CN211184256U - 一种车载多链路应急通信终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车载多链路应急通信终端，属于应急通信领域。该终端包括主处理器、内存模块、存储模块、通信模块、通信天线、电源模块、多个开关、多个通信接口和数据接口；通信模块包括卫星通信模块、WIFI模块、北斗定位通信一体化模块和多个全网通无线通信模块；通信天线包括实时追踪卫星通信天线、WIFI天线、北斗卫星天线和多个移动网络天线。本实用新型通过集成多类通信模块替代路由器集成方式，减小终端体积，降低设备能耗，不仅支持接入多家运营商移动通信网络和卫星通信网络，也支持北斗卫星系统通信链路的接入。通过物理控制开关与内置软件的配合实现设备中通信链路的动态切换和调度。

Description

一种车载多链路应急通信终端

技术领域

本实用新型属于应急通信领域，涉及一种支持移动及卫星通信网络的车载多链路应急通信终端。

背景技术

车载应急系统因其移动性和便利性，是应急环境下的一种常用系统，其中稳定可靠的通信是车载应急系统正常运行的关键。但应急环境中单一的通信链路往往不能完全保障数据的有效传输。4G/5G等公共移动通信技术虽然网络质量较好，带宽较大，但需要预先在地面架设基站，信号容易受到阻挡。卫星通信网络信号覆盖盲点较少，但通信时延长，资费较高。北斗卫星系统可提供快速定位与短报文通信，可靠性高，保密性好，但传输速率相对较低。所以车载应急系统中往往需要同时联通多条通信链路作为冗余备份。然而不同通信终端在接口、技术等方面均有一定差异，如果同时接入车载应急系统，不仅增加接口数量类型，也增加了链路维护和切换的难度。

针对多链路通信，现有车载应急系统中主要采用集成的终端技术方案，包括：一体化通信终端方案与路由器组装方案，但存在一定的缺陷，具体为：

1)一体化通信终端在车内有限空间内安装布线方便，易于使用，但现有一体化设备往往仅支持双路移动通信网络或单路移动通信与单路卫星通信网络，无法支持三路及以上通信链路同时工作。

2)路由器组装方案通过路由器或交换机将多个不同类型通信终端相互连接，支持多链路同时工作，但通信设备间相互独立，需要额外通过软件进行链路切换调度，不利于应急通信系统的迅速搭建。同时安装多个通信终端一方面占用大量车内空间，另一方面布线、供电等也较难配置，不利于系统的稳定和持久运行。

针对车载应急系统的通信需求，目前亟需一种体积小、能耗低、易安装的一体化多链路通信终端，不仅支持移动网络、卫星网络等公共通信链路接入，也支持北斗系统等应急通信链路，并提供统一的常用接入端口。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种车载多链路应急通信终端，用于保障车载应急系统通信可靠性，为系统提供多通信链路备份机制。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种车载多链路应急通信终端，如图1所示，包括主处理器、内存模块、存储模块、通信模块、通信天线、电源模块、n+2个开关、3个通信接口和1个数据接口，其中n≥3；

所述通信天线连接通信模块，用于接收移动通信网络信号和卫星信号；

所述通信模块与主处理器连接，提供多条通信链路和无线访问功能；

所述主处理器运行嵌入式处理软件，用于提供各链路数据的解析、处理、封装以及传输功能；

所述内存模块与主处理器连接，用于为主处理器处理各类数据提供临时存储空间；

所述存储模块与主处理器连接，用于存储通信链路数据及其他类别数据信息；

所述主处理器分别与n+2个开关连接，接收多个开关提供的信号量，控制开关对应的通信模块数据收发，进而控制对应通信链路的联通性；

所述通信接口与主处理器连接，供需要有线通信或需要离线传输数据的应急设备接入，包含网口、串口、USB等不同类型接口；

所述数据接口与北斗定位通信一体化模块连接，用于车载环境中定位和速度信息输出，不进行网络数据传输；

所述电源模块用于接收12V电源输入，进行电压转换后，提供5V输出电压，为通信终端需要供电的各模块提供电源。

进一步，所述通信模块包括卫星通信模块、WIFI模块、北斗定位通信一体化模块和n个全网通无线通信模块；

所述全网通无线通信模块与移动网络天线对应连接，用于接入不同运营商提供的4G/5G等移动通信网络；每个全网通无线通信模块均连接主处理器，用于提供1条独立工作的通信链路；

