CN212231504U - 一种基于北斗短报文的智能手机 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于智能设备技术改进领域，提供了一种基于北斗短报文的智能手机，包括手机壳体，设于所述手机壳内的智能手机系统，智能手机系统包括显示屏、中央处理器、数据网络模块、WIFI模块、北斗短报文模块、通信模块及SIM卡模块，所述北斗短报文模块通信连接所述SIM卡模块，所述北斗短报文模块通信连接所述通信模块，所述通信模块连接所述中央处理器双向通信，所述中央处理器输出端连接所述显示屏输入端，所述中央处理器通信连接所述数据网络模块，所述中央处理器通信连接所述WIFI模块。该智能手机的结构简单，利用北斗卫星短报文实现了灾难情况也能够进行报文短信进行收发信息。

Description

一种基于北斗短报文的智能手机

技术领域

本实用新型属于智能设备技术改进领域，尤其涉及一种基于北斗短报文的智能手机。

背景技术

中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统。继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统(BDS)和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。

“北斗（BDS）”作为我国自主研制的卫星导航定位系统，“北斗（BDS）”打破了我国没有导航卫星的记录、开启了我国导航与定位服务产业的新领域，向世界宣布了我国在新科技领域有着卓越的成绩并且推动我国地理信息产业的发展。随着北斗产业的不断发展，越来越多的领域引进了北斗设备。与世界上其他几个大的导航定位设备相比，北斗卫星具有双向定位通讯功能，所以北斗终端可以直接通过卫星对外发送消息，无需借助其他途径，比如GPS则没有通讯功能。

目前而言，市场上还未有研发出北斗短报文与智能手机相结合的产品，就智能手机成为电子产品市场的平民化的主宰者，只有将北斗短报文功能结合到智能手机中，方可实现平民化。将北斗短报文推广并且运用到生活中，是作为全民进步的一个标识。

实用新型内容

在当前生活中总会有出现一些临时突发事件，或者说是随着人类对大自然的探索越来越深入，海上、野外、沙漠、甚至于航空，都有着人类探索的踪迹，然而现有的国外导航系统功能与现有的智能化手机结合并不能在特殊环境下起到对人类的指引。北斗导航系统的北斗一代的两颗静止轨道卫星可以和通信卫星一样能完成通信任务。区别于世界上的其他几大导航定位系统，通信功能是北斗定位系统的特色功能。但是北斗的主要任务是定位导航，通信的信道资源就很少，它无法完成实时的语音通话，只能完成数据量较少的短信功能。因此设计一款智能手机与北斗短报文功能相结合的产品来辅助人类探索解密大自然，并且能够广泛运用于生活中。该集成北斗短报文功能的智能手机是专门为数据传输而研制的机型，在应急救援、抢险救灾、森林巡检、边防巡逻等诸多行业提供北斗定位和短报文通信服务。

本实用新型的目的在于提供一种基于北斗短报文的智能手机，旨在解决上述的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种基于北斗短报文的智能手机，所述基于北斗短报文的智能手机包括手机壳体，设于所述手机壳内的智能手机系统，智能手机系统包括显示屏、中央处理器、数据网络模块、WIFI模块、北斗短报文模块、通信模块及SIM卡模块，所述北斗短报文模块通信连接所述SIM卡模块，所述北斗短报文模块通信连接所述通信模块，所述通信模块连接所述中央处理器双向通信，所述中央处理器输出端连接所述显示屏输入端，所述中央处理器通信连接所述数据网络模块，所述中央处理器通信连接所述WIFI模块。

本实用新型的进一步技术方案是：所述北斗短报文模块内设有天线切换单元、天线检测单元及RDSS收发射频芯片，所述天线检测单元的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述天线切换单元的输入端连接所述中央处理器的输出端，所述RDSS收发射频芯片通信连接所述通信模块，所述RDSS收发射频芯片连接所述SIM卡模块。

本实用新型的进一步技术方案是：所述RDSS收发射频芯片通过串口通信连接所述通信模块。

本实用新型的进一步技术方案是：所述RDSS收发射频芯片的IC_VCC3.3V脚电性连接所述SIM卡模块，所述RDSS收发射频芯片的IC_SCLK脚通过时钟信号连接所述SIM卡模块，所述RDSS收发射频芯片的IC_SRSTN脚通过复位信号连接所述SIM卡模块，所述RDSS收发射频芯片的IC_SD脚通过数据通信连接所述SIM卡模块。

