接收的所述卫星信号进行定位处理。
6.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述组件还包括：噪声放大模块，设置于所述无源线路上，分别与所述处理模块和所述开关模块连接，用于对经所述无源线路传输的卫星信号中的噪声信号进行放大。
7.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述组件还包括：隔直模块，分别与所述开关模块和所述GPS天线接口连接，用于滤除经所述GPS天线接口获取的所述卫星信号中直流信号。
8.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，所述隔直模块为隔直电容。
9.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述开关模块为继电器、接触器或半导体开关。
10.一种GPS天线系统，其特征在于，包括：
GPS天线，用于接收卫星信号；
权利要求1-9任一项所述组件，包括：，用于
获取所述GPS天线接收的卫星信号；
反复切换无源线路和有源线路来传输所述卫星信号，当利用所述有源线路来传输所述卫星信号时，为所述GPS天线供电；
根据接收的卫星信号的信号强度信息生成所述线路选择信号；
当接收到线路选择信号，则根据所述线路选择信号选择所述无源线路或所述有源线路来传输所述卫星信号。
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