所述卫星通信模块与卫星网络天线连接，用于处理特定通信卫星信号，将卫星信号转换为信息数据；所述卫星通信模块与主处理器连接，提供1条独立工作的通信链路；

所述北斗定位通信一体化模块与北斗卫星天线相连，用于对收发的北斗卫星信号进行解析及封装处理，提供标准格式的北斗短报文消息；同时通过对信号进行跟踪、处理和量测，计算获取终端所在位置和速度等信息；所述北斗定位通信一体化模块与主处理器相连，提供1条短报文通信链路；

所述WIFI模块与WIFI天线连接，用于提供无线连接功能，为通信的车载系统设备提供无线网络接入。

更进一步，所述主处理器及其运行软件负责通信模块以及通信接口之间的数据解析、封装以及转发；通过连接除WIFI模块外的通信模块收发外部系统数据；通过连接WIFI模块收发无线接入的其他应急设备数据；通过连接通信接口收发有线接入的其他应急设备数据。

更进一步，所述主处理器及其软件实现n+2个开关与通信模块的逻辑对应关系；第1到n个开关与n个全网通无线通信模块一一对应；第n+1开关与卫星通信模块对应；第n+2个开关与北斗定位通信一体化模块对应。

更进一步，根据主处理器的型号不同，WIFI模块嵌入主处理器中或独立存在，均与主处理器相连。

进一步，所述通信天线包括实时追踪卫星通信天线、WIFI天线、北斗卫星天线和n个移动网络天线；

所述n个移动网络天线：用于收发不同运营商提供的4G/5G等移动通信网络信号；

所述实时追踪卫星通信天线：用于收发通信卫星系统所提供的卫星移动网络信号，在车辆行驶过程中实时追踪卫星信号；

所述WIFI天线：用于增强通信终端提供的无线网络信号；

所述北斗卫星天线：用于收发北斗卫星系统所提供的卫星信号。

更进一步，所述北斗卫星天线包含用户卡，用于接入北斗卫星系统的用户身份认证。

进一步，所述终端还包括风扇，为通信终端中的各模块提供散热。

进一步，所述终端还包括n张SIM卡，用于不同运营商提供的移动通信网络用户认证。每张SIM卡i对应移动网络通信天线i。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出一种车载多链路通信终端，通过集成多类通信模块替代路由器集成方法，减小终端体积，降低设备能耗，不仅支持接入多家运营商移动通信网络和卫星通信网络，也支持北斗卫星系统通信链路的接入。通过物理控制开关与内置软件的配合实现设备中的通信链路的动态切换和调度。具体包括：

1)提供多个移动通信网络、卫星通信网络和北斗通信系统备份的通信机制，提高车载应急系统的传输稳定性；考虑车辆行驶状态下的应用场景，采用手动/自动结合的链路切换方式和可实时追踪卫星的通信天线提高车载系统便捷性。

2)采用定制化的模块设计，体积小，能耗低，可避免设备组装中的布线安装、供电繁琐等问题。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型所述应急通信终端的整体架构示意图；

图2为本实施例中应急通信终端的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1～图2，图1为一种车载多链路应急通信终端，包括主处理器、内存模块、存储模块、n个全网通无线通信模块、卫星通信模块、WIFI模块、北斗定位通信一体化模块、电源模块、n个移动网络天线、卫星网络天线、北斗卫星天线及SIM卡等，同时还包括风扇、若干开关与通信接口。

本实用新型优选一种实施例，以n＝3为例，如图2所示，所有模块均部署在一张核心板中，其中移动网络选择4G/5G网络，运营商选择移动、联通以及电信。根据通信带宽的需求和费用的限制，通信卫星网络系统选择海事或天通卫星系统。

