CN110346819A - 一种北斗航标检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种北斗航标检测仪，检测仪主机包括串口WIFI透传模块、MCU模块、北斗短报文模块、北斗定位模块和电源管理模块，串口WIFI透传模块的一端通过传输控制协议和用户数据报协议与显示终端通信连接，串口WIFI透传模块的另一端通过通用异步收发传输器与MCU模块连接，MCU模块通过通用异步收发传输器分别与北斗短报文模块和北斗定位模块连接；本发明的优点在于：采用双串口通信配合WIFI透传模块设计，串口0和串口1通道分别工作在TCP Server与UDP Server模式下，依次链接北斗短报文模块、北斗定位模块，两通道间数据收发相互独立、互不干扰。

Description

一种北斗航标检测仪

技术领域

本发明涉及航标检测技术领域，尤其涉及一种北斗航标检测仪。

背景技术

航标是保障船舶安全、经济、便利航行的重要设施，对发展水上交通运输、海洋资源开发、渔业捕捞、国防建设和维护国家主权均起着重要的作用。为了方便航标的管理，在传统的航标上增加了遥测遥控功能，特别是北斗短报文进行数据通信的遥测遥控的采用，大大提高了航标的管理范围，使原来的近海航标管理，扩展到远海航标管理。由于北斗航标采用卫星进行数据通信，具有通信距离远，通信受电磁干扰小的特点，目前在我国各个海区进行了广泛的推广。

另外，东航航海保障中心上海航标处在北斗航标的使用过程中逐渐也发现了一些问题，在获得北斗航标后，没有专门的测试仪器来检测北斗航标的质量，对有故障的北斗航标不能及时的排除，导致北斗航标后续反复安装，造成了极大的成本和时间的消耗。特别是现场施工人员在安装完成后，需要通过别的通信方式和北斗航标管理中心确认是否数据通信正常，一旦无法和北斗航标中心进行确认，北斗航标安装的可靠性就无法得到保证，就会存在一定通信失败的风险。北斗航标的后期巡检和维修也存在同样的问题，所以为了方便有效的解决北斗航标前期的质量检测、安装调试检测和后期的巡检和维护检测，需要研制一款便携式北斗航标检测仪。

发明内容

本发明的目的是提供一种北斗航标检测仪。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种北斗航标检测仪，其特征在于，它包括显示终端和检测仪主机，

所述检测仪主机包括串口WIFI透传模块、MCU模块、北斗短报文模块、北斗定位模块和电源管理模块，所述串口WIFI透传模块的一端通过传输控制协议和用户数据报协议与显示终端通信连接，所述串口WIFI透传模块的另一端通过通用异步收发传输器与MCU模块连接，所述MCU模块通过通用异步收发传输器分别与北斗短报文模块和北斗定位模块连接所述电源管理模块为串口WIFI透传模块、MCU模块、北斗短报文模块以及北斗定位模块供电。

进一步地，所述MCU模块包括控制芯片，所述控制芯片的16脚接第一电阻的一端，所述控制芯片的17脚接第二电阻的一端，所述第一电阻和第二电阻的另一端接至北斗定位模块，所述控制芯片的42脚接第三电阻的一端，所述控制芯片的43脚接第四电阻的一端，所述控制芯片的29脚接第五电阻的一端，所述控制芯片的30脚接第六电阻的一端，所述第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻的另一端均接至串口WIFI透传模块，所述控制芯片的5脚和6脚分别接至第一晶振的两端，所述第一晶振与控制芯片的6脚之间接第七电阻，所述控制芯片的60脚、7脚、1脚、32脚、48脚、64脚、19脚和13脚接3.3V电压，所述控制芯片的28脚接至第八电阻和第九电阻的一端，所述第八电阻的另一端接3.3V电压，所述第九电阻接地，所述控制芯片的51脚、52脚接至北斗短报文模块，所述控制芯片的3脚、4脚接至第二晶振的两端，所述控制芯片的53脚与第十电阻的一端连接，所述控制芯片的54脚与第十一电阻的一端连接。

