CN112285750B - 运营商信号强度和gnss定位解算精度检测装置 - Google Patents

运营商信号强度和gnss定位解算精度检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，包括一体化天线和控制盒，控制盒包括GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元，GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元均与一体化天线连接，且GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元均通过外接串口连接PC电脑。通过一体化天线可以接收GNSS信号和运营商信号，从而可以获得监测点的运营商信号强度和GNSS定位解算精度，通过PC电脑可以实时查看监测点处的定位解算精度，使得GNSS接收机安装选址更合理；另外，可以准确获知监测点处的三大运营商信号数据最优的运营商，便于确定信号最强的运营商，防止运营商信号差导致通信稳定差，数据易中断等问题。

Description

运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置
技术领域
本发明涉及GNSS接收机选址技术领域，具体涉及运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置。
背景技术
目前监测点多处于偏远且环境恶劣地方，如光照条件差，遮挡物多，4G信号差等问题，这些给北斗接收机在选址与安装时带来了挑战。
目前安装GNSS接收机时，主要是根据安装经验选择周围空旷、无遮挡的位置，并不能及时测试出该处的定位精度，往往是在工程实施之后才得到数据，若定位精度无法满足要求则需另外选址。其次，为了减少选址点的遮挡，往往要将周围的草木进行砍伐，砍伐量也仅凭经验，宁可多伐不愿少，导致环境破坏且成本增加。
另外，GNSS接收机产生的数据需要将其发回至后台，因此需要使用通信技术传输数据，对于国内偏远的地区，均使用运营商网络将数据无线传输回后台，然而由于运营商的覆盖区域的差异，某处三大运营商（联通、电信和移动）的信号强度不同，信号差了容易导致数据丢失或中断，因此选址点的信号强度成为了选择哪家运营商SIM的依据，目前简单的做法是在选址点处将三种SIM卡依次插入手机中，查看哪种卡信号格数最多就使用那种卡，但这种方法需要反复几次插拔手机卡座，不仅操作不便，而且也无法准确获知此处该运营商的信号强度，且手机中的通信模组与GNSS接收机集成的4G模组有区别，因此不利于SIM卡运营商类型的选择。
综上所述，急需一种运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，旨在解决现有GNSS接收机选址没有进行GNSS定位解算精度检测和运营商信号强度检测，导致GNSS接收机安装后GNSS信号不理想，通信稳定差，数据易中断等问题，具体技术方案如下：
一种运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，包括一体化天线和控制盒，所述控制盒包括GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元，所述GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元均与一体化天线连接，且GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元均通过外接串口连接PC电脑。
以上技术方案中优选的，所述运营商信号接收单元包括通信模块、MCU控制单元、SIM卡切换电路和第一串口转换单元，所述通信模块连接一体化天线、MCU控制单元以及SIM卡切换电路，所述第一串口转换单元连接MCU控制单元和外接串口。
以上技术方案中优选的，所述SIM卡切换电路包括继电器和至少两个SIM卡座，所述SIM卡座与通信模块间连通或断开由继电器控制。
以上技术方案中优选的，所述SIM卡座包括GND线、VCC线、DATA线、CLK线和RST线，所述GND线接地，所述VCC线和DATA线对应与通信模块的USIM_VCC引脚及USIM_DATA引脚间的连通或断开由一个继电器控制，所述CLK线和RST线对应与通信模块的USIM_CLK引脚及USIM_RST引脚间的连通或断开由另一个继电器控制。
以上技术方案中优选的，一个SIM卡座对应的两个继电器由同一个N沟道的MOS管驱动，所述N沟道的MOS管的栅极与MCU控制单元连接。
以上技术方案中优选的，所述SIM卡座的数量为三个，三个SIM卡座分别用于安装联通、移动和电信的SIM卡。
以上技术方案中优选的，所述GNSS信号接收单元包括GNSS板卡和第二串口转换单元，所述GNSS板卡连接一体化天线和第二串口转换单元，所述第二串口转换单元连接外接串口。
以上技术方案中优选的，所述控制盒还包括电源单元，所述电源单元包括3.3V输出电源单元、3.8V输出电源单元和5V输出电源单元，所述3.3V输出电源单元、3.8V输出电源单元和5V输出电源单元均与电池组和/或外部电源连接；所述3.3V输出电源单元用于为MCU控制单元和GNSS板卡供电，所述3.8V输出电源单元为通信模块供电，所述5V输出电源单元为继电器供电。
以上技术方案中优选的，所述控制盒还包括控制面板单元，所述控制面板单元与MCU控制单元连接，所述控制面板单元上设有指示灯、开关按键和数码管。
以上技术方案中优选的，所述PC电脑上装有GNSS定位精度解算软件。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
