CN210142197U - 一种低功耗gnss监测接收机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及GNSS接收机技术领域，GNSS接收机包括：电源、产品外壳、天线以及集成电路板。电源电性连接于集成电路板，位于产品外壳的外部；天线和集成电路板设于产品外壳内部，天线连接于集成电路板；电源包括：太阳能电池板、电池板；天线包括：通信天线和卫星天线；集成电路板主要包括：微处理器、通信模块、GNSS定位模块；微处理器分别与通信模块和GNSS定位模块电连接，将主机工作状态等数据发送至后台服务器。本实用新型是一种低功耗、小体积、低成本的接收机，可实时采集多个卫星导航系统数据，并将采集的卫星数据发送至后台服务器完成定位解算。

Description

一种低功耗GNSS监测接收机

技术领域

本实用新型涉及GNSS接收机技术领域，具体涉及一种低功耗监测GNSS接收机。

背景技术

GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)、俄罗斯格洛纳斯系统(GLONASS)和欧盟伽利略系统(Galileo)中国的BDS即北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统。

现有GNSS接收机通过其GNSS板卡捕获到按一定卫星高度仰角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的卫星信号进行变换、放大和处理，解译出卫星所发送的导航电文。

目前市场上的监测功能的GNSS接收机，以将GNSS接收机的主机工作状态通过GPRS或3G通信模块发送至监控服务器以实时监测GNSS接收机工作状态，可以使用户清晰了解GNSS接收机主机运行状况。但不能保证GNSS接收机持续保持在续航状态，必须依靠外部电源和有限的备用电源供电。

目前市场上虽有各式各样的GNSS接收机，但GNSS接收机的作用还仅仅局限于提供定位技术，且通信模式较单一，受环境和运营商影响较大，同时成本较高，稳定性较差。因此需要更合理的网络传输模块，来解决这一问题，保证通信安全稳定的传输，同时保证功能的完善。

目前市场上的GNSS定位模块较多是用GNSS OEM板卡，功耗大，体积大，多个GNSSOEM板卡组成GNSS接收导致造价贵。目前市场上远程设置GNSS接收机参数的的接收机很少，且可控制的参数十分有限。

综上所述，急需一种新型GNSS监测接收机以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

实用新型是一种低功耗、小体积、低成本的接收机，可实时采集多个卫星导航系统的数据，并将采集的卫星数据发送至后台服务器完成定位解算。具体技术方案如下：

一种低功耗GNSS监测接收机，包括电源1、产品外壳2、天线3以及集成电路板4；所述电源1电性连接于集成电路板4，电源1位于产品外壳2的外部；天线3和集成电路板4设于产品外壳2内部，天线3连接于集成电路板4；集成电路板4包括微处理器4.1、通信模块4.2和GNSS定位模块4.3；微处理器4.1分别与所述的通信模块4.2和GNSS定位模块4.3电连接；GNSS定位模块4.3支持中国北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统、伽利略卫星导航系统的一种或多种，或者GNSS定位模块是一种双频定位模块UbloxF9P；

接收机包括电压转换器和稳压器，电源(1)通过电压转换器与通信模块(4.2)连接；电源(1)通过稳压器分别与微处理器(4.1)和GNSS定位模块(4.3)连接。

优选地，电源1为太阳能电池板1.1、电池板1.2和外配电源中的至少一种。

优选地，电源1包括太阳能电池板1.1和电池板1.2；太阳能电池板1.1通过充电电路与电池板1.2连接。

优选地，电源1包括外配电源和电池板1.2，外配电源通过充电电路与电池板1.2天线3包括通信天线3.1和卫星天线3.2；通信天线3.1连接通信模块4.2；卫星天线3.2连接GNSS定位模块4.3。

优选地，通信模块4.2是一种具有全网通的SIM7600CE。

优选地，微处理器4.1是MCU；MCU的型号为STM32L476。

优选地，电池板1.2为一种容量30000MAH的定制工业级锂电池，太阳能电池板1.1功率为30W。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

1)本实用新型包括太阳能电池板、工业级锂电池以及外配电源共同作用持续为GNSS监测接收机供电。太阳能电池板或者锂电池或者外配电源可以直接给产品供电，或者太阳能电池板或者外配电源可以通过该电路给锂电池进行充电。多种供电模式，保证本实用新型持续续航。