4G/5G网络天线1～3是移动网络天线，用于收发不同运营商提供的4G/5G等网络信号。

移动、联通以及电信SIM卡用于三家不同运营商提供的4G/5G网络用户认证，保障不同区域所有公共移动通信网络均可使用。

全网通无线通信模块1～3选择支持GSM、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE、FDD-LTE等协议的模块。通过ANT口1～3分别与4G/5G网络天线1～3相连，天线连接采用SMA接口；通过预留SIM卡槽1～3同时分别插入移动、联通或电信SIM卡，用于接入不同运营商提供的4G/5G等移动通信网络。每个通信模块通过串口与主处理器相连，可提供1条独立工作的通信链路。

实时追踪卫星通信天线用于收发海事或天通卫星系统所提供的卫星移动网络信号，可在车辆行驶过程中实时追踪卫星信号。

卫星通信模块选择海事/天通卫星通信模块，连接卫星网络天线，处理海事/天通卫星信号，将卫星信号转换为信息数据，提供1条独立工作的通信链路。海事/天通卫星通信模块通过串口与主处理器相连。

北斗卫星天线用于收发北斗卫星系统所提供的卫星信号，包含用户卡，用于接入北斗卫星系统的用户身份认证。

北斗一体化通信模块连接北斗卫星天线，对收发的北斗卫星信号进行解析及封装处理，提供标准格式的北斗短报文消息，还可以通过对信号进行跟踪、处理和量测，计算获取终端所在位置、速度等信息。北斗一体化通信终端通过RS232格式串口1将短报文信息及其他所需信息传输至主处理器，通过RS232格式串口2将位置、速度信息直接输出。

WIFI天线用于增强通信终端提供的无线网络信号。

WIFI模块连接WIFI天线，对需要通信的其他车载系统设备提供无线连接功能。根据主处理器选型，本实施例中WIFI模块独立设置，通过USB接口连接到主处理器。

主处理器可选用瑞芯微RK33系列芯片，具有高性能、低功耗等特点，针对嵌入式应用设计，可安装Linux操作系统。考虑到数据接口及处理能力，本实施例中可选用瑞芯微RK3399芯片，搭载专用嵌入式软件，一方面与全网通无线通信模块、海事/天通卫星通信模块、北斗定位通信一体化模块相连，获取外部数据，另一方面与WIFI模块和通信接口相连，获取车载应急系统内部待传输数据。同时连接若干开关，可手动设置通信链路是否启用。通过连接外设如屏幕、主机等提供用户对通信链路的预设置功能。在数据接收过程中，主处理器根据预置软件设置，从已启用的无线通信模块、卫星通信模块或北斗定位通信一体化模块端口中获取传输数据，并发送到相应通信接口或WIFI模块。数据发送过程类似，主处理器从通信接口或WIFI模块中获取待发送数据，根据开关定义的已启用通信链路或处理器计算的最优通信链路，将数据推送到相应通信模块。

内存模块采用SRAM，用于为主处理器处理各类数据提供临时存储空间。

存储模块采用Nand Flash，用于存储通信链路数据及其他类别数据信息。

开关1～5与主处理器相连，用于启用并控制通信模块。开关1～3与全网通无线通信模块1～3一一对应，开关打开则该模块启用，通信链路可用；开关关闭则该模块不启用，通信链路关闭。开关4对应海事/天通卫星通信模块，控制卫星通信模块是否启用。开关5对应北斗一体化通信终端，控制北斗通信模块是否启用。模块启用及停用操作在主处理器中完成。

通信接口1～3为终端对外提供的接口，供需要有线通信或需要离线传输数据的应急设备或其他设备接入。其中通信接口1为RJ45格式网口，在本实施例中连接需要通信的外部摄像头，也可以通过连接交换机接入多个设备。通信接口2为RS232格式串口。通信接口3为USB接口，在本实施例中连接触摸屏外设，为用户提供主处理器中的系统显示，提供可视化通信链路配置。需要无线通信的应急设备通过WIFI连接到该通信终端。

数据接口1与北斗定位通信一体化模块相连，用于车载环境中定位、速度信息输出，不进行网络数据传输。

电源模块通过电源接口接收12V电源输入，进行电压转换后，提供5V输出电压，为无线通信模块、卫星通信模块、北斗模块、WIFI模块以及风扇等进行供电。

风扇为通信终端中的各模块以及电源提供散热。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种车载多链路应急通信终端，其特征在于，该终端包括主处理器、内存模块、存储模块、通信模块、通信天线、电源模块、n+2个开关、多个通信接口和数据接口，其中n≥3；

