CN213275973U - 基于行云卫星的集装箱实时定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于行云卫星的集装箱实时定位装置，底座，以及罩在底座上的通风罩，所述底座和通风罩形成的空腔内安装PCB主板；所述PCB主板上集成了控制单元、行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB‑IOT模块，所述控制单元分别与行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB‑IOT模块连接；所述通风罩上集成天线阵，所述天线阵包括行云天线、北斗天线或GPS天线，以及NB天线，所述行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB‑IOT模块分别与天线阵中对应的天线连接，本方案用北斗卫星对集装箱进行定位，再通过NB‑IOT物联网网络或者行云低轨物联网卫星网络把位置信息回传给后台，实现集装箱位置实时监控。
Description
技术领域
本实用新型涉及通讯领域，具体涉及一种基于行云卫星的集装箱实时定位装置。
背景技术
近年来，海上丝绸之路发展迅猛，远洋货物运输业务增速明显加快。集装箱作为当代国际散货运输的主要载体，已经成为全球经济一体化的象征，它极大地促进了各国之间贸易的发展，为世界各国经济的发展提供了便利的条件。但目前物流领域对于集装箱等设备缺乏跟踪能力，因此对于运输的实时监控能力不足，造成了物流运输的实时性较差，货物失窃情况时有发生，每年都会造成巨额损失。现在市面上出现了一些集装箱定位跟踪装置。这些装置大多采用GPS定位、GPRS通信技术，只能在有移动通信网络的情况下发射位置信息，无法满足在货物运输中实时上报集装箱位置。另外，由于全球移动通信标准还不统一，这些设备到了部分国家会出现无法获取位置的情况。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于行云卫星的集装箱实时定位装置，用北斗卫星对集装箱进行定位，再通过NB-IOT物联网网络或者行云低轨物联网卫星网络把位置信息回传给后台，实现集装箱位置实时监控。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种基于行云卫星的集装箱实时定位装置，包括：
底座，以及罩在底座上的通风罩，所述底座和通风罩形成的空腔内安装PCB主板；
所述PCB主板上集成了控制单元、行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB-IOT模块，所述控制单元分别与行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB-IOT模块连接；
所述通风罩上集成天线阵，所述天线阵包括行云天线、北斗天线或GPS天线，以及NB天线，所述行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB-IOT模块分别与天线阵中对应的天线连接。
进一步的，所述底座背面设置有开关以及多个通风槽。
进一步的，所述底座背面中央设置有一条主脊，主脊两侧各设置一条副脊，所述主脊和副脊延伸至底座端面形成通风口，所述通风槽设置在主脊和副脊之间。
进一步的，所述通风罩为梯形，天线阵设置在通风罩的一侧斜面，其另一侧斜面开设有通风孔。
进一步的，所述行云B型模组由天线、射频通道、基带信号处理模块和电源管理模块组成；
所述天线由天线与功放和低噪放组成，负责行云卫星信号收发，上行信号及下行信号放大；
所述射频通道包括由上变频器、滤波器串联组成的上变频通道，以及由下变频器、放大器和滤波器组成的下变频通道，用于将卫星下行信号通过下变频通道转换成基带可以使用的信号，把基带发射的上行信号通过上变频通道转换成卫星信号并通过天线发射；
所述基带信号处理模块完成信号的捕获、解调与信息提取，生成相应的上行基带信号以及多普勒补偿以及负责业务层和上位机协议处理；
电源管理模块负责行云卫星模组所有组件供电。
进一步的，所述基带信号处理模块包括DSP模块、FPGA模块、处理器MCU、ADC模块和DAC模块；
所述ADC模块和DAC模块分别与下变频通道和上变频通道连接，用于完成信号的收发；
所述FPGA模块分别与ADC模块和DAC模块、DSP模块、处理器MCU连接，FPGA模块用于完成信号的捕获跟踪处理，DSP模块用于完成软件协议处理，处理器MCU用于完成任务调度。
进一步的，所述FPGA模块设置有外部接口，用于写入信号的捕获跟踪处理算法。
进一步的，所述下变频通道输入频率为1518MHz～1525MHz，输出中频频率为70MHz，带宽为7MHz，采用一次混频方案；上变频输入中频频率为140MHz，输出射频频率为1668MHz～1675MHz，带宽为7MHz，同样采用一次变频方案。
本实用新型的有益效果是：和传统的定位装置相比，本方案中集成了行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB-IOT模块，利用北斗导航单元或GPS单元完成定位，定位信息通过NB-IOT模块或者是行云B型模组传送至后台，其中，NB-IOT模块有移动网络下的信息转发，而行云B型模组则用于无网络状态下的信息转发，从而保证了数据的有效转发，避免出现数据丢失现象。