本实用新型的GNSS定位模块支持卫星导航系统包括BDS、GPS、GLONASS、Galileo中的一种或多种且为双频信号输入；正常工作下其平均功耗约为90mA，仅仅为常规GNSS OEM板卡的1/8的功耗；同时，该模块的体积较常规GNSS OEM的体积减小10倍以上，非常便于硬件集成。

本实用新型微处理器通过通信模块与后台实现数据交流，能将GNSS定位模块传递过来的数据实时反馈给后台进行处理，发送GNSS接收机剩余电量、信号强弱给后台同时具有远程功能设置，后台通过控制微处理器能对GNSS接收机进行参数设置包括远程GNSS配置定位和解析参数功能、远程开启、停止、休眠功能、远程设置每日工作时段功能。

本实用新型产品实际约为常规的GNSS接收机功耗的1/8；体积约为常规接收机的的1/10；成本约为常规接收机的的1/3。因此，本实用新型体积小、成本低、功耗小。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型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实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型结构简化示意图；

图2是本实用新型整体结构框细化图。

其中，1、电源，1.1、太阳能电池板，1.2、电池板，2、产品外壳，3、天线，3.1、通信天线，3.2、卫星天线，4、集成电路板，4.1、微处理器，4.2、通信模块，4.3、GNSS定位模块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1、图2，本实用新型的整体结构包括：电源1、产品外壳2、天线3以及集成电路板4。由于变形监测常常处于野外环境，产品接入市电并不方便或者现实，为了尽量提高本产品的适用性，统一采用移动电源作为主要输入电源，同时支持接入市电。

1)电源1包括：太阳能电池板1.1、电池板1.2、外配电源。太阳能电池板1.1可实现太阳能转换为电能并直接给产品提供输入电源，同时，太阳能电池板1.1可以给电池板1.2进行充电；电池板1.2主要用于存储太阳能电池板1.1生产的电能以及在没有太阳能的情况下保证产品的供电；还可以通过外配电源接口接入市电。电池板1.2是一种工业级锂电池选用7.4V，容量30000mAH的定制工业级锂电池，体积为240mm*70mm*40mm。图1中的充电电路是实现了两个功能：保证了太阳能电池板1.1的电压可以直接给产品供电，同时，太阳能电池板1.1可以通过该电路给电池板1.2进行充电。

根据具体应用要求，通信模块4.2和GNSS定位模块4.3数据采样率设置为15s，本实用新型在完全没有太阳能电池板1.1工作的条件下，仅依靠配置的30000mAH的锂电池，其正常工作可以保证连续15天的续航。在配置有太阳能电池板1.1的情况下，低于20小时的正常光照可完成锂电池的100％充电。本实用新型所达到的续航指标远远高于现有的GNSS接收机，完全符合结构物的变形监测应用。

2)产品外壳2：产品结构内部起到支撑集成电路板4的作用，同时，对外有各类输入输出接口，包括太阳能电池板1.1供电接口、锂电池供电接口、外配电源接口和主机调试接口以及天线接口。结构正面包含有产品工作状态指示灯，显示内容有：充电中、充电完成、系统状态、通信状态、定位状态。作为整机的保户外壳，主要保障内部电路板的正常运行，防水防尘防电。同时，防止外界的信号干扰和外力的破坏。

3)天线3包括：通信天线3.1和卫星天线3.2。通信天线3.1主要是用于4G、3G等无线通信的信号搜索工作，通信天线由主天线和备用天线。卫星天线3.2主要是保证了产品可以实时接收北斗等其他卫星信号。

4)集成电路板4主要包括：微处理器4.1、通信模块4.2、GNSS定位模块4.3。微处理器4.1作为本实用新型的控制中心，可完成对锂电池、太阳能电池板1.1、通信模块4.2、GNSS定位模块4.3的高效管理工作。通信模块4.2主要完成将卫星数据实时发送至后台服务器以及接收后台发送的配置和调试信息。

