CN203825199U - 基于北斗卫星导航系统的车载终端 - Google Patents
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Abstract
一种基于北斗卫星导航系统的车载终端，所述车载终端包括嵌入式微处理器、存储模块、北斗卫星信号接收机、通信模块、嵌入式GIS系统、触摸屏和电源，所述北斗卫星信号接收机与所述嵌入式微处理器连接，所述嵌入式微处理器与所述存储模块、通信模块和嵌入式GIS系统连接，所述嵌入式GIS系统与所述触摸屏连接，所述电源与所述嵌入式GIS系统、嵌入式微处理器连接。本实用新型提供一种实时性便捷、不存在通信盲区、通信链路稳定的基于北斗卫星导航系统的车载终端。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于北斗卫星导航系统的车载终端。
背景技术
北斗卫星导航系统以及基于北斗系统的导航的应用开发一直是研究的热点问题。中国自行研制生产的北斗卫星导航系统和国外的GPS导航系统或者欧洲的伽利略导航系统相比，具备在任何时间、任何地点为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度的能力，在定位性能上有所创新。但是中国的北斗系统还处于开发应用阶段，起步较晚。基于北斗系统的行业应用也在国家的大力推动下也正在高速发展。
在我国交通运输和道路工程中，车辆监控调度系统应用市场有着很大的产业潜能，且已经到了开发大规模发展关键时期。车辆监控调度系统的应用行业十分广泛，如运钞车的报警、定位监控，警车、消防车、救护车的指挥调度，有些城市的出租车、租车服务、物流配送等行业已经开始对车辆进行监控跟踪、调度管理。现有的GPS/GSM组合模式车辆监控调度系统存在不足：GPS本身不具备数字通信功能，而作为通信手段的GSM存在大量的通信盲区等。另外，GPS由他国控制，在非常时期我们可能无法有效使用GPS信号。
如图1所示，车载终端包括硬件部分和软件部分；其中硬件部分核心组成包括车载终端硬件平台，包括嵌入式微处理器、显示模块、卫星接收模块、外围设备等；软件部分包括车载终端用户软件和车载终端嵌入式操作系统，当然，用户可以在不同的应用场合，选择合适的操作系统与应用软件。
硬件部分要求完成的核心功能是出色完成车载终端数据通信过程。数据通信过程：用户通过各个车载终端接收卫星信号，从定位通信卫星网络获取车辆的实时定位信息。然后由车载终端先解析出车辆所处的位置以及速度等信息，通过通信网络传送到远程的调度监控中心。远程调度监控中心分析接收到的定位数据，配合地理信息系统将车辆的位置信息实时显示，并通过调度监控系统对车辆的运行进行分析和调度，调度信息再通过通信网络反馈给用户，用户通过车载的显示模块，获取电子地图、路况信息、交通导航等数据服务。通过这一数据传输过程，实现车辆监控系统的车辆及交通管理的功能。
车载终端安装在监控车辆上，由GPS信号接收模块、数据处理软件及相应的用户设备组成，实时获取车辆的地理位置、车辆的运行情况等信息，将信息在本地显示，然后将信息通过通信系统传输给监控调度中心，此外终端还需要能够接收来自监控调度中心的调度命令，且将命令反馈给用户。车载终端硬件部分的设计关系到整个系统的效率。要很好的实现车辆监控调度系统，达到理想的定位精度，有好的用户体验，车载终端的硬件部分的设计是很关键的一个部分。
目前，市场上已经有的车载终端可能在实时性方便达不到用户的要求，或者存在盲区，有的存在GPRS通信链路不稳定等问题。
发明内容
为了克服已有基于北斗卫星导航系统的车载终端的实时性不便捷、存在通信盲区、通信链路不稳定的不足，本实用新型提供一种实时性便捷、不存在通信盲区、通信链路稳定的基于北斗卫星导航系统的车载终端。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于北斗卫星导航系统的车载终端，所述车载终端包括嵌入式微处理器、存储模块、北斗卫星信号接收机、通信模块、嵌入式GIS系统、触摸屏和电源，所述北斗卫星信号接收机与所述嵌入式微处理器连接，所述嵌入式微处理器与所述存储模块、通信模块和嵌入式GIS系统连接，所述嵌入式GIS系统与所述触摸屏连接，所述电源与所述嵌入式GIS系统、嵌入式微处理器连接；
