CN205681411U

CN205681411U - 一种基于北斗系统的定位与通信核心模块

Info

Publication number: CN205681411U
Application number: CN201620609553.1U
Authority: CN
Inventors: 张海呈; 王安华
Original assignee: Chongqing Zhuoguan Tech Ltd
Current assignee: Chongqing Zhuoguan Tech Ltd
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2026-06-21

Abstract

本实用新型所揭示一种基于北斗系统的定位与通信核心模块，该核心模块具有两大功能：一是用于测量载体的位置和速度；二是用于短报文通信。核心模块包括铝制外壳、射频接收单元、射频发射单元、基带处理单元、定位解算单元、通信处理单元和控制单元。核心模块安装固定到载体上，可测得载体的即时位置和速度。由于核心模块使用北斗卫星进行短报文通信，使得即使在偏远山区或者远洋条件下，只要是北斗卫星信号覆盖的区域都可以进行通信。本定位与通信核心模块具有测量精度高，通信覆盖范围广等特点。

Description

一种基于北斗系统的定位与通信核心模块

技术领域

本实用新型涉及一种用于定位与通信的模块，它特别涉及一种基于我国自主研发的北斗卫星导航系统的定位与通信核心模块。

背景技术

卫星定位系统是以空间卫星为基础的无线电导航与定位系统, 能为全球任意地点、任意多个用户（包括空中、陆上、海上以及外层空间的用户）全天候、实时、连续地提供精确的三维位置、三维速度和时间信息。我国的北斗系统正逐渐成为一种全球、全天候、高精度三维实时导航的卫星导航系统，其导航定位的全球性和高精度，使之成为一种先进的导航设备。

“北斗”系统有别于其他三大卫星导航系统，其采用卫星无线电测定( RDSS )与卫星无线电导航( RNSS )集成体制，既能像GPS、GLONASS和GALILEO系统一样，为用户提供无线电导航服务，又具有RDSS位置报告和短报文通信功能，从而为用户提供了更加多样化的用法，而基于北斗RNSS无源定位和RDSS短报文功能设计出的定位与通信核心模块，除了可以像GPS接收机一样获得用户当前位置、速度和时间之外，还可以在任何时间任何地点，即使在人迹罕至的边缘地区，进行短报文通信，不仅可以将用户的位置告诉外界，还可以将其他紧急情况通知相关人员。

北斗系统所具有的定位与通信功能，在军事应用上还可实现多级用户指挥监控和调度，可为部队指挥控制系统提供己方位置、侦察情报、指挥命令、战场己方态势感知和行动状态能力，为指挥员掌控战场情况、指挥所属作战力量完成作战任务提供基于北斗卫星的信息系统支撑，具有非常广泛的应用前景。

发明内容

本实用新型为了实现集定位与通信功能于一体而提供一种基于北斗系统的定位与通信终端，该终端可实现定位精度高、通信保密性好、抗干扰能力强、安装简单、使用方便。

本实用新型的技术方案如下。

一种基于北斗系统的定位与通信核心模块，包括铝制外壳、射频接收单元、射频发射单元、基带处理单元、定位解算单元、通信处理单元和控制单元。

北斗卫星信号通过RDSS信号输入口和RNSS信号输入口传输到射频接收单元，射频接收单元将卫星信号进行下变频和A/D转换得到数字中频信号，数字中频信号通过FPC软线传输到基带处理单元，基带处理单元对接收到的数字中频信号进行捕获、跟踪、电文解调处理，得到观测量和导航电文，同时对将发射的数据进行调制后送往射频发射单元，定位解算单元接收观测量和导航电文后，通过RNSS信号解算出位置信息，通信处理单元通过RDSS信号既可以进行短报文通信也可以进行有源定位，控制单元对定位解算单元和通信处理单元进行调度，提高定位和通信模块的使用效率，而射频发射单元对接收到的调制后的数据进行数模转换、上变频和功率放大后将信号从信号输出口送往发射天线。

本实用新型所述的北斗一体化深耦合接收机进行载体位置、速度和时间测量的步骤如下。

1、射频接收单元对接收到的B1频点和S频点的北斗信号进行下变频和滤波，得到模拟中频信号，再经A/D转换将模拟信号转换成4位数字信号，之后送往基带处理单元。

2、基带处理单元对输入的数字中频信号进行捕获、跟踪，以获得所需的载波观测量和伪距观测量，在跟踪的同时解调出卫星信号中的原始导航电文。

3、定位解算单元在接收基带处理单元输出的RNSS信号的观测量和导航电文后，进行无源定位，得到即时位置、速度和本地时间，并将定位结果送往控制单元。

4、控制单元在接收到定位解算单元输出的位置信息或者通过串口接收到需要通过北斗发送的通信信息后，对通信单元进行控制，按要求将需要发送的信息送到通信单元；同时控制单元时刻监视通信单元从RDSS电文中解析出的信息，及时将相关信息读出并从串口输出。

