CN203894411U - 一种工程车辆专用的北斗导航远程服务终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工程车辆专用的北斗导航远程服务终端，所述终端安装在工程车辆上，所述终端包括机壳、电路板组件和北斗天线；所述北斗天线设置在所述壳体的端部；所述电路板组件设置在所述机壳内部；所述电路板组件包括一ARM处理器、一北斗基带芯片、一射频前端；所述ARM处理器通过一连接器与北斗基带芯片电连接；所述北斗基带芯片通过所述射频前端与北斗天线相连，所述北斗天线用于根据北斗卫星系统来收发信号。

Description

一种工程车辆专用的北斗导航远程服务终端

技术领域

本实用新型涉及北斗导航技术领域，尤其涉及一种专用于工程车辆的北斗导航远程服务终端。

背景技术

自从2012年10月25日，我国第16颗北斗导航卫星成功发射升空，北斗卫星导航系统是继美国的全球定位系统（GPS）和俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）系统之后的第三个成熟的卫星导航系统。它是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS）。现在，北斗卫星导航系统已经能完全满足交通调度、工程测绘、天文气象和信息通信等行业。

当前，对于北斗二代系统导航仪的研究较为火热。现在的导航仪一般来说，都是基于DSP或者是FPGA为硬件平台的GPS导航仪，也有较多使用基于ARM处理器的GPS导航系统。目前，四核Cortex-A9架构ARM处理器（例如Exynos 4412处理器）具有体积小、低功耗、低成本、高性能等特点，同时支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件，可以大量使用寄存器，指令执行速度非常快，寻址简单，执行效率高。Exynos 4412处理器采用32nm工艺，在性能、功耗、稳定性等方面有强大的优势，应用上十分广泛。

因此，能够提供一种基于ARM处理器且具有导航及远程服务功能而用于工程车辆的终端，是现有技术中亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种工程车辆专用的北斗导航远程服务终端，其通过采用四核Cortex-A9架构的Exynos 4412处理器作为导航服务终端的基础硬件平台，并且采用专用的北斗基带芯片来接收北斗卫星信号以进行处理。本装置不仅能够起到定位作用，而且能够对工程车辆进行远程的诊断与检修，实现真正的远程服务。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种工程车辆专用的北斗导航远程服务终端，所述终端安装在工程车辆上，所述终端包括机壳、电路板组件和北斗天线；所述北斗天线设置在所述壳体的端部；所述电路板组件设置在所述机壳内部；所述电路板组件包括一ARM处理器、一北斗基带芯片、一射频前端；所述ARM处理器通过一连接器与北斗基带芯片电连接；所述北斗基带芯片通过所述射频前端与北斗天线相连，所述北斗天线用于根据北斗卫星系统来收发信号。

可选的，所述ARM处理器采用四核Cortex-A9架构的Exynos 4412处理器。

进一步，所述终端还包括一A/D转换模块，所述射频前端依次通过所述A/D转换模块和北斗基带芯片与所述ARM处理器相连。

可选的，所述A/D转换模块包括一采用AD7888转换芯片的A/D转换器。

进一步，所述终端还包括一电源模块，所述电源模块与所述ARM处理器相连；所述电源模块包括第一电源转换单元、第二电源转换单元和第三电源转换单元。

可选的，所述第一电源转换单元包括LM7805DC降压器；所述第二电源转换单元包括B0503DC降压器；所述第三电源转换单元包括LM3965DC降压器。

进一步，所述终端内的ARM处理器通过CAN接口以及CAN总线与工程车辆内部的CAN总线收发器连接。

进一步，还包括一视频接口，所述视频接口通过所述连接器与所述ARM处理器相连，所述视频接口用于与外部的液晶显示屏相连。

可选的，所述视频接口包括薄膜晶体管液晶显示器接口。

本实用新型的优点在于，通过采用四核Cortex-A9架构的Exynos 4412处理器作为导航服务终端的基础硬件平台，并且采用专用的北斗基带芯片来接收北斗卫星信号以进行处理。通过相关组件的配合使用，本装置不仅能够起到定位作用，而且能够对工程车辆进行远程的诊断与检修，实现真正的远程服务。