进一步地，所述控制芯片的1脚接第二电感的一端，所述控制芯片的32脚、48脚、64脚、19脚、13脚共同接第十四电容的一端，所述第二电感的另一端接第十四电容的一端和第十三电容的正极，所述第二电感的另一端接3.3V电压。

进一步地，所述MCU模块还包括电平转换芯片，所述电平转换芯片的12脚与第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端与第十电阻的另一端连接，所述电平转换芯片的11脚与第十三电阻的一端连接，所述第十三电阻的另一端与第十一电阻的另一端连接。

进一步地，所述电平转换芯片的2脚和16脚之间接第一电容，所述电平转换芯片的6脚和15脚之间接第二电容，所述电平转换芯片的3脚和1脚之间接第三电容，所述电平转换芯片的4脚和5脚之间接第四电容。

进一步地，所述北斗定位模块包括定位芯片，所述定位芯片的20脚接第十四电阻的一端，所述第十四电阻的另一端分别接第十六电阻和第十八电阻的一端，所述定位芯片的21脚接第十五电阻的一端，所述第十五电阻另一端分别接第十七电阻和第十九电阻的一端，所述第十八电阻的另一端接至第一电阻的另一端，所述第十九电阻的另一端接至第二电阻的另一端。

进一步地，所述定位芯片的11脚接第一电感的一端，所述第一电感的另一端接第二十电阻的一端，所述第二十电阻的另一端接3.3V电压，所述第二十电阻的另一端还接第二十一电阻的一端，所述第二十一电阻的另一端接发光二极管的正极，所述发光二极管的负极接三极管的集电极，所述三极管发射极接地，所述定位芯片的3脚接第二十二电阻的一端，所述第二十二电阻的另一端接三极管的基极。

进一步地，所述串口WIFI透传模块包括WIFI芯片，所述WIFI芯片的13脚接3.3V电压，所述WIFI芯片的19脚接第三电阻的另一端，所述WIFI芯片的20脚接第四电阻的另一端，所述WIFI芯片的24脚接控制芯片的38脚，所述WIFI芯片的25脚接控制芯片的37脚，所述WIFI芯片的30脚接第五电阻的另一端，所述WIFI芯片的31脚接第六电阻的另一端。

进一步地，所述控制芯片的51脚接第二十三电阻的一端，所述控制芯片的52脚接第二十四电阻的一端，所述北斗短报文模块包括收发芯片，所述收发芯片的15脚接第二十五电阻的一端，所述第二十五电阻的另一端接第二十三电阻的另一端，所述收发芯片的14脚接第二十六电阻的一端，所述第二十六电阻的另一端接第二十四电阻的另一端。

本发明的优点在于：采用双串口通信配合WIFI透传模块设计，串口0和串口1通道分别工作在TCP Server与UDP Server模式下，依次链接北斗短报文模块、北斗定位模块，两通道间数据收发相互独立、互不干扰，在AP模式下，通过在显示终端设置各通道模式下的服务器地址、对应端口号以及设定通道数据波特率，就可方便的在便携式北斗航标检测仪主机与显示操作终端建立起可用的WIFI 链接；主控制器外部有5个USART接口，分别用于和北斗短报文模块、北斗定位模块以及串口WIFI透传模块进行通信；处理器采用2.0~3.6V的供电电压，功耗小。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明MCU模块的结构示意图；

图3为本发明电平转换芯片的结构示意图；

图4为本发明北斗短报文模块的结构示意图；

图5为本发明北斗定位模块的结构示意图；

图6为本发明串口WIFI透传模块的结构示意图。

附图标记：

1显示终端2检测仪主机3串口WIFI透传模块4MCU模块5北斗短报文模块

6北斗定位模块7电源管理模块

U1控制芯片U2电平转换芯片U3收发芯片U4定位芯片U5WIFI芯片

R1~R29第一~第二十九电阻

C1~C24第一~第二十四电容

Y1第一晶振Y2第二晶振Q三极管D1发光二极管D2二极管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，本实施例提供的一种北斗航标检测仪，它包括显示终端1和检测仪主机2。