微处理器4.1选用STM32L476。STM32L476具有高性能、低功耗的优秀特性，适合低功耗的设计需求。微处理器4.1与通信模块4.2、GNSS定位模块4.3电连接，将GNSS接收机的主机工作状态包括剩余电量、通信信号强弱、太阳能电池板1.1的输入电压和GNSS定位模块4.3数据通过通信模块发送至后台服务器。同时本实用新型具有远程功能设置，后台通过通信模块传递数据至微处理器，能对GNSS接收机进行参数进行设置，包括对本实用新型设备进行重启、恢复出厂设置以及设置GNSS定位模块4.3的工作参数和解析参数，设置包括采用率的设置、导航系统的选择、工作频率的选择等；远程进行开启、停止、休眠功能、远程设置每日工作时段功能。另外在其休眠状态时，本实用新型设备功耗低于10mA。

通信模块4.2选用具有全网通的SIM7600CE。SIM7600CE是一款SMT封装的模块，支持TE-TDD或LTE-FDD或HSPA+或TD-SCDMA或EVDO或GSM或GPRS或EDGE等频段,支持LTE CAT4(下行速度为150Mbps)。其性能稳定，外观小巧，性价比高，可以低功耗实现SMS和数据信息的传输，可以选择最优网络进行数据传输。尺寸为30*30*2.9mm。

GNSS定位模块4.3是本实用新型的核心模块，即完成对各种适用卫星信号的接收和解析，并输出原始卫星观测数据。GNSS定位模块4.3选用瑞士Ublox芯片公司全新一代GNSS高精度双频定位模块Ublox F9P。该模块支持多卫星导航系统(BDS、GPS、GLONASS、Galileo)且为双频信号输入。要求输入电压3.8V，正常工作下其平均功耗约为90mA，仅仅为常规GNSS OEM板卡的1/8的功耗。同时，该模块的体积较常规GNSS OEM的体积减小10倍以上，非常便于硬件集成。GNSS高精度双频定位模块Ublox F9P是一种低功耗、低成本的定位模块。

锂电池、太阳能电池板1.1的输入电压与通信模块3.1、GNSS定位模块4.3的输入电压不一致，因此，通过DC-DC变换器、LDC进行降压、稳压，防止电压过载或则过低。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低功耗GNSS监测接收机，其特征在于，包括电源(1)、产品外壳(2)、天线(3)以及集成电路板(4)；所述电源(1)电性连接于集成电路板(4)，电源(1)位于产品外壳(2)的外部；天线(3)和集成电路板(4)设于产品外壳(2)内部，天线(3)连接于集成电路板(4)；

所述集成电路板(4)包括微处理器(4.1)、通信模块(4.2)和GNSS定位模块(4.3)；微处理器(4.1)分别与所述的通信模块(4.2)和GNSS定位模块(4.3)电连接；

所述GNSS定位模块(4.3)支持中国北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统、伽利略卫星导航系统的一种或多种，或者GNSS定位模块是一种双频定位模块UbloxF9P；

接收机包括电压转换器和稳压器，电源(1)通过电压转换器与通信模块(4.2)连接；电源(1)通过稳压器分别与微处理器(4.1)和GNSS定位模块(4.3)连接。

2.根据权利要求1所述的低功耗GNSS监测接收机，其特征在于，所述电源(1)为太阳能电池板(1.1)、电池板(1.2)和外配电源中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的低功耗GNSS监测接收机，其特征在于，所述电源(1)包括太阳能电池板(1.1)和电池板(1.2)；太阳能电池板(1.1)通过充电电路与电池板(1.2)连接。

4.根据权利要求1所述的低功耗GNSS监测接收机，其特征在于，所述电源(1)包括外配电源和电池板(1.2)，外配电源通过充电电路与电池板(1.2)连接。

5.根据权利要求1所述的低功耗GNSS监测接收机，其特征在于，所述天线(3)包括通信天线(3.1)和卫星天线(3.2)；通信天线(3.1)连接通信模块(4.2)；卫星天线(3.2)连接GNSS定位模块(4.3)。

6.根据权利要求1所述的低功耗GNSS监测接收机，其特征在于，所述通信模块(4.2)是一种具有全网通的SIM7600CE。

7.根据权利要求1所述的低功耗GNSS监测接收机，其特征在于，所述微处理器(4.1)是MCU；MCU的型号为STM32L476。

8.根据权利要求2所述的低功耗GNSS监测接收机，其特征在于，电池板(1.2)为一种容量30000MAH的定制工业级锂电池，太阳能电池板(1.1)功率为30W。

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