附图说明

图1是本实用新型的工程车辆专用的北斗导航远程服务终端的架构图。

图2是本实用新型的工程车辆专用的北斗导航远程服务终端的工作原理图。

图3是所述A/D转换模块的架构图。

图4是所述电源模块架构图。

图中的标号分别表示：

1、ARM处理器；2、北斗基带芯片；3、射频前端；

4、连接器；5、A/D转换模块；6、逻辑控制模块；

7、电源模块；71、第一电源转换单元；72、第二电源转换单元；

73、第三电源转换单元；8、存储器；9、外设接口；

10、CAN接口；11、视频接口；12、液晶显示屏；

13、传感器；14、以太网接口；15、USB接口；

16、SD-CARD接口；17、FLASH接口；18、北斗天线；

19、北斗二代模块；20、通信模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的工程车辆专用的北斗导航远程服务终端的具体实施方式做详细说明。

图1为一种工程车辆专用的北斗导航远程服务终端的架构图。所述终端（图中未示）安装在工程车辆上。所述终端包括机壳（图中未示）、电路板组件（图中未示）和北斗天线18（参见图2）。所述北斗天线18设置在所述壳体的端部。所述电路板组件设置在所述机壳内部。所述电路板组件包括一ARM处理器1、一北斗基带芯片2、一射频前端3。所述ARM处理器1通过一连接器4与北斗基带芯片2电连接。所述北斗基带芯片2通过所述射频前端3与北斗天线18相连，所述北斗天线18用于根据北斗卫星系统来收发信号。

在本实施例中，所述ARM处理器1采用四核Cortex-A9架构的Exynos 4412处理器。所述Exynos 4412处理器具有体积小、低功耗、低成本、高性能特点，同时支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件，可以大量使用寄存器，指令执行速度非常快，寻址简单，执行效率高。所述Exynos 4412处理器采用32nm工艺，在性能、功耗、稳定性等方面有强大的优势。所述ARM处理器1主要用于负责对所述北斗基带芯片2的数据响应、处理和控制。也就说，所述ARM处理器1当接收到北斗基带芯片2所传输的数据，经处理之后，将所述数据传送至解析程序进行验证处理，并且解析出北斗天线18的地理位置，同时可以进行储存和显示。

所述射频前端3用于通过北斗天线18来接收卫星的射频信号。通过一超强信号灵敏度的前置放大器（图中未示）的放大作用后，将所接收到射频信号转变为中频信号。

在本实施例中，所述终端还包括一A/D转换模块5，所述射频前端3依次通过所述A/D转换模块5和北斗基带芯片2与所述ARM处理器1相连。所述A/D转换模块5包括一采用AD7888转换芯片的A/D转换器。所述AD7888转换芯片为8通道12位逐次逼近型的A/D转换芯片，能够实现位数扩展，并且具有低功耗，且精度相对较高的特点。所述A/D转换器具有路径抑制能力及抗干扰/防欺骗能力以及支持多频点的中频信号的特点，并且将模拟信号量转化为数字信号。

所述北斗基带芯片2采用ATGB03芯片，包括基带硬件处理单元、SoC控制系统单元、数据处理单元及PVT解算单元（图中未示）。所述基带硬件处理单元包括捕获模块和跟踪模块（图中未示）,捕获模块主要是寻找一确定的卫星信号(获取载波频率及扩频码相位信息)，跟踪模块主要是发现导航数据相位的变化。SoC控制系统单元负责控制基带芯片完成对卫星信号的捕获,并将捕获结果回送至跟踪模块，以实现实时跟踪。数据处理单元负责运行基带算法程序,并将基带信号经解调以获得导航数据以及PVT解算数据等。PVT解算单元将获得的PVT解数据传输给所述ARM处理器。

参见图2所示，所述北斗基带芯片2通过逻辑控制模块6与所述ARM处理器1相连。所述逻辑控制模块6作为所述北斗基带芯片2与所述ARM处理器3的中介，用于控制所述北斗基带芯片2至所述ARM处理器3的数据传送。