附图说明
图1是本实用新型的系统框图；
图2是本实用新型硬件组成爆炸图；
图3是本实用新型侧视图；
图4是本实用新型底部示意图;
图5是行云B型模组原理框图；
图6是行云B型模组基带信号处理模块原理框图；
图7是行云B型模组射频通道原图框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图2所示，一种基于行云卫星的集装箱实时定位装置，包括底座1，以及罩在底座1上的通风罩3，底座1和通风罩3形成的空腔内安装PCB主板2。
参考图1所示，PCB主板2上集成了控制单元、行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB-IOT模块，控制单元分别与行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB-IOT模块连接；
通风罩3上集成天线阵31，天线阵31包括行云天线、北斗天线或GPS天线，以及NB天线，行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB-IOT模块分别与天线阵31中对应的天线连接。
其中，北斗导航单元或GPS单元提供定位服务，NB-IOT模块和行云B型模组负责转发集装箱位置信息，搜索北斗/GPS卫星，计算位置信息，并通过NB-IOT网络或行云低轨卫星网络发射位置信息至后台，后台负责监控集装箱位置信息，并反馈给客户。
本实施例还提供一个网络选择策略，以解决在各种条件下选择合适的数据传输网络，既能保证数据传输的稳定性，又能兼顾整体的要求，具体策略设计如下：
终端定时唤醒时，根据终端运动侦测结果决定是否同时启动GPS定位和NB-IoT网络搜索；
若在GPS定位成功前NB-IoT成功入网，则通过NB-IoT网络启动AGNSS服务，并根据定位情况决策是否采用低精度的LBS定位，并通过地面NB-IoT网络上传数据；
在没有地面NB-IoT网络时，无法启动A-GNSS和LBS等快速定位，在规定的时间内若GPS无法定位，则当次定位失败，且认为卫星信号被遮挡，行云模组同样不具备卫星通信条件，仅对当次数据进行保存，不启动传输过程。
无论定位成功与否或数据传输成功与否，每次唤醒均需对相关数据状态进行本地保存。
北斗导航单元/GPS单元：搜索北斗/GPS卫星完成定位，并将位置信息通过UART数据接口送至控制单元；
NB-IOT模块：搜索NB-IOT网络，有网络信号时通过UART数据接口从控制单元获取本装置位置信息，并发射给后台管理中心；
行云B型模组：当系统搜索不到NB-IOT网络时，搜索行云卫星，注册到卫星网络后通过UART数据接口从控制单元获取本装置位置信息，发射给后台管理中心；
控制单元：管理各个模块，控制定位频次及发射频次，还可以根据网络信号的强弱控制发射功率，以达到降低工作功耗、延长使用寿命的目的。
相较于现有技术，本方案不管客户的集装箱在全球任何地方，安装本使用新型装置后，只要能连接到地面NB网或者行云卫星网络不管这些地方有没有移动通信网络，只要能接收到行云卫星信号，都能及时上报位置信息和运行状态。
参考图2所示，底座1背面设置有开关11以及多个通风槽12。底座1背面中央设置有一条主脊14，主脊14两侧各设置一条副脊13，主脊14和副脊13延伸至底座1端面形成通风口，通风槽12设置在主脊14和副脊13之间，其结构可参考图3所述。参考图4所示，通风罩3为梯形，天线阵31设置在通风罩3的一侧斜面，其另一侧斜面开设有通风孔32。
参考图5所示，行云B型模组由天线、射频通道、基带信号处理模块和电源管理模块组成；
天线由天线与功放和低噪放组成，负责行云卫星信号收发，上行信号及下行信号放大；
射频通道包括由上变频器、滤波器串联组成的上变频通道，以及由下变频器、放大器和滤波器组成的下变频通道，用于将卫星下行信号通过下变频通道转换成基带可以使用的信号，把基带发射的上行信号通过上变频通道转换成卫星信号并通过天线发射；
基带信号处理模块完成信号的捕获、解调与信息提取，生成相应的上行基带信号以及多普勒补偿以及负责业务层和上位机协议处理；
电源管理模块负责行云卫星模组所有组件供电。
天线模块由天线与功放和低噪放组成，负责行云卫星信号收发，上行信号及下行信号放大；
参考图7所示，射频通道包括上下变频，信号放大与滤波，负责把卫星下行信号通过下行通道转换成基带可以使用的信号，把基带发射的上行信号转换成卫星信号并通过天线发射；
下变频通道输入频率为1518MHz～1525MHz，输出中频频率为70MHz，带宽为7MHz，采用一次混频方案；上变频输入中频频率为140MHz，输出射频频率为1668MHz～1675MHz，带宽为7MHz，同样采用一次变频方案。
射频通道共分为四个功能单元，每个功能单元单独设计，组合实现整体功能，四个功能单元分别为下变频通道、上变频通道、本振和时钟、电源及控制。
下变频通道输入频率为1518MHz～1525MHz，输出中频频率为70MHz，带宽为7MHz，采用一次混频方案；上变频输入中频频率为140MHz，输出射频频率为1668MHz～1675MHz，带宽为7MHz，同样采用一次变频方案。