所述北斗卫星信号接收器包括北斗接收天线、北斗LNA低噪放大器和北斗信号射频处理模块，所述嵌入式微处理器包括数字基带信号处理器和数字信号处理器，所述北斗接收天线与所述北斗LNA低噪放大器连接，所述北斗LNA低噪放大器与所述北斗信号射频处理模块连接，所述北斗信号射频处理模块与所述数字基带信号处理器连接，所述数字基带信号处理器与所述数字信号处理器连接。
进一步，所述车载终端还包括GPS卫星信号接收机，所述GPS卫星信号接收机包括GPS接收天线、GPSLNA低噪放大器、GPS信号射频处理模块，所述GPS接收天线与所述GPSLNA低噪放大器连接，所述GPSLNA低噪放大器与所述GPS信号射频处理模块连接，所述GPS信号射频处理模块与所述数字基带信号处理器连接，所述数字基带信号处理器与所述数字信号处理器连接。
更进一步，所述通信模块包括GPRS通信单元、SMS通信单元和Wifi通信单元。
本实用新型的有益效果主要表现在：处理器采用32位高速ARM处理器STM32F103，保证高速的处理速度；为了照顾兼容性问题，采用了北斗/GPS双模卫星芯片；信息接收和数据解析部分采用多级优化处理；同时，软件方面采用实时性操作系统μC/OS-Ⅱ，充分利用系统的多任务切换，降低了开发难度，保证了车载终端系统的实时性和扩展性；在定位功能中采用地图匹配算法提高定位精度；结果显示，其在性能方面，定位精度上可达到3m，启动时间20s，表现出了良好的性能。
附图说明
图1是车载终端的组成结构图。
图2是基于北斗卫星导航系统的车载终端的系统原理图。
图3是信号和数据接收和解析结构图。
图4是基于北斗卫星导航系统的车载终端的主体部分连接图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图2～图4，一种基于北斗卫星导航系统的车载终端，所述车载终端包括嵌入式微处理器、存储模块、北斗卫星信号接收机、通信模块、嵌入式GIS系统、触摸屏和电源，所述北斗卫星信号接收机与所述嵌入式微处理器连接，所述嵌入式微处理器与所述存储模块、通信模块和嵌入式GIS系统连接，所述嵌入式GIS系统与所述触摸屏连接，所述电源与所述嵌入式GIS系统、嵌入式微处理器连接；
所述北斗卫星信号接收器包括北斗接收天线、北斗LNA低噪放大器和北斗信号射频处理模块，所述嵌入式微处理器包括数字基带信号处理器和数字信号处理器，所述北斗接收天线与所述北斗LNA低噪放大器连接，所述北斗LNA低噪放大器与所述北斗信号射频处理模块连接，所述北斗信号射频处理模块与所述数字基带信号处理器连接，所述数字基带信号处理器与所述数字信号处理器连接。
进一步，所述车载终端还包括GPS卫星信号接收机，所述GPS卫星信号接收机包括GPS接收天线、GPSLNA低噪放大器、GPS信号射频处理模块，所述GPS接收天线与所述GPSLNA低噪放大器连接，所述GPSLNA低噪放大器与所述GPS信号射频处理模块连接，所述GPS信号射频处理模块与与所述数字基带信号处理器连接，所述数字基带信号处理器与所述数字信号处理器连接。
更进一步，所述通信模块包括GPRS通信单元、SMS通信单元和Wifi通信单元。
如图2所示，嵌入式微处理器是硬件系统的核心，它是连接外围信息输入和输出的纽带，处理器运行的效率直接关系到整个硬件系统的效率。电源、卫星信号接收机、通信模块、嵌入式GIS系统均与嵌入式微处理器连接，嵌入式微处理器还与FLASH、SDRAM以及其他存储器或传感器连接，电源还与嵌入式GIS系统连接，触摸屏与嵌入式GIS系统连接，通信模块处理的信息包括GPRS、短信(SMS)、WIFI三个部分。
本实施例为复合型车载终端，完整的车载终端通信功能包括接收北斗/GPS卫星信息，数据接受和解析，信息发送，其中，在信息接收和数据接收和解析部分，如图3所示，我们采用的方案是：
卫星天线包括北斗接收天线和GPS接收天线，北斗接收天线和GPS接收天线的作用是分别收集由北斗/GPS卫星传来的微弱信号，并尽可能去除杂讯。低噪声放大电路其实是由噪声系数很低的放大器（LNA）和它的外围电路组成。它对卫星信号进行了第一级的滤波，之后的信号处理都是基于LNA放大后的信号进行的，因而这一部分电路非常重要。