继续参见图1，在本实施例中，所述终端还包括一电源模块7，所述电源模块7与所述ARM处理器1相连。所述电源模块7包括第一电源转换单元71、第二电源转换单元72和第三电源转换单元73，参见图4。其中，所述第一电源转换单元71包括LM7805DC降压器；所述第二电源转换单元72包括B0503DC降压器；所述第三电源转换单元73包括LM3965DC降压器。参见图4所示。所述电源模块7作为整个硬件设备运行的基础，起到重要作用，若电源不匹配将会使得整个电路出现致命性的问题。

参见图4，本装置主要涉及3种类型的电平：+5V，+3.3V，+1.2V。由于本装置是车载的终端，因此工程车辆完全可以提供12V的车载电压。再考虑电流的要求，采用DC-DC模块来实现12V至5V的电压转换和分配。通过第一电源转换单元71内的LM7805DC降压器来实现12V至5V的电压转换，并且进行电压分配。再通过第二电源转换单元72内的B0503DC降压器来实现5V至3.3V的电压转换，并且进行电压分配。最后通过第三电源转换单元73内的LM3965DC降压器来实现3.3V至1.2V的电压转换。其中+5V的电压提供给北斗二代模块19和通信模块（图中未示）内的芯片使用。+3.3V电压提供给存储器8和外设接口9。

另外在电源模块7内设有一S5M8767型电源管理芯片，与ARM处理器1配备使用，充分挖掘出所述ARM处理器1的高性能、低功耗的特点。+1.2V电压提供给ARM处理器1的内核供电工作，因此，整个硬件具有功耗小，节能效果好，且性能高的特点。

继续参见图1，所述终端内的ARM处理器1通过CAN接口10以及CAN总线与工程车辆内部的CAN总线收发器（图中未示）连接。在本实施例中，所述CAN总线收发器采用SJA1050，以作为CAN协议控制器和物理总线之间的接口，所述CAN总线收发器与“ISO 11898”标准完全兼容，其具有两种工作模式：高速模式和静音模式。在工程车辆专用的北斗导航远程服务终端中，使用CAN总线结构，能够有效地支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。CAN总线的优越性在于：（1）传输速率高，最高可达到1Mbps/40m；（2）网络各节点之间的数据通信实时性强，且采用非破坏性总线仲裁技术，可以有效的避免总线冲突；（3）CAN可以实现全分布式多级系统，并且无主、从机之分，每个节点均主动发送报文，可方便地构成多机备份系统，具有可靠地错误检测和处理机制；（4）缩短了开发周期；（5）是国际标准的现场总线，已实现串口的标注化。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。

在本实施例中，采用三条CAN总线的结构，分别为高速、中速和低速三种类型。在三种总线的信息互换中，由于它们的传输协议不同，因此使用了网关进行信息互换。

所述终端还包括一视频接口11，所述视频接口11通过所述连接器4与所述ARM处理器1相连，所述视频接口11用于与外部的液晶显示屏12相连，参见图3。作为可选的技术方案，所述视频接口11包括薄膜晶体管液晶显示器接口，从而支持与外部的TFT型液晶显示器相连。

另外，所述ARM处理器1还与SPI接口相连，参见图3。所述SPI接口一般使用4条线：串行时钟线（SCLK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线。所述ARM处理器1提供两个外围串行口，其中一个外围串行口用于接多个传感器13（为不同类型的传感器）所采集到的各种模拟量，并且经过A/D转换模块5后获得相应的数字信号，另一个外围串行口作为备用的外设接口9。

所述A/D转换模块5与所述ARM处理器1相连。所述A/D转换模块5接收多个传感器13所测得的模拟信号，并将上述模拟信号转换成数字信号，通过SPI接口传送至所述ARM处理器1（例如Exynos 4412处理器）进行计算。所述多个传感器13主要用于检测液压器的压力数据、硬件温度数据、油路数据和节点电压数据等。在所述A/D转换模块15中包括一A/D转换器，所述A/D转换器包括AD7888转换芯片。所述AD7888转换芯片为8通道12位逐次逼近型的A/D转换芯片，能够实现位数扩展，并且具有低功耗，且精度相对较高的特点。