本实用新型的进一步技术方案是：所述基于北斗短报文的智能手机还包括设于主板上的串口电路，所述串口电路采用的MAX3232芯片。

本实用新型的有益效果是：该智能手机的结构简单，利用北斗卫星短报文实现了灾难情况也能够进行报文短信进行收发信息，该北斗短报文的手机适应于海上、沙漠、野外、甚至于航空等恶劣环境，该手机的设计不仅留有以往手机的防水、防震、防腐蚀等功能。还兼备了在没有运营商基站信号的情况下，通过北斗短报文进行通讯联系。目前已经在气象、渔业船位监控和救援系统、海上和空中接触，边境巡逻，单兵对讲，反恐安全，抗险救灾，保密通信，野外作业，野外探险等中使用，并且在有线和无线保密呼叫中得到广泛应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的移动终端集成北斗短报文模块的结构示意框图。

图2是本实用新型实施例提供的北斗模块外接电路示意图。

图3是本实用新型实施例提供的SIM卡电路的示意图。

图4是本实用新型实施例提供的基带电源电路的示意图。

图5是本实用新型实施例提供的双路PA电路的示意图。

图6是本实用新型实施例提供的手机主板串口电路图。

图7是本实用新型实施例提供的移动终端通过北斗卫星以短报文通信示意图。

具体实施方式

图1示出了本实用新型提供的基于北斗短报文的智能手机，所述基于北斗短报文的智能手机包括手机壳体，设于所述手机壳内的智能手机系统，智能手机系统包括显示屏、中央处理器、数据网络模块、WIFI模块、北斗短报文模块、通信模块及SIM卡模块，所述北斗短报文模块通信连接所述SIM卡模块，所述北斗短报文模块通信连接所述通信模块，所述通信模块连接所述中央处理器双向通信，所述中央处理器输出端连接所述显示屏输入端，所述中央处理器通信连接所述数据网络模块，所述中央处理器通信连接所述WIFI模块。

所述北斗短报文模块内设有天线切换单元、天线检测单元及RDSS收发射频芯片，所述天线检测单元的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述天线切换单元的输入端连接所述中央处理器的输出端，所述RDSS收发射频芯片通信连接所述通信模块，所述RDSS收发射频芯片连接所述SIM卡模块。

所述RDSS收发射频芯片通过串口通信连接所述通信模块。

所述RDSS收发射频芯片的IC_VCC3.3V脚电性连接所述SIM卡模块，所述RDSS收发射频芯片的IC_SCLK脚通过时钟信号连接所述SIM卡模块，所述RDSS收发射频芯片的IC_SRSTN脚通过复位信号连接所述SIM卡模块，所述RDSS收发射频芯片的IC_SD脚通过数据通信连接所述SIM卡模块。

所述基于北斗短报文的智能手机还包括设于主板上的串口电路，所述串口电路采用的MAX3232芯片。

智能手机集成了北斗短报文模块，从而具备北斗短报文通信功能。采用天线收发、模块、核心主板一体化的设计思路。北斗短报文模块采用北斗RDSS四合一模块，集成了RDSS收发射频芯片、功放芯片、基带芯片，PA电路（5W）及LNA电路。模块通过外接SIM卡及无源天线实现北斗一号的短报文通信功能和定位导航功能。模块中的低噪放电路可对RX端口输入的射频信号进行滤波放大，无需外置LAN及滤波器。直接通过对RX端口连接无源天线接收RDSS信号。北斗模块外接电路设计原理，如图2所示。

该北斗模块外接电路是北斗短报文的典型应用,模块基带电路支持4.0和2.1协议，模块实时高，精度定位，精度测速。通过北斗卫星导航系统实现位置通报和双向收发短信。如图2所示，其中SIM卡和北斗模块的RDSS收发射频芯片相连接。在短报文通信过程中，SIM卡卡号即为北斗短报文模块卡号，发送方会将短报文信息发送给对应卡号的北斗终端。北斗终端接收短报文的速度取决于发送方使用的北斗SIM 卡的通信频度，如果同时收到多条转发北斗的短信，那么这些短信需通过排队的方式，根据用户卡的频度要求，逐一发送出去。下面介绍各个电路模块的设计原理及功能。

