CN207530816U - 一种北斗多卡集成通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及导航通信技术领域，具体涉及一种北斗多卡集成通信系统，包括北斗多卡集成通信机的终端设备、收发天线和数据中心系统，所述收发天线通过高频线缆连接北斗多卡集成通信机的终端设备，再通过数据接口传输进数据中心系统，解决了现有技术问题中存在的通信容量过低以及信息传输速率慢的技术缺陷，利用多张北斗卡可同时在多卡装置或电路板并行工作的方式，实现传输系统的扩容，使得用户可以在单位时间内传输更多的信息，让北斗通信在更多的行业和人们生活中使用。

Description

一种北斗多卡集成通信系统

技术领域

本实用新型涉及导航通讯领域，具体涉及一种北斗多卡集成通信系统。

背景技术

北斗卫星导航系统发展多年，为人熟知的是定位、授时功能。短报文通信作为北斗区别于GPS、GLONASS、Galileo等卫星导航系统的重要功能，并不为大众熟知，目前在海洋、沙漠、野外等没有网络的地方得到一定的行业应用。比如一些偏远山区，常规通信(包括：移动通信、电信和卫星通信)难以实现信号全覆盖，通信专线的建设又存在成本高、维护费用贵等缺点。这些地方水文监测、电表数据上报、气象环境数据采集、野外作业人员设备追踪、户外探险、地质监测等行业都有用到北斗短报文通信。再比如海洋环境中也没有常规通信的覆盖，北斗在远洋运输、渔业、海洋建设施工、海洋科考中也有广泛的应用。此外，地震等重大灾害会严重破坏现有的通信设施，在救灾与灾害报警方面也出现了北斗短报文的身影。

由于北斗短报文民用通信规则的限制以及系统设计因素以及历史原因，目前仅在水文、气象、电力、远洋、野外作业、野外探险、灾害信息传递、地质监测、军事等行业中应用，而且应用的功能也十分受限。现阶段在使用中存在着如下缺陷：一、通信容量过低；二、一般情况下北斗民用卡一条消息传输的信息不到100字节，发送的周期大约一分钟左右，信息传输的速率慢。

CN205726448U公开了一种支持多卡的北斗智能终端，它包括处理器模块、北斗RDSS模块、RNSS模块、北斗RDSS天线、RNSS天线，其特征在于它还包括北斗SIM卡处理单元、音频驱动模块、话筒、听筒、电源管理以及多个北斗SIM卡。单卡设备只能按照其设备所用北斗SIM卡的频度进行短报文通信，而该多卡的北斗智能终端集成了多张北斗SIM，不同的卡在终端内部可进行智能、自动切换，一定程度上缩短了传输时间，但是不能扩大通信容量。

实用新型内容

针对现有技术问题中存在的通信容量过低以及信息传输速率慢的技术缺陷。本实用新型提供一种北斗多卡集成通信系统，利用多张北斗卡可同时在多卡装置或电路板并行工作的方式，实现传输系统的扩容，使得用户可以在单位时间内传输更多的信息，让北斗通信在更多的行业和人们生活中使用。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种北斗多卡集成通信系统，包括北斗多卡集成通信机的终端设备、收发天线和数据中心系统，所述收发天线通过高频线缆连接北斗多卡集成通信机的终端设备，再通过数据接口传输进数据中心系统；

所述终端设备包括北斗多卡集成通信机、电源装置、基带板、ARM装置，所述北斗多卡集成通信机与电源装置之间依次设置有低噪声放大器、射频模块、模数转换器、耦合器和继电器，所述电源装置将220V交流电源转变为直流电源，交流电源与直流电源之间依次设置有滤波器、变压器以及整流器，所述基带板包括基带芯片和译码器，所述ARM装置包括多卡控制装置、外接串口、显示装置以及升级装置；所述多卡控制装置通过译码器与基带芯片相连接；所述终端设备的外部设置一层金属屏蔽盒，屏蔽盒与终端设备的连接处设置有导电橡胶密封圈；所述终端设备还包括多层电路板，电路板上设置有15-20个IC卡接口；

所述收发天线包括天线阵子、功率放大器和多工器低噪放模块。

作为进一步的改进，所述收发天线线缆为15-20米。

作为进一步的改进，所述基带板与ARM之间采用RS485串口通信连接。

作为进一步的改进，所述多卡控制装置设置有15-20张IC卡。

作为进一步的改进，所述多卡控制装置有5条地址线。

作为进一步的改进，所述显示装置包括5个数码管。

作为进一步的改进，所述多层电路板为6层PCB板，包括平面层和信号层，平面层与信号层用塑胶铆钉压合固定连接在一起。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