参见图3所示，北斗基带芯片2将接收到的导航数据通过UART接口传送至所述ARM处理器1进行处理，所述ARM处理器1将处理后的结果（例如定位信息）通过视频接口11（例如TFT-LCD接口）并通过液晶显示屏12显示给用户，同时接收用户的输入操作。所述电源模块7通过电源接口与所述ARM处理器1相连，以为各组件供给电源。一通信模块20通过UART接口与所述ARM处理器1连接。

所述ARM处理器1还与作为存储单元的存储器8（例如RAM）相连。同样，所述ARM处理器1通过连接器4还与外设接口9（例如以太网接口14、USB接口15以及SD-CARD接口16）相连，用于与外部设备进行通信和数据传输。

所述ARM处理器1还与FLASH接口17相连，用于对ARM处理器1输入内置程序。所述内置程序主要用于对相应应用程序的调用。所述应用程序包括主控模块、地图匹配模块、电子地图模块、定位模块、路径规划模块和通信模块（图中未示）。

例如，对于工程车辆专用的北斗导航远程服务终端具备的定位模块包括：北斗定位单元和航位推算单元。航位推算单元用于实现里程计算以及磁阻传感器的数据接收，并进行目标方向推算。北斗定位单元用于完成卫星数据的接收及解析。当所述航位推算单元和北斗定位单元实现其功能之后，所述定位模块通过卡尔曼滤波器将数据进行信息融合，以确定车辆当前的位置。所述定位模块是基于ARM处理器1和嵌入式安卓操作系统而开发的。

在工程车辆专用的车载终端上使用嵌入式安卓操作系统，是对传统导航系统的一次改进。在嵌入式安卓操作系统下，所述终端可以以较少的硬件资源来实现较高的运行性能，大幅度降低成本和实时性问题，解决了多任务并行处理的问题，保障系统的稳定性、可靠性，提高了系统的运行速度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。    

Claims (9)

1.一种工程车辆专用的北斗导航远程服务终端，其特征在于，所述终端安装在工程车辆上，所述终端包括机壳、电路板组件和北斗天线；所述北斗天线设置在壳体的端部；所述电路板组件设置在所述机壳内部；所述电路板组件包括一ARM处理器、一北斗基带芯片、一射频前端；所述ARM处理器通过一连接器与北斗基带芯片电连接；所述北斗基带芯片通过所述射频前端与北斗天线相连，所述北斗天线用于根据北斗卫星系统来收发信号。

2.根据权利要求1所述的工程车辆专用的北斗导航远程服务终端，其特征在于，所述ARM处理器采用四核Cortex-A9架构的Exynos 4412处理器。

3.根据权利要求1所述的工程车辆专用的北斗导航远程服务终端，其特征在于，所述终端还包括一A/D转换模块，所述射频前端依次通过所述A/D转换模块和北斗基带芯片与所述ARM处理器相连。

4.根据权利要求3所述的工程车辆专用的北斗导航远程服务终端，其特征在于，所述A/D转换模块包括一采用AD7888转换芯片的A/D转换器。

5.根据权利要求1所述的工程车辆专用的北斗导航远程服务终端，其特征在于，还包括一电源模块，所述电源模块与所述ARM处理器相连；所述电源模块包括第一电源转换单元、第二电源转换单元和第三电源转换单元。

6.根据权利要求5所述的工程车辆专用的北斗导航远程服务终端，其特征在于，所述第一电源转换单元包括LM7805DC降压器；所述第二电源转换单元包括B0503DC降压器；所述第三电源转换单元包括LM3965DC降压器。

7.根据权利要求1所述的工程车辆专用的北斗导航远程服务终端，其特征在于，所述终端内的ARM处理器通过CAN接口以及CAN总线与工程车辆内部的CAN总线收发器连接。

8.根据权利要求1所述的工程车辆专用的北斗导航远程服务终端，其特征在于，还包括一视频接口，所述视频接口通过所述连接器与所述ARM处理器相连，所述视频接口用于与外部的液晶显示屏相连。

9.根据权利要求8所述的工程车辆专用的北斗导航远程服务终端，其特征在于，所述视频接口包括薄膜晶体管液晶显示器接口。