SIM卡电路，如图3所示，其中SIM卡和北斗模块的RDSS收发射频芯片相连接。在短报文通信过程中，SIM卡卡号即为北斗短报文模块卡号，发送方会将短报文信息发送给对应卡号的北斗终端。北斗终端接收短报文的速度取决于发送方使用的北斗SIM 卡的通信频度，如果同时收到多条转发北斗的短信，那么这些短信需通过排队的方式，根据用户卡的频度要求，逐一发送出去。北斗模块与SIM卡相连的芯片引脚及功能如下：

1）IC_VCC引脚给SIM卡供电，供电电压为3.5V。

2）IC_CLK：SIM 卡信号接口，时钟信号 CLK。

3）IC_SRSTN：SIM 卡信号接口，复位信号 RST。

4）IC_SD：SIM 卡信号接口，数据信号 DATA。

基带电源电路，如图4所示。1) D-CAP2模式控制，650kHZ开关频率；2）低关断电流（低于10uA）；3）基带电源电路输入电压范围为4.5V至11V，输出电压范围为0.76V至7V（由公式Vout=0.765*(1+R30/R29)=4.15V计算出）。

双路PA电路，如图5所示。为了北斗模块能接收到更强的卫星信号，模块需要外接天线，模块具有天线检测和切换功能，天线采用有源连接，供电电压为5V，通过双路PA电路，天线的发射功率能够达到5W，功放瞬间电流可以达到3.5A以上。卫星信号强度得到了有效的提高。

主板串口电路

智能手机主板上集成的串口电路采用MAX3232芯片，通过串口与北斗短报文模块通信，串口电路设计图如图6所示：

MAX3232的供电电压为+3.3v，电路中的电容值在MAX3232芯片手册上都为0.1uf。其中：4、5脚之间加10nf贴片电容，2、6脚之间2个电容值为1uf，14脚TXD、13脚RXD分别为数据的发送、接收端。

与北斗短报文模块通信时，MAX3232串口的TXD和模块RX相连，RXD和模块TX相连，VCC供电3.3V，GND接地。北斗短报文模块具有URAT0和UART1两个串口，其中UART1默认关闭，UART0默认打开。串口采用非同步传输，通信过程中串口设置如下：

1）串口电平为TTL3.3V，数据传送速率默认为115200bit/s。

2）1bit开始位。

3）8bit数据位（数据遵循最低有效位优先的规则）。

4）1bit停止位。

5）无校验位。

将模块集成到智能手机后，手机可以直接给模块供电，手机直接通过串口和模块连接相比以往的手机通过蓝牙和模块连接的方式通信更加稳定，快速，携带方便，为大众化应用提供了方便。以下简述智能手机集成北斗短报文模块的技术原理，设计原理图如图1所示；

我们都了解，智能手机功能众多，其中单通信方式就有数据网络，WiFi，蓝牙等。

所有的这些通信方式都受距离或基站信号覆盖范围的影响。而集成北斗短报文模块的智能手机只要在北斗一号卫星覆盖的范围内都可以进行双向通信。图2提供本智能手机集成北斗模块的整体方案。下面给出相应的步骤实现：

1）打开短报文APP，设置手机主板和北斗短报文模块之间串口的传输速率，传输速率以模块为准，一般默认为115200bit/s，设置发送和接收数据的文本格式。也可以设置成定时自动发送功能。

2）在短报文APP上编辑短报文信息，短报文长度不超过140个字节。数据可以选择两种数据类型。一种是通常汉字通信采用的ASCII 码的方式，另一种为BCD 码方式。

3）点击发送，智能手机通过串口将短报文信息下发到短报文模块，短报文模块对短报文进行加密处理后通过无源天线转发给北斗一号卫星。

4）同理，接收时，北斗一号卫星将发送方的短报文信息发送给指定SIM卡卡号的智能手机北斗短报文模块，通过北斗模块的解析，最终可将通信信息和发送方的位置信息在显示屏上显示。接收机也可设置自动反馈功能。

如图7所示，手机A和手机B都集成了北斗短报文模块，在普通移动通讯信号不能覆盖的情况下，手机A和手机B可以以短报文的形式通过北斗一号和地面控制中心的处理进行双向紧急通讯。