效果一，本实用新型在基带板上设置有多卡控制装置，设备最多可以保持20张卡同时工作，上电后ARM控制基带芯片对IC卡进行自检，利用多张北斗卡并行工作的方式，实现传输系统的扩容，使得用户可以在单位时间内传输更多的信息；

效果二，本实用新型的终端设备采用6层电路板设计，平面层与信号层用塑胶铆钉压合固定连接在一起，塑胶铆钉是电绝缘材质，不会导致电路板短路，更换的成本低，不用频繁维护；

效果三，本实用新型在电路板上设置有15-20个IC卡接口，方便使用过程中IC卡装取，除了在北斗多卡集成通信机上能够实现多卡同时控制，还可以通过电路板来运行多张IC卡，扩大了通信容量，增加了传输速率。

附图说明

图1为本实用新型终端设备原理图；

图2为本实用新型系统组成框图；

图3为收发天线原理框图；

图4为数据接口示意图；

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

实施例

本实施例提供一种北斗多卡集成通信系统，如图2和图3所示，包括北斗多卡集成通信机的终端设备、收发天线和数据中心系统，所述收发天线通过高频线缆连接北斗多卡集成通信机的终端设备，再通过数据接口传输进数据中心系统；北斗多卡集成通信机将要传递的数据通过算法分包，利用多张北斗卡，通过北斗卫星将信息发出。北斗地面控制中心接收到信息后，将信息发送至指定的北斗分理级运营中心。北斗分理级运营中心对外提供多种接口。我们接收信息的数据中心服务器通过光纤专线，并进行组包恢复信息。数据业务终端可以与数据中心的服务器进行交互，以通知或者请求响应的方式获取完整大数据信息。

如图1所示，所述终端设备包括北斗多卡集成通信机、电源装置、基带板、ARM装置，所述北斗多卡集成通信机与电源装置之间依次设置有低噪声放大器、射频模块、模数转换器、耦合器和继电器。在电信号接收过程中，信号经过低噪声放大器放大之后，进入射频模块将下将变频IF通过模数转换器AD9283转换成中频信号IF_MAG和IF_SIGN，并将IFCLK48.96MHz时钟同时送至基带板的模数转换电路完成模拟信号的数字化，由基带芯片的环路部分完成卫星信号的捕获、跟踪和观测量的生成，最后由ARM完成数据后端处理，在终端设备的PC上位机界面就可以接收到信息；在电信号发送过程中，由终端设备中PC上位机上通过ARM从串口接收用户通信数据，根据当前各个IC卡状态确定发送卡，将数据送基带芯片处理，基带芯片采用码分多址直接扩频序列调制，扩频伪码采用周期伪随机序列调制数据，通过数模转换AD5601，将基带板的数据传送给射频模块，再经过天线的功率放大器发送给卫星，与监护中心进行沟通。

进一步的，所述电源装置将220V交流电源转变为直流电源，交流电源与直流电源之间依次设置有滤波器、变压器以及整流器，220V电源经过滤波器、变压器和整流器转变为直流电源，再将直流电压调制、整流后稳压就可以直接为终端设备供电。

作为进一步的改进，所述基带板包括基带芯片和译码器，所述ARM装置包括多卡控制装置、外接串口、显示装置以及升级装置；所述多卡控制装置通过译码器与基带芯片相连接多卡控制装置有5条地址线；多卡控制装置设置有15-20张IC卡，设备最多20张卡同时工作，上电后ARM控制基带芯片对IC卡进行自检，基带芯片返回各个IC卡状态信息，对于异常的IC卡(无卡或IC卡检测错误)不参与发射。卡槽的第一张卡负责数据接收和响应波束控制，不进行通信申请。剩余卡采用顺序轮转法，对用户的通信请求数据，顺序选择发送IC卡，在基带芯片软件中进行IC卡的超频检查。在使用过程中，一旦IC卡出现异常，基带芯片向ARM发送IC错误信息，在选卡时跳过错误的IC卡，直到设备重启，重新检测IC卡状态。所述基带芯片的外接串口连接到ARM的串口0，如果对基带芯片进行软件升级，需要ARM软件支持。在上电后ARM轮询串口1，如果读取到基带芯片软件升级的握手指令，则开启ARM软件传递，同时重新设定基带芯片的状态。此时，上位机的loader程序回直接与基带芯片交互，直到升级完毕，就可以重启设备。