下变频通道：将1518MHz～1525MHz射频信号下变频到70MHz中频，送入基带进行处理，接收到的射频信号经过低噪声放大送入一次下变频器，与本振信号混频至中频，然后通过滤波放大AGC后送入基带处理单元，功能部件主要包括低噪声放大器、混频器、中频放大器、中频滤波器和AGC等。
上变频通道：将DA产生的140MHz中频信号滤波后，通过上变频至1410MHz～1525MHz的射频信号，同时完成对发射信号的输出功率控制和杂散抑制。
本振及时钟：产生上下变频通道需要的本振信号。并且以1MHz步进的频率跳变，时钟部分主要由20MHz的OCXO产生，并功分成多路，一路输出给基带板，作为整机时钟同步用，另外几路输出作为本振电路的基准参考时钟。
电源及控制：将输入的电源通过滤波处理和DC/DC变换后，通过LDO完成对每个功能电路的供电，同时完成对模块电源管理。
基带信号处理部分完成信号的捕获、解调与信息提取，生成相应的上行基带信号以及多普勒补偿以及负责业务层和上位机协议处理；
电源管理负责行云卫星模组所有组件供电。
参考图6所示，基带信号处理模块包括DSP模块、FPGA模块、处理器MCU、ADC模块和DAC模块；
ADC模块和DAC模块分别与下变频通道和上变频通道连接，用于完成信号的收发；
FPGA模块分别与ADC模块和DAC模块、DSP模块、处理器MCU连接，FPGA模块用于完成信号的捕获跟踪处理，DSP模块用于完成软件协议处理，处理器MCU用于完成任务调度。ADC模块负责把模拟射频信号转化为数字信号；DAC模块负责把FPGA的数字信号转化为模拟射频信号。
可选的，FPGA模块设置有外部接口，用于写入信号的捕获跟踪处理算法。
以上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 (8)
1.一种基于行云卫星的集装箱实时定位装置，其特征在于，包括：
底座（1），以及罩在底座（1）上的通风罩（3），所述底座（1）和通风罩（3）形成的空腔内安装PCB主板（2）；
所述PCB主板（2）上集成了控制单元、行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB-IOT模块，所述控制单元分别与行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB-IOT模块连接；
所述通风罩（3）上集成天线阵（31），所述天线阵（31）包括行云天线、北斗天线或GPS天线，以及NB天线，所述行云B型模组、北斗导航单元或GPS单元、以及NB-IOT模块分别与天线阵（31）中对应的天线连接。
2.根据权利要求1所述的基于行云卫星的集装箱实时定位装置，其特征在于，所述底座（1）背面设置有开关（11）以及多个通风槽（12）。
3.根据权利要求2所述的基于行云卫星的集装箱实时定位装置，其特征在于，所述底座（1）背面中央设置有一条主脊（14），主脊（14）两侧各设置一条副脊（13），所述主脊（14）和副脊（13）延伸至底座（1）端面形成通风口，所述通风槽（12）设置在主脊（14）和副脊（13）之间。
4.根据权利要求3所述的基于行云卫星的集装箱实时定位装置，其特征在于，所述通风罩（3）为梯形，天线阵（31）设置在通风罩（3）的一侧斜面，其另一侧斜面开设有通风孔（32）。
5.根据权利要求4所述的基于行云卫星的集装箱实时定位装置，其特征在于，所述行云B型模组由天线、射频通道、基带信号处理模块和电源管理模块组成；
所述天线由天线与功放和低噪放组成，负责行云卫星信号收发，上行信号及下行信号放大；
所述射频通道包括由上变频器、滤波器串联组成的上变频通道，以及由下变频器、放大器和滤波器组成的下变频通道，用于将卫星下行信号通过下变频通道转换成基带可以使用的信号，把基带发射的上行信号通过上变频通道转换成卫星信号并通过天线发射；
所述基带信号处理模块完成信号的捕获、解调与信息提取，生成相应的上行基带信号以及多普勒补偿以及负责业务层和上位机协议处理；
电源管理模块负责行云卫星模组所有组件供电。
6.根据权利要求5所述的基于行云卫星的集装箱实时定位装置，其特征在于，所述基带信号处理模块包括DSP模块、FPGA模块、处理器MCU、ADC模块和DAC模块；
所述ADC模块和DAC模块分别与下变频通道和上变频通道连接，用于完成信号的收发；
所述FPGA模块分别与ADC模块和DAC模块、DSP模块、处理器MCU连接，FPGA模块用于完成信号的捕获跟踪处理，DSP模块用于完成软件协议处理，处理器MCU用于完成任务调度。
7.根据权利要求6所述的基于行云卫星的集装箱实时定位装置，其特征在于，所述FPGA模块设置有外部接口，用于写入信号的捕获跟踪处理算法。
8.根据权利要求7所述的基于行云卫星的集装箱实时定位装置，其特征在于，所述下变频通道输入频率为1518MHz～1525MHz，输出中频频率为70MHz，带宽为7MHz，采用一次混频方案；上变频输入中频频率为140MHz，输出射频频率为1668MHz～1675MHz，带宽为7MHz，同样采用一次变频方案。
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