信号射频处理部分包括北斗信号射频处理模块和GPS信号射频处理模块，均采用中频数据采集技术，将采集到的高频射频信号输入通过AGC、下变频器和振荡器变频为中频信号，且能利用模/数转换器和频率合成器将中频信号采样和数字化，稳定地将数字信息传递给数字基带信号处理器单元。要求为：在下变频处理、模数转换输出的过程中做到尽量排除噪声的干扰、提高信噪比。这一部分电路主要包括混频器（Mixer）、压控振荡器（VCO）、可编程变频器（PFD）、可变增益放大器（VGA）、A/D转换器（A/D Converter）等。
数字基带信号处理器的作用是基于一些数学算法，将来自于第一部分信号接收模块的中频信号进行处理，捕获并且跟踪信号，并将导航电文数据解调，提取定位所必须的观测量，进而解算出定位和导航的信息，然后以一定格式的数据形式，将有用的信息通过串口方式传送给DSP、MCU或PC。而其详细功能可以概括为对北斗/GPS信号的捕获、北斗/GPS信号的跟踪、数据解调、提取观测量和导航解算这五部分。
通信模块为了让车载终端能发送信息，和系统交互，无线通信模块与监控中心的服务器进行数据交换，发送GPS定位信息与车辆行驶信息到监控中心，监控中心则反馈交通信息与调度指示。常用通信方式有：GPRS、SMS等。在停车场等GPS信号无法接收的区域，亦可以通过WIFI进行短距离的通信，用于寻找停车位。
如图4所示，车载终端硬件系统的核心电路包括北斗/GPS双模卫星芯片，电路，嵌入式微型处理器（MCU）、GPRS模块、2G天线等。所述的嵌入式微型处理器分别和北斗/GPS双模卫星芯片、GPRS模块、电源、外接端口相连接。
其中，北斗+GPS模块我们采用的是大辰科技MC-1612-B，业内尺寸最小、灵敏度最高、功耗最低的系列产品，支持北斗、GPS双模同时工作，最佳灵敏度-165dBm，最低功耗23mA，最小待机电流6uA；
GPRS模块为SIM900A，是SIMCOM的一款GSM/GPRS模块；
MCU采用的是STM32F103，STM32F103系列的高容量芯片，TQFP100封装，主要特征为：64K片内SRAM，512K片内FLASH；
在解析信息和数据部分，卫星导航数据协议采用NMEA0813，GPRS传输数据采用部标协议。
车载终端硬件平台的具体功能如下：提供北斗合GPS双模定位，集数据采集、数据处理、数据传输、CAN技术、行驶记录等功能于一体。可应用于出租车辆、运输车辆、特种车辆、租赁车辆等交通调度领域。
Claims (3)
1.一种基于北斗卫星导航系统的车载终端，其特征在于：所述车载终端包括嵌入式微处理器、存储模块、北斗卫星信号接收机、通信模块、嵌入式GIS系统、触摸屏和电源，所述北斗卫星信号接收机与所述嵌入式微处理器连接，所述嵌入式微处理器与所述存储模块、通信模块和嵌入式GIS系统连接，所述嵌入式GIS系统与所述触摸屏连接，所述电源与所述嵌入式GIS系统、嵌入式微处理器连接；
所述北斗卫星信号接收机包括北斗接收天线、北斗LNA低噪放大器和北斗信号射频处理模块，所述嵌入式微处理器包括数字基带信号处理器和数字信号处理器，所述北斗接收天线与所述北斗LNA低噪放大器连接，所述北斗LNA低噪放大器与所述北斗信号射频处理模块连接，所述北斗信号射频处理模块与所述数字基带信号处理器连接，所述数字基带信号处理器与所述数字信号处理器连接。
2.如权利要求1所述的基于北斗卫星导航系统的车载终端，其特征在于：所述车载终端还包括GPS卫星信号接收机，所述GPS卫星信号接收机包括GPS接收天线、GPSLNA低噪放大器、GPS信号射频处理模块，所述GPS接收天线与所述GPSLNA低噪放大器连接，所述GPSLNA低噪放大器与所述GPS信号射频处理模块连接，所述GPS信号射频处理模块与所述数字基带信号处理器连接，所述数字基带信号处理器与所述数字信号处理器连接。
3.如权利要求1或2所述的基于北斗卫星导航系统的车载终端，其特征在于：所述通信模块包括GPRS通信单元、SMS通信单元和Wifi通信单元。
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