所述检测仪主机2包括串口WIFI透传模块3、MCU模块4、北斗短报文模块5、北斗定位模块6和电源管理模块7，所述串口WIFI透传模块3的一端通过传输控制协议和用户数据报协议与显示终端1通信连接，所述串口WIFI透传模块3的另一端通过通用异步收发传输器与MCU模块4连接，所述MCU模块4通过通用异步收发传输器分别与北斗短报文模块5和北斗定位模块6连接，所述电源管理模块7为串口WIFI透传模块3、MCU模块4、北斗短报文模块5以及北斗定位模块6供电，检测仪主机2的供电电压为DC12V，工作电流为0.25A，发射功率为5W，接收灵敏度≥-107dBm。

如图2所示，所述MCU模块4包括控制芯片U1，所述控制芯片U1采用STM32F103RET6，所述控制芯片U1的16脚接第一电阻R1的一端，所述控制芯片U1的17脚接第二电阻R2的一端，所述第一电阻R1和第二电阻R2为100Ω，所述第一电阻R1和第二电阻R2的另一端接至北斗定位模块6，所述控制芯片U1的42脚接第三电阻R3的一端，所述控制芯片U1的43脚接第四电阻R4的一端，所述控制芯片U1的29脚接第五电阻R5的一端，所述控制芯片U1的30脚接第六电阻R6的一端，所述第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6的另一端均接至串口WIFI透传模块3，所述第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6为100Ω。

所述控制芯片U1的5脚和6脚分别接至第一晶振Y1的两端，所述第一晶振Y1为8MHz晶振，所述第一晶振Y1与控制芯片U1的6脚之间接第七电阻R7，所述第七电阻R7为390Ω，所述第一晶振Y1的两端分别通过第十电容C10和第十一电容C11接地，所述第十电容C10和第十一电容C11为10pF，所述控制芯片U1的28脚接至第八电阻R8和第九电阻R9的一端，所述第八电阻R8为10KΩ，所述第八电阻R8的另一端接3.3V电压，所述第九电阻R9的另一端接地，所述第九电阻R9为跨接电阻，所述控制芯片U1的51脚、52脚接至北斗短报文模块5，所述控制芯片U1的3脚、4脚接至第二晶振Y2的两端，所述第二晶振Y2为32.768KHz晶振，所述第二晶振Y2的两端分别通过第十五电容C15和第十六电容C16接地，所述第十五电容C15和第十六电容C16接为6pF，所述控制芯片U1的53脚与第十电阻R10的一端连接，所述控制芯片U1的54脚与第十一电阻R11的一端连接，所述第十电阻R10和第十一电阻R11为100Ω。

所述控制芯片U1的60脚接第二十七电阻R27和第二十九电阻R29的一端，第二十九电阻R29为跨接电阻，所述控制芯片U1的7脚接第二十八电阻R28和第十二电容C12的一端，所述第二十七电阻R27和第二十八电阻R28为10KΩ，所述第二十七电阻R27和第二十八电阻R28的另一端接3.3V电压，所述第二十九电阻R29和第十二电容C12的另一端接地；所述控制芯片U1的1脚接第二电感L2的一端，所述控制芯片U1的32脚、48脚、64脚、19脚、13脚共同接第十四电容C14的一端，所述第二电感L2的另一端接第十四电容C14的一端和第十三电容C13的正极，所述第二电感L2的另一端接3.3V电压，所述第十四电容C14为10nF，所述第十三电容C13为10μF极性电容。