5、通信处理单元一方面接收基带处理单元输出的RDSS信号的电文，解析出其中的短报文以获得其他终端发送来的通信信息；另一方面将控制单元送来的需要通过北斗发送的通信信息按RDSS信号所需的电文格式进行转换，之后再发送到基带处理单元进行调制。

6、需通过北斗发送的信息经基带处理单元调制后送往射频发射单元，射频发射单元的D/A转换器将调制后的数字中频信号转换成模拟的中频信号，再进行上变频和功率放大，使得该信号能传输到北斗卫星信号上，从而完成信息的发送。

本实用新型的有益效果如下。

由于本实用新型所述的一种基于北斗系统的定位与通信核心模块具备利用北斗卫星信号进行无源、有源定位和通信的能力，从而达到定位精度高，通信无盲点的特点；不仅解决了定位问题；还解决了偏远地区通信困难问题；同时具有抗干扰能力强、安装简单、使用方便等优点。

为了对实用新型的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细说明如下。

附图说明

图1 本实用新型组成示意图。

图2 本实用新型中铝制外壳示意图。

图3 本实用新型中射频接收单元组成框图。

图4 本实用新型中射频发送单元组成框图。

图5 本实用新型中基带处理单元组成框图。

图6 本实用新型中输入输出接口组成框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

参阅图1~图6所示，一种基于北斗系统的定位与通信核心模块，包括铝制外壳（001）、射频接收单元（002）、射频发射单元（003）、基带处理单元（004）、定位解算单元（005）、通信处理单元（006）和控制单元（007）。

铝制外壳（001）包括铝制腔体（101）、铝制盖板(102)、低频连接头（103）、3个SMA-K射频连接头（104）、外壳盖锁紧螺丝（105）； SMA-K射频连接头(104)一端与北斗收发天线的电缆连接，另一端通过屏蔽线与射频接收单元（002）和射频发射单元（003）连接；低频连接头（104）通过排线与控制单元(007)连接。

射频接收单元(002)包括一个B1频点下变频器(201)、一个S频点下变频器(202)、A/D转换器(203),时钟管理(204)和一个电源管理205)；射频单元最终输出两路4位数字信号到基带处理单。

基带处理单元（004）对北斗卫星信号进行捕获、跟踪以获得所需的载波观测量和伪距观测量；同时解调出卫星信号中的原始导航电文。

定位解算单元（005）接收基带处理单元（004）输出的RNSS信号的观测量和导航电文后，进行无源定位，得到即时位置、速度和本地时间，并将定位结果送往控制单元（007）。

通信处理单元（006）一方面接收基带处理单元（004）输出的RDSS信号的电文，解析出其中的短报文以获得其他终端发送来的通信信息；另一方面将本终端需要发送的通信信息按RDSS信号所需的电文格式进行转换，之后再发送到基带处理单元（004）进行调制；同时在进行有源定位时，还通过解析RDSS信号中的电文得到用户的当前位置。

控制元（007）在接收到定位解算单元（005）解算出的位置信息或者通过串口接收到需要通过北斗发送的通信信息后，对通信单元（006）进行控制，并按要求将需要发送的信息送到通信单元（006）；同时控制单元（007）监视通信单元（006）从RDSS电文中解析出的信息，及时将相关信息读出并从串口输出。

射频发射单元（003）将调制后的数字中频信号转换成模拟的中频信号，再上变频到北斗L频点的信号，信号经功率放大后送往发射天线。

Claims

1.一种基于北斗系统的定位与通信核心模块，包括铝制外壳（001）、射频接收单元（002）、射频发射单元（003）、基带处理单元（004）、定位解算单元（005）、通信处理单元（006）和控制单元（007），其特征在于：北斗卫星信号通过RDSS信号输入口（104-1）和RNSS信号输入口（104-2）传输到射频接收单元（002），射频接收单元（002）将卫星信号进行下变频和A/D转换得到数字中频信号，数字中频信号通过FPC软线传输到基带处理单元（004），基带处理单元（004）对接收到的数字中频信号进行捕获、跟踪、电文解调处理，得到观测量和导航电文，同时对将发射的数据进行调制后送往射频发射单元（003），定位解算单元（005）接收RNSS信号相关的观测量和导航电文后，解算出位置信息，通信处理单元（006）利用RDSS信号既可以进行短报文通信也可以进行有源定位，控制单元（007）对定位解算单元（005）和通信处理单元（006）进行调度，提高定位和通信模块的使用效率，而射频发射单元（003）对接收到的调制后的数据进行数模转换、上变频和功率放大后将信号从信号输出口送往发射天线；所述的铝制外壳(001)通过螺钉固定于载体表面；射频接收单元（002）、射频发射单元（003）、基带处理单元（004）、定位解算单元（005）、通信处理单元（006）和控制单元（007）通过螺钉固定于铝制腔体内壁。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗系统的定位与通信核心模块，其特征在于：所述的铝制外壳（001）包括铝制腔体（101）、铝制盖板(102)、低频连接头（103）、3个MCX天线插座（104）、外壳盖锁紧螺丝（105）； MCX天线插座(104)一端与北斗收发天线的电缆连接，另一端通过屏蔽线与射频接收单元（002）和射频发射单元（003）连接；低频连接头（104）通过排线与控制单元(007)连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗系统的定位与通信核心模块，其特征在于：所述射频接收单元(002)包括一个B1频点下变频器(201)、一个S频点下变频器(202)、A/D转换器(203),时钟管理(204)和一个电源管理（205)；B1频点下变频器(201)用于将北斗B1频点射频信号进行下变频和滤波，得到北斗B1频点模拟中频信号；S频点下变频器(202)用于将北斗S频点射频信号进行下变频和滤波，得到北斗S频点模拟中频信号；电源管理(205)将5V电源电压转换成所需的3.3V电压；A/D转换 (203)对北斗B1频点和S频点模拟中频信号进行采样与量化，将模拟信号转换成4位数字信号；时钟管理(204)为整个系统提供62MHz时钟。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗系统的定位与通信核心模块，其特征在于：所述射频发射单元(003)包括一个L频点功放(301)、一个上变频器(302)、D/A转换器(303), 电源管理 (304)、时钟管理（305)和使能控制器（306）；D/A转换器(303)用于将调制后的数字中频信号转换成模拟的中频信号；上变频器(302)将模拟中频信号上变频到北斗L频点的信号；L频点功放(301)用于将北斗L频点射频信号的功率放大，使得该信号能传输到北斗卫星信号上；电源管理(304)将5V电源电压转换成所需的3.3V电压；时钟管理(305)为射频发射单元提供所需时钟；使能控制器（306）用于控制L频点功放，使得在需要发射数据时才启动L频点功放工作，其余时间停止工作，有效降低功耗。