所述通信天线连接通信模块，用于接收移动通信网络信号和卫星信号；

所述通信模块与主处理器连接，提供多条通信链路和无线访问功能；

所述主处理器运行嵌入式处理软件，用于提供各链路数据的解析、处理、封装以及传输功能；

所述内存模块与主处理器连接，用于为主处理器处理各类数据提供临时存储空间；

所述存储模块与主处理器连接，用于存储通信链路数据及其他类别数据信息；

所述主处理器分别与n+2个开关连接，接收多个开关提供的信号量，控制开关对应的通信模块数据收发，进而控制对应通信链路的联通性；

所述通信接口与主处理器连接，供需要有线通信或需要离线传输数据的应急设备接入；

所述数据接口与北斗定位通信一体化模块连接，用于车载环境中定位和速度信息输出；

所述电源模块用于接收12V电源输入，进行电压转换后，提供5V输出电压，为通信终端需要供电的各模块提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种车载多链路应急通信终端，其特征在于，所述通信模块包括卫星通信模块、WIFI模块、北斗定位通信一体化模块和n个全网通无线通信模块；

所述全网通无线通信模块与移动网络天线对应连接，用于接入不同运营商提供的移动通信网络；每个全网通无线通信模块均连接主处理器，用于提供1条独立工作的通信链路；

所述卫星通信模块与卫星网络天线连接，用于处理特定通信卫星信号，将卫星信号转换为信息数据；所述卫星通信模块与主处理器连接，提供1条独立工作的通信链路；

所述北斗定位通信一体化模块与北斗卫星天线相连，用于对收发的北斗卫星信号进行解析及封装处理，提供标准格式的北斗短报文消息；同时通过对信号进行跟踪、处理和量测，计算获取终端所在位置和速度；所述北斗定位通信一体化模块与主处理器相连，用于提供1条短报文通信链路；

所述WIFI模块与WIFI天线连接，用于提供无线连接功能，为通信的车载系统设备提供无线网络接入。

3.根据权利要求2所述的一种车载多链路应急通信终端，其特征在于，所述主处理器及其运行软件负责通信模块以及通信接口之间的数据解析、封装以及转发，通过连接除WIFI模块外的通信模块收发外部系统数据，通过连接WIFI模块收发无线接入的其他应急设备数据，通过连接通信接口收发有线接入的其他应急设备数据。

4.根据权利要求2所述的一种车载多链路应急通信终端，其特征在于，所述主处理器及其软件实现n+2个开关与通信模块的逻辑对应关系；第1到n个开关与n个全网通无线通信模块一一对应；第n+1开关与卫星通信模块对应；第n+2个开关与北斗定位通信一体化模块对应。

5.根据权利要求2所述的一种车载多链路应急通信终端，其特征在于，根据主处理器的型号不同，WIFI模块嵌入主处理器中或独立存在，均与主处理器相连。

6.根据权利要求1所述的一种车载多链路应急通信终端，其特征在于，所述通信天线包括实时追踪卫星通信天线、WIFI天线、北斗卫星天线和n个移动网络天线；

所述n个移动网络天线：用于收发不同运营商提供的移动通信网络信号；

所述实时追踪卫星通信天线：用于收发通信卫星系统所提供的卫星移动网络信号，在车辆行驶过程中实时追踪卫星信号；

所述WIFI天线：用于增强通信终端提供的无线网络信号；

所述北斗卫星天线：用于收发北斗卫星系统所提供的卫星信号。

7.根据权利要求6所述的一种车载多链路应急通信终端，其特征在于，所述北斗卫星天线包含用户卡，用于接入北斗卫星系统的用户身份认证。

8.根据权利要求1所述的一种车载多链路应急通信终端，其特征在于，所述终端还包括风扇，为通信终端中的各模块提供散热。

9.根据权利要求1所述的一种车载多链路应急通信终端，其特征在于，所述终端还包括多张SIM卡，用于不同运营商提供的移动通信网络用户认证；每张SIM卡对应一个移动网络通信天线。

10.根据权利要求1所述的一种车载多链路应急通信终端，其特征在于，所述通信接口包含网口、串口或USB接口。

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