所述控制芯片U1采用ST公司的STM32F103RET6系列的ARM处理器，该处理器采用Cortex-M3的内核，最高72MHz的工作频率，外部有5个UART接口，这些外部接口可分别用于和串口WIFI透传模块3、北斗定位模块6以及与北斗短报文模块5进行数据收发，控制芯片U1采样2.0~3.6V的供电电压，功耗小，控制芯片U1负责整个航标检测仪电路的控制和数据处理工作。

如图3所示，所述MCU模块4还包括电平转换芯片U2，所述电平转换芯片U2的12脚与第十二电阻R12的一端连接，所述第十二电阻R12的另一端与第十电阻R10的另一端连接，所述电平转换芯片U2的11脚与第十三电阻R13的一端连接，所述第十三电阻R13的另一端与第十一电阻R11的另一端连接；所述电平转换芯片U2的2脚和16脚之间接第一电容C1，所述电平转换芯片U2的6脚和15脚之间接第二电容C2，所述电平转换芯片U2的3脚和1脚之间接第三电容C3，所述电平转换芯片U2的4脚和5脚之间接第四电容C4，所述第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4均为1μF。

如图5所示，所述北斗定位模块6包括定位芯片U4，所述定位芯片U4采用UM220-III，工作频率为GPS L1和BD2 B1，通道数≥16，冷启动时间≤60S，定位精度为（1σ，PDOP≤4），水平≤10米，高程≤15米，数据更新率为1Hz，数据格式采用NMEA0183，所述定位芯片U4的20脚接第十四电阻R14的一端，所述第十四电阻R14的另一端分别接第十六电阻R16和第十八电阻R18的一端，所述定位芯片U4的21脚接第十五电阻R15的一端，所述第十四电阻R14和第十五电阻R15为100Ω，所述第十五电阻R15另一端分别接第十七电阻R17和第十九电阻R19的一端，所述第十八电阻R18的另一端接至第一电阻R1的另一端，所述第十九电阻R19的另一端接至第二电阻R2的另一端，所述第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18和第十九电阻R19均为跨接电阻。

所述定位芯片U4的11脚接第一电感L1的一端，所述第一电感L1的另一端接第二十电阻R20的一端，所述第二十电阻R20为22Ω，所述第二十电阻R20的另一端接3.3V电压，所述第二十电阻R20的另一端还接第二十一电阻R21的一端，所述第二十一电阻R21的另一端接发光二极管D1的正极，所述发光二极管D1的负极接三极管Q的集电极，所述三极管Q发射极接地，所述定位芯片U4的3脚接第二十二电阻R22的一端，所述第二十二电阻R22的另一端接三极管Q的基极，三极管Q采用KRC404，所述第二十一电阻R21和第二十二电阻R22为1KΩ。

所述定位芯片U4的22脚接第五电容C5、第六电容C6和第七电容C7的一端，所述第五电容C5、第六电容C6和第七电容C7的另一端接地，所述第五电容C5为10μF/16V极性电容，所述第六电容C6为100pF，所述第七电容C7为100nF，所述定位芯片U4的23脚接第九电容C9的一端、第八电容C8的一端和二极管D2的正极，所述二极管D2的负极接定位芯片U4的22脚，所述第八电容C8和第九电容C9的另一端接地，所述第八电容C8为10μF/16V极性电容，所述第九电容C9为100pF，所述定位芯片U4的23脚、第九电容C9的一端、第八电容C8的一端和二极管D2的正极接3.3V电压，所述定位芯片U4的11脚接继电器JP。

所述北斗定位模块6接收GPS卫星或BD卫星的定位信号，将接收到射频进行捕获、放大、变频、译码等处理，将译码得到的时间信息、精度纬度等信息以NMEA-0183的格式，通过RS232上传给MCU模块4。