5.根据权利要求1所述的一种基于北斗系统的定位与通信核心模块，其特征在于：所述基带处理单元（004）由捕获模块(401)、跟踪模块(402)、电文解调模块(403)、调制模块(404)、时钟管理(405)和电源管理(406)组成；捕获模块(401)用于对所有可见的北斗卫星信号进行捕获，以获得可见卫星的粗略多普勒频率和码相位；跟踪模块(402)利用捕获模块获得的粗略频率和码相位对卫星信号进行持续的跟踪以获得所需的载波观测量和伪距观测量；电文解调（403）用于解调出卫星信号中的原始导航电文；调制模块（404）对需要发送的数据按要求进行调制；时钟管理(405)为基带处理单元提供时钟；电源管理单元(406)用于将输入的电源电压转换成本单元所需的电压。

6.根据权利要求1所述的一种基于北斗系统的定位与通信核心模块，其特征在于：所述定位解算单元（005）在接收到基带处理单元输出的RNSS信号的观测量和导航电文后，进行无源定位，得到即时位置、速度和本地时间，并将定位结果送往控制单元（007）。

7.根据权利要求1所述的一种基于北斗系统的定位与通信核心模块，其特征在于：所述通信处理单元（006）一方面接收基带处理单元输出的RDSS信号的电文，解析出其中的短报文以获得其他终端发送来的通信信息；另一方面将本终端需要发送的通信信息按RDSS信号所需的电文格式进行转换，之后再发送到基带处理单元进行调制；同时在进行有源定位时，还通过解析RDSS信号中的电文得到用户的当前位置。

8.根据权利要求1所述的一种基于北斗系统的定位与通信核心模块，其特征在于：所述控制元（007）在接收到定位解算单元（005）解算出的位置信息或者通过串口接收到需要通过北斗发送的通信信息后，对通信单元（006）进行控制，并按要求将需要发送的信息送到通信单元（006）；同时控制单元监视通信单元（006）从RDSS电文中解析出的信息，及时将相关信息读出并从串口输出。

9.根据权利要求8所述的一种基于北斗系统的定位与通信核心模块，其特征在于：所述控制元（007）包含输入输出接口，输入输出接口包含12V电源供电接口（711）、5V电源供电接口（712）、UART接口（713）、接收天线接口（714）、发射天线接口（715）和PPS接口（716）；12V电源供电接口（711）用于接收外部的12V直流电源，该电源用于射频发射单元中的功放供电；5V电源供电接口（712）用于接收外部的5V直流电源，该5V直流电源用于射频接收单元、基带处理电源、定位解算单元、控制单元、通信处理单元的供电；UART接口（713）用于接收外部的控制信息和需要通过短报文通信的数据以及向外部发送位置信息和通过短报文通信接收到的数据；接收天线接口（714）用于接收北斗B1频点和S频点的射频信号；发射天线接口（715）用于连接北斗L频点的发射天线，通过该接口将调制后的射频信号送往发射天线；PPS接口（716）直接连接到将基带处理单元，将该基带处理单元产生的秒脉冲信号输出；所述的12V电源供电接口（711）、5V电源供电接口（712）、UART接口（713）和PPS（716）接口集中连接到表贴于控制单元的1.27mm间距的双排插座的低频连接头（103）；所述接收天线接口（714）和发射天线接口（715）分别连接到固定于铝制外壳上的MCX天线插座（104）。