手机端发送短报文时，当前位置信息可以同时发送给平台或其他终端，平台及终端能解析和显示发送方的经纬度。接收到通知信息时，根据设定给出声、光或符号提示，实时显示通讯时间、发信地址和通信报文。从而为边境巡逻，单兵对讲，反恐安全，抗险救灾，保密通信，野外作业，野外探险等中使用，也可应用于有线和无线保密呼叫。移动终端北斗短报文通信原理，如图1所示：

由于北斗一号卫星信号在室内是不可见的，因此室内不可实施。但只要在空旷的地带，沙漠、海洋以及丛林可见蓝天的地方都可与北斗一号建立联系。因此为野外作业和荒野求生提供了有利的保障。

1.手机A和手机B通信的实施过程如下：

1)手机A和手机B最好应处在空旷地带，周围无建筑物遮挡。

2)手机A首先将包含接收方ID号和通讯内容的通讯申请信号加密后通过卫星转发入站;

4)地面中心站接收到通讯申请信号后，经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中，经卫星广播给用户;

3)手机B接收出站信号，解调解密出站电文，完成一次通讯。与定位功能相似，短报文通讯的传输时延约为0.5秒，通讯的最高频率也是1秒一次。

2.北斗短报文紧急救援：

北斗短报文提供了紧急通道，此通道无时间限制，可以按照设定的时间间隔， 不断发出求救信息。但是此求救信息会消耗普通短报文的时间。

比如，正常一条短报文直接的时间间隔是1 分钟。如果连续发送5 条紧急求救信息，将消耗用户机5 分钟的时间，此5 分钟内用户机将无法发出任何短报文。

紧急救援的短报文发送提供设备按钮或者软件按钮，以最简便快捷的方式提供给用户，以便紧急情况下使用。

该北斗短报文的手机适应于海上、沙漠、野外、甚至于航空等恶劣环境，该手机的设计不仅留有以往手机的防水、防震、防腐蚀等功能。还兼备了在没有运营商基站信号的情况下，通过北斗短报文进行通讯联系。目前已经在气象、渔业船位监控和救援系统、海上和空中接触，边境巡逻，单兵对讲，反恐安全，抗险救灾，保密通信，野外作业，野外探险等中使用，并且在有线和无线保密呼叫中得到广泛应用。

比如大地震，地震后所有的有线系统都可能失去功能，而北斗系统作为一个卫星监视系统既可以有及时的位置报告，又可通信，比如海啸，实际上是由地震引起的，北斗此时也起到了极大的作用，不仅可以及时地发送位置和与位置有关的相关信息，还可通过北斗短报文把信息发送给有关部门。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于北斗短报文的智能手机，其特征在于：所述基于北斗短报文的智能手机包括手机壳体，设于所述手机壳内的智能手机系统，智能手机系统包括显示屏、中央处理器、数据网络模块、WIFI模块、北斗短报文模块、通信模块及SIM卡模块，所述北斗短报文模块通信连接所述SIM卡模块，所述北斗短报文模块通信连接所述通信模块，所述通信模块连接所述中央处理器双向通信，所述中央处理器输出端连接所述显示屏输入端，所述中央处理器通信连接所述数据网络模块，所述中央处理器通信连接所述WIFI模块。

2.根据权利要求1所述的基于北斗短报文的智能手机，其特征在于，所述北斗短报文模块内设有天线切换单元、天线检测单元及RDSS收发射频芯片，所述天线检测单元的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述天线切换单元的输入端连接所述中央处理器的输出端，所述RDSS收发射频芯片通信连接所述通信模块，所述RDSS收发射频芯片连接所述SIM卡模块。

3.根据权利要求2所述的基于北斗短报文的智能手机，其特征在于，所述RDSS收发射频芯片通过串口通信连接所述通信模块。

4.根据权利要求3所述的基于北斗短报文的智能手机，其特征在于，所述RDSS收发射频芯片的IC_VCC3.3V脚电性连接所述SIM卡模块，所述RDSS收发射频芯片的IC_SCLK脚通过时钟信号连接所述SIM卡模块，所述RDSS收发射频芯片的IC_SRSTN脚通过复位信号连接所述SIM卡模块，所述RDSS收发射频芯片的IC_SD脚通过数据通信连接所述SIM卡模块。

5.根据权利要求4所述的基于北斗短报文的智能手机，其特征在于，所述基于北斗短报文的智能手机还包括设于主板上的串口电路，所述串口电路采用的MAX3232芯片。

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