如图6所示，所述串口WIFI透传模块3包括WIFI芯片U5，WIFI芯片U5采用USR-C322，工作电压为3.0V-3.6V，平均工作电流为18 mA，持续收发电流为70 mA，运行频率80MHZ，支持两路串口，高速UART传输速率介于300-3M bps之间，所述WIFI芯片U5的13脚和14脚接3.3V电压，所述WIFI芯片U5的13脚和14脚接第二十一电容C21的一端、第二十二电容C22的正极和第二十三电容C23的正极，所述第二十一电容C21的另一端、第二十二电容C22的负极和第二十三电容C23的负极接地，所述第二十一电容C21为100nF，所述第二十二电容C22和第二十三电容C23均为220μF极性电容，所述WIFI芯片U5的19脚接第三电阻R3的另一端，所述WIFI芯片U5的20脚接第四电阻R4的另一端，所述WIFI芯片U5的24脚接控制芯片U1的38脚，所述WIFI芯片U5的25脚接控制芯片U1的37脚，所述WIFI芯片U5的30脚接第五电阻R5的另一端，所述WIFI芯片U5的31脚接第六电阻R6的另一端，所述WIFI芯片U5的8脚通过第二十四电容C24接地，所述第二十四电容C24为100nF。

所述串口WIFI透传模块3连接便携式北斗航标检测仪主机2与显示终端1，进行两者间数据的串口和WiFi透传，所述串口WIFI透传模块3具有双串口通信，波特率为300-3Mbps，通过ipex接口外接WiFi天线，即可实现相关通信申请指令由显示终端1到北斗短报文模块5的透传，或者实现查询相关报文信息由北斗短报文模块5、北斗定位模块6到显示终端1的透传。

所述控制芯片U1的51脚接第二十三电阻R23的一端，所述控制芯片U1的52脚接第二十四电阻R24的一端，所述第二十三电阻R23和第二十四电阻R24均为100Ω，如图4所示，所述北斗短报文模块5包括收发芯片U3，收发芯片U3采用GYM2003B，接收通道数为6，接收工作频率为2491.75MHz，发射工作频率为1561.68MHz，接收时极化方向为右旋圆极化，发射时极化方向为左旋圆极化，接收信号最低功率为-157.6dBW，发射功率介于36dBm～38dBm之间。

所述收发芯片U3的15脚接第二十五电阻R25的一端，所述第二十五电阻R25为100Ω，所述第二十五电阻R25的另一端接第二十三电阻R23的另一端，所述收发芯片U3的14脚接第二十六电阻R26的一端，所述第二十六电阻R26的另一端接第二十四电阻R24的另一端，所述第二十六电阻R26为100Ω，所述收发芯片U3的9脚、10脚、11脚、12脚、13脚共同接5V电压，所述收发芯片U3的9脚、10脚、11脚、12脚、13脚共同接第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19和第二十电容C20的一端，所述第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19和第二十电容C20为470μF，所述第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19和第二十电容C20的另一端接地。

北斗短报文模块5主要有两个作用，首先通过RS232接收MCU模块4下传给北斗短报文模块5的数据，将这些数据进行编码，调制、变频放大处理，然后通过发射天线将调制信号发射给北斗通信卫星，另外该模块可将北斗接收天线接收到的射频信号进行捕获、放大、变频、译码，并将译码后的数字信息通过RS232上传给MCU模块4下。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种北斗航标检测仪，其特征在于，它包括显示终端和检测仪主机，

所述检测仪主机包括串口WIFI透传模块、MCU模块、北斗短报文模块、北斗定位模块和电源管理模块，所述串口WIFI透传模块的一端通过传输控制协议和用户数据报协议与显示终端通信连接，所述串口WIFI透传模块的另一端通过通用异步收发传输器与MCU模块连接，所述MCU模块通过通用异步收发传输器分别与北斗短报文模块和北斗定位模块连接，所述电源管理模块为串口WIFI透传模块、MCU模块、北斗短报文模块以及北斗定位模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种北斗航标检测仪，其特征在于，所述MCU模块包括控制芯片，所述控制芯片的16脚接第一电阻的一端，所述控制芯片的17脚接第二电阻的一端，所述第一电阻和第二电阻的另一端接至北斗定位模块，所述控制芯片的42脚接第三电阻的一端，所述控制芯片的43脚接第四电阻的一端，所述控制芯片的29脚接第五电阻的一端，所述控制芯片的30脚接第六电阻的一端，所述第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻的另一端均接至串口WIFI透传模块，所述控制芯片的5脚和6脚分别接至第一晶振的两端，所述第一晶振与控制芯片的6脚之间接第七电阻，所述控制芯片的60脚、7脚、1脚、32脚、48脚、64脚、19脚和13脚接3.3V电压，所述控制芯片的28脚接至第八电阻和第九电阻的一端，所述第八电阻的另一端接3.3V电压，所述第九电阻接地，所述控制芯片的51脚、52脚接至北斗短报文模块，所述控制芯片的3脚、4脚接至第二晶振的两端，所述控制芯片的53脚与第十电阻的一端连接，所述控制芯片的54脚与第十一电阻的一端连接。