本发明的检测装置包括GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元，通过一体化天线可以接收GNSS信号和运营商信号，从而可以获得监测点的运营商信号强度和GNSS定位解算精度，通过PC电脑可以实时查看监测点处的定位解算精度，使得GNSS接收机安装选址更合理；另外，可以准确获知监测点处的三大运营商信号数据最优的运营商，便于确定信号最强的运营商，防止运营商信号差导致通信稳定差，数据易中断等问题。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明检测装置的结构示意图；
图2是图1中一体化天线和控制盒的连接结构示意图；
图3是图2中SIM卡切换电路结构示意图；
图4是图1中控制面板单元的结构示意图；
其中，1、一体化天线，2、天线固定杆，3、控制盒，4、工作平台，5、三脚架；
301、GNSS板卡，302、第一串口转换单元，303、PC电脑，304、通信模块，305、MCU控制单元，306、SIM卡切换电路，307、控制面板单元，308、电源单元，309、第二串口转换单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
参见图1-4，一种运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，包括一体化天线1、控制盒3、天线固定杆2、工作平台4和三脚架5，所述一体化天线1通过天线固定杆2设置于工作平台4上，所述控制盒3设置于天线固定杆2上，所述工作平台4的底面设置可伸缩调节的三脚架5，所述工作平台4为木质平台，用于放置PC电脑303。
所述控制盒3包括GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元，所述GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元均与一体化天线1连接，且GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元均通过外接串口连接PC电脑303。所述一体化天线1用于接收运营商信号与GNSS卫星信号，优选为HX-CSX072A型4G和GNSS一体化天线。
优选的，所述PC电脑303上装有GNSS定位精度解算软件，本实施例中优选为湖南联智科技股份有限公司的RTK定位精度解算软件。
所述运营商信号接收单元包括通信模块304、MCU控制单元305、SIM卡切换电路306和第一串口转换单元302，所述通信模块304连接一体化天线1、MCU控制单元305以及SIM卡切换电路306，所述第一串口转换单元302连接MCU控制单元305和外接串口。
优选的， 所述通信模块304为全网通SIM7600CE型，可向兼容2G、3G和4G网络；所述MCU控制单元为STM32F103RBT6型芯片；参见图2，所述第一串口转换单元302连接的外接串口为COM Micro-USB接口，该COM Micro-USB接口为MCU控制单元和PC电脑进行通信的接口。
参见图3，所述SIM卡切换电路306包括继电器和至少两个SIM卡座，所述SIM卡座与通信模块间连通或断开由继电器控制。
具体地，所述SIM卡座包括GND线、VCC线、DATA线、CLK线和RST线，所述GND线接地，所述VCC线和DATA线对应与通信模块304的USIM_VCC引脚及USIM_DATA引脚间的连通或断开由一个继电器控制，所述CLK线和RST线对应与通信模块304的USIM_CLK引脚及USIM_RST引脚间的连通或断开由另一个继电器控制。
参见图3，一个SIM卡座对应的两个继电器由同一个N沟道的MOS管驱动，所述N沟道的MOS管的栅极与MCU控制单元305连接，所述MOS管型号为SI2302。
参见图3，所述SIM卡座的数量为三个，三个SIM卡座分别用于安装联通、移动和电信的SIM卡；所述继电器的数量为六个，两个继电器为一组控制一个SIM卡座，一组继电器由一个MOS管进行驱动；三个MOS管的栅极分别与MCU控制单元的PA0、PA1和PA2连接。所述继电器优选型号为HFD4/5-S1R。
参见图2，所述GNSS信号接收单元包括GNSS板卡301和第二串口转换单元309，所述GNSS板卡301连接一体化天线1和第二串口转换单元309，所述第二串口转换单元309连接外接串口，所述第二串口转换连接的外接串口为GNSS Micro-USB，该Micro-USB口为板卡和电脑进行通信的接口。
优选的，GNSS板卡选用UB4B0M板卡，用于接收北斗等导航卫星信号，通过初步解算后得到导航电文数据；所述第一串口转换单元302和第二串口转换单元309均选用CH340G型串口转TTL芯片，用于和PC电脑通信。
所述控制盒3还包括电源单元308，所述电源单元308包括3.3V输出电源单元、3.8V输出电源单元和5V输出电源单元，所述3.3V输出电源单元、3.8V输出电源单元和5V输出电源单元均与电池组和/或外部电源连接；所述电池组为可充电的8.4V锂电池组，与PowerMicro-USB接口相连，可通过外部电源适配器给该电池组充电，与此同时可以为整个设备供电，便于本发明装置携带，如图2所示，所述外部电源作为第二种方式为本装置供电，通过Power Micro-USB接口接入，通过DC转DC得到需要的电压，所述3.3V输出电源单元、3.8V输出电源单元和5V输出电源单元与电池组和/或外部电源间还设有电源开关，通过电源开关控制所述3.3V输出电源单元、3.8V输出电源单元和5V输出电源单元与电池组和/或外部电源间的通断。
所述3.3V输出电源单元用于为MCU控制单元305和GNSS板卡301供电，所述3.8V输出电源单元为通信模块304供电，所述5V输出电源单元为继电器供电。
所述控制盒3还包括控制面板单元307，所述控制面板单元307与MCU控制单元305连接，所述控制面板单元307上设有指示灯、开关按键和数码管。参见图4，所述指示灯包括电源指示灯（用于指示电源状态，灯亮电源正常）、电信Best灯（亮灯表示监测点处电信卡的信号最好）、移动Best灯（亮灯表示监测点处移动卡的信号最好）和联通Best灯（亮灯表示监测点处联通卡的信号最好）；数码管用于显示对应的三大运营商的信号数值，高位表示运营商，后两位表示信号数值；开关按键包括切换开关和电源开关，其中切换开关用于切换监测点处三大运营商信号数值。