所述终端设备的外部设置一层金属屏蔽盒，屏蔽盒与终端设备的连接处设置有导电橡胶密封圈；

所述终端设备还包括多层电路板，电路板上设置有15-20个IC卡接口，所述多层电路板为6层PCB板，包括平面层和信号层，平面层与信号层用塑胶铆钉压合固定连接在一起，塑胶铆钉是电绝缘材质，不会导致电路板短路，更换的成本低，不用频繁维护；

如图4所示，所述收发天线包括天线阵子、功率放大器和多工器低噪放模块，所述收发天线为15-20米，收发天线的功率放大器为10W，能够起到有输出开、短路保护功能，多工器低噪放模块加电时，RX端口处于工作状态，当直流电压小于DC+24V时，TX端口断开；当直流电压大于DC+24V时，TX端口工作。在基带芯片上电启动后用户机首先进行IC卡检测，此IC卡检测流程基带芯片需要在用户机的ARM芯片引导下完成。ARM芯片通过发送信号中规定的IC检测($ICJC)命令使得基带芯片完成对指定IC卡的自检和初始化工作，流程如下：

首先ARM芯片发送第一个IC检测命令，使得基带芯片查询第0个IC卡的相关信息，此时ARM向基带芯片发送的指令中的帧号设为0，即基带芯片进行第0个IC卡的相关操作，然后ARM继续发送后续IC卡的检测指令，在这里，约定IC检测指令中如果帧号为1则基带芯片检测第1个IC卡，如果帧号为2则基带芯片检测第2个IC卡，以此类推，IC检测指令为n则基带芯片检测第n个IC卡，在本用户机中n≤19。在IC卡的检测过程中，由于第一个IC卡检测前ARM芯片尚无任何IC卡用户地址信息，因此ARM在发送第1条$ICJC指令时只好将用户地址置为0，在后续IC卡检测指令中用户地址置为第0个IC卡的用户地址，这样借用了北斗一号数据接口中关于指挥机的部分内容来实现本方案中对多个IC卡的管理

优选的，所述基带板与ARM之间采用RS485串口通信连接，最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps。

作为进一步的改进，所述显示装置包括5个数码管，数码管根据状态点亮或关闭。

经实验室1000次实验验证，在空旷信号良好的地带，平均丢包率2％，通过算法进行重发，达到了平均每分钟接近1200字节的数据信息传递，在一分钟内可实现19次的发射，发送的信息量也由原来的每分钟几十个字节扩大至一千多字节，可以满足广大信息传输需求，具备可行性和实用性，可以在多个行业进行推广。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种北斗多卡集成通信系统，其特征在于，包括北斗多卡集成通信机的终端设备、收发天线和数据中心系统，所述收发天线通过高频线缆连接北斗多卡集成通信机的终端设备，再通过数据接口传输进数据中心系统；

所述终端设备包括北斗多卡集成通信机、电源装置、基带板、ARM装置，所述北斗多卡集成通信机与电源装置之间依次设置有低噪声放大器、射频模块、模数转换器、耦合器和继电器，所述电源装置将220V交流电源转变为直流电源，交流电源与直流电源之间依次设置有滤波器、变压器以及整流器，所述基带板包括基带芯片和译码器，所述ARM装置包括多卡控制装置、外接串口、显示装置以及升级装置；所述多卡控制装置通过译码器与基带芯片相连接；所述终端设备的外部设置有金属屏蔽盒，屏蔽盒与终端设备的连接处设置有导电橡胶密封圈；所述终端设备还包括多层电路板，电路板上设置有15-20个IC卡接口；

所述收发天线包括天线阵子、功率放大器和多工器低噪放模块。

2.根据权利要求1所述的北斗多卡集成通信系统，其特征在于，所述收发天线线缆为15-20米。

3.根据权利要求1所述的北斗多卡集成通信系统，其特征在于，所述基带板与ARM之间采用RS485串口通信连接。

4.根据权利要求1所述的北斗多卡集成通信系统，其特征在于，所述多卡控制装置设置有15-20张IC卡。

5.根据权利要求4所述的北斗多卡集成通信系统，其特征在于，所述多卡控制装置有5条地址线。

6.根据权利要求1所述的北斗多卡集成通信系统，其特征在于，所述显示装置包括5个数码管。

7.根据权利要求1所述的北斗多卡集成通信系统，其特征在于，所述多层电路板为6层PCB板，包括平面层和信号层，平面层与信号层用塑胶铆钉压合固定连接在一起。