3.根据权利要求2所述的一种北斗航标检测仪，其特征在于，所述控制芯片的1脚接第二电感的一端，所述控制芯片的32脚、48脚、64脚、19脚、13脚共同接第十四电容的一端，所述第二电感的另一端接第十四电容的一端和第十三电容的正极，所述第二电感的另一端接3.3V电压。

4.根据权利要求2所述的一种北斗航标检测仪，其特征在于，所述MCU模块还包括电平转换芯片，所述电平转换芯片的12脚与第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端与第十电阻的另一端连接，所述电平转换芯片的11脚与第十三电阻的一端连接，所述第十三电阻的另一端与第十一电阻的另一端连接。

5.根据权利要求4所述的一种北斗航标检测仪，其特征在于，所述电平转换芯片的2脚和16脚之间接第一电容，所述电平转换芯片的6脚和15脚之间接第二电容，所述电平转换芯片的3脚和1脚之间接第三电容，所述电平转换芯片的4脚和5脚之间接第四电容。

6.根据权利要求2所述的一种北斗航标检测仪，其特征在于，所述北斗定位模块包括定位芯片，所述定位芯片的20脚接第十四电阻的一端，所述第十四电阻的另一端分别接第十六电阻和第十八电阻的一端，所述定位芯片的21脚接第十五电阻的一端，所述第十五电阻另一端分别接第十七电阻和第十九电阻的一端，所述第十八电阻的另一端接至第一电阻的另一端，所述第十九电阻的另一端接至第二电阻的另一端。

7.根据权利要求6所述的一种北斗航标检测仪，其特征在于，所述定位芯片的11脚接第一电感的一端，所述第一电感的另一端接第二十电阻的一端，所述第二十电阻的另一端接3.3V电压，所述第二十电阻的另一端还接第二十一电阻的一端，所述第二十一电阻的另一端接发光二极管的正极，所述发光二极管的负极接三极管的集电极，所述三极管发射极接地，所述定位芯片的3脚接第二十二电阻的一端，所述第二十二电阻的另一端接三极管的基极。

8.根据权利要求2所述的一种北斗航标检测仪，其特征在于，所述串口WIFI透传模块包括WIFI芯片，所述WIFI芯片的13脚接3.3V电压，所述WIFI芯片的19脚接第三电阻的另一端，所述WIFI芯片的20脚接第四电阻的另一端，所述WIFI芯片的24脚接控制芯片的38脚，所述WIFI芯片的25脚接控制芯片的37脚，所述WIFI芯片的30脚接第五电阻的另一端，所述WIFI芯片的31脚接第六电阻的另一端。

9.根据权利要求2所述的一种北斗航标检测仪，其特征在于，所述控制芯片的51脚接第二十三电阻的一端，所述控制芯片的52脚接第二十四电阻的一端，所述北斗短报文模块包括收发芯片，所述收发芯片的15脚接第二十五电阻的一端，所述第二十五电阻的另一端接第二十三电阻的另一端，所述收发芯片的14脚接第二十六电阻的一端，所述第二十六电阻的另一端接第二十四电阻的另一端。