本实施例的检测装置通过一体化天线，分别接收来自天上的导航卫星和周围运营商基站发射的4G信号，其中接收到的导航卫星信号通过GNSS板卡解码与分析得到导航电文数据，并通过第二串口转换单元与PC电脑相连，该PC电脑安装GNSS定位精度解算软件，能够实时解算出测试点处的定位精度，从而便于GNSS接收机安装与选址。
针对运营商的信号，通过本实施例的检测装置可以确定监测点处信号最强的运营商，具体方式如下：
在切换SIM卡时，首先由MCU控制单元输出控制信号关闭通信模块，然后再输出PA0~PA2中某路开关信号控制继电器的闭合，从而使得对应的SIM卡被接通，最后再开启通信模块，待通信模块正常工作后，从中读取该营运商的信号强度数值（如4G信号）；
为了消除环境等因素的干扰，程序上可以采取每隔6秒读取一次数据并保存在MCU的RAM中，一共取20组数据共计2分钟，最后对20组数据进行中值滤波处理（即去掉最大和最小值，然后取平均值），得到一个平均值，并存储在MCU的Flash中，用于和其他两大运营商数据进行比较；待三大运营商信号强度数据测试完毕后，最后通过MCU对比分析后选择出一个信号最好的运营商，然后MCU控制继电器切换到该运营商，并让数码管显示该数值，且该运营商指示灯同时被点亮（其他运营商指示灯不亮），表示此处该运营商信号最好，另外按从大到小的顺序排列，通过切换开关，可以切换查看其他运营商信号质量数据。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，其特征在于，该检测装置用于GNSS接收机选址中进行GNSS定位解算精度检测和运营商信号强度检测，其包括一体化天线（1）和控制盒（3），所述控制盒（3）包括GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元，所述GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元均与一体化天线（1）连接，且GNSS信号接收单元和运营商信号接收单元均通过外接串口连接PC电脑（303）；
所述运营商信号接收单元包括通信模块（304）、MCU控制单元（305）、SIM卡切换电路（306）和第一串口转换单元（302），所述通信模块（304）连接一体化天线（1）、MCU控制单元（305）以及SIM卡切换电路（306），所述第一串口转换单元（302）连接MCU控制单元（305）和外接串口；
所述通信模块（304）用于读取营运商的信号强度数值。
2.根据权利要求1所述的运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，其特征在于，所述SIM卡切换电路（306）包括继电器和至少两个SIM卡座，所述SIM卡座与通信模块间连通或断开由继电器控制。
3.根据权利要求2所述的运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，其特征在于，所述SIM卡座包括GND线、VCC线、DATA线、CLK线和RST线，所述GND线接地，所述VCC线和DATA线对应与通信模块（304）的USIM_VCC引脚及USIM_DATA引脚间的连通或断开由一个继电器控制，所述CLK线和RST线对应与通信模块（304）的USIM_CLK引脚及USIM_RST引脚间的连通或断开由另一个继电器控制。
4.根据权利要求3所述的运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，其特征在于，一个SIM卡座对应的两个继电器由同一个N沟道的MOS管驱动，所述N沟道的MOS管的栅极与MCU控制单元（305）连接。
5.根据权利要求4所述的运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，其特征在于，所述SIM卡座的数量为三个，三个SIM卡座分别用于安装联通、移动和电信的SIM卡。
6.根据权利要求2所述的运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，其特征在于，所述GNSS信号接收单元包括GNSS板卡（301）和第二串口转换单元（309），所述GNSS板卡（301）连接一体化天线（1）和第二串口转换单元（309），所述第二串口转换单元（309）连接外接串口。
7.根据权利要求6所述的运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，其特征在于，所述控制盒（3）还包括电源单元（308），所述电源单元（308）包括3.3V输出电源单元、3.8V输出电源单元和5V输出电源单元，所述3.3V输出电源单元、3.8V输出电源单元和5V输出电源单元均与电池组和/或外部电源连接；所述3.3V输出电源单元用于为MCU控制单元（305）和GNSS板卡（301）供电，所述3.8V输出电源单元为通信模块（304）供电，所述5V输出电源单元为继电器供电。
8.根据权利要求1所述的运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，其特征在于，所述控制盒（3）还包括控制面板单元（307），所述控制面板单元（307）与MCU控制单元（305）连接，所述控制面板单元（307）上设有指示灯、开关按键和数码管。
9.根据权利要求1所述的运营商信号强度和GNSS定位解算精度检测装置，其特征在于，所述PC电脑（303）上装有GNSS定位精度解算软件。
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Denomination of invention: Operator's signal strength and GNSS positioning solution accuracy detection device

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