CN213633841U - 基于gnss的便携手持终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于GNSS的便携手持终端，由电源管理模块、多模多频天线、射频基带模块、主控CPU、ARM处理器、背光调节显示屏、键盘、蜂鸣器和SD卡组成，电源管理模块包括升降压转换器、充放电管理、电池电量监测、开关机电路及各分系统供电模块，射频基带模块主要包含北斗专用RDSS基带电路、RNSS导航定位模块、低噪放模块、功放模块和RDSS射频收发芯片；有效得减小了整个便携手持终端的尺寸及功耗，本实用新型不仅提供了卫星快速定位、实时导航、简短通信和精密授时服务，同时具备终端小型化、低功耗和信号无盲区的特点，性能稳定，广泛应用于电力、水利、交通运输、渔业、气象监控、森林防火等重要领域。

Description

基于GNSS的便携手持终端

技术领域

本实用新型涉及卫星导航通信技术领域，具体为基于GNSS的便携手持终端。

背景技术

北斗卫星导航系统是我国独立自主开发、研制和建立的可以提供全天候、高精度、大范围、快速实时定位的区域性卫星导航定位系统。目前北斗卫星所覆盖的区域为东经70°～145°，北纬5°～55°的广大区域，可为中国全境以及周边国家和地区提供卫星快速定位、实时导航、简短通信、精密授时服务。

北斗卫星导航系统不但能提供GPS具有的所有服务，还能提供GPS所不具有的短报文通信服务。北斗导航终端产品——北斗手持设备广泛应用于电力、水利、交通运输、渔业、气象监控、森林防火等重要领域。

随着北斗行业的发展，各行业对北斗手持设备的应用越来越广泛。因此给北斗手持设备的体积、重量和功耗等提出了更高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决现有手持终端体积和能耗较大造成使用不便的问题，而提出基于GNSS的便携手持终端。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：基于GNSS的便携手持终端，包括电源处理模块、多模多频天线、射频基带模块、主控CPU、背光调节显示屏、键盘、ARM处理器、蜂鸣器和SD卡；

电源处理模块通过电线分别与射频基带模块、主控CPU和背光调节显示屏连接；多模多频天线与射频基带模块连接，射频基带模块通过板对板连接器与主控CPU连接，主控CPU分别与背光调节显示屏、键盘、ARM处理器、蜂鸣器和SD卡电性连接；

电源处理模块包括升降压转换器、充放电电路、开关机电路和分系统电源模块；其中，升降压转换器通过导线分别与充放电电路和开关机电路连接，充放电电路包括与升降压转换器通过导线连接充放电管理单元及通过导线与充放电管理单元连接的电池电量检测单元，开关机电路通过导线与分系统电源模块连接；

优选的，射频基带模块包括北斗专用RDSS基带电路、RNSS导航定位模块、低噪放模块、功放模块和RDSS射频收发芯片；RDSS射频收发芯片与多模多频天线之间设置有低噪放模块和功放模块；RNSS导航定位模块与多模多频天线之间设置有低噪放模块，RDSS射频收发芯片与北斗专用RDSS基带电路电性连接，北斗专用RDSS基带电路和RNSS导航定位模块均与主控CPU电性连接。

优选的，多模多频天线包括与射频基带模块通过MCX射频连接器连接。

优选的，分系统电源模块包括射频功放电路、基带处理芯片、主控CPU芯片、ARM芯片、显控单元、背光调节电路、触摸屏电路、键盘电路、电平转换芯片和音频输出电路。

优选的，主控CPU为ATBN441JS芯片；主控CPU与背光调节显示屏、键盘通过FPC排线双向通信连接；主控CPU与蜂鸣器通过IO口双向通信连接；主控CPU与SD卡通过MMC双向通信连接。

优选的，ARM处理器的型号为STM32F103；SD卡采用MMC存储接口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型可提供卫星快速定位、实时导航、简短通信和精密授时服务，且信号无盲区，适合户外场合。本实用新型支持GPS系统和BD系统，即使在GPS信号缺失的情况下，仍能正常使用。

2、本实用新型的射频基带一体化模块包括基带定位、导航和通信模块、低噪放、功放和射频收发芯片，射频基带一体化模块的高集成度以及低功耗有效的实现了终端小型化。射频基带一体化模块与天线通过MCX射频连接器连接，与主控CPU通过板对板连接器连接。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的原理连接框图；

图2为本实用新型的电源管理模块的原理连接框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2所示，基于GNSS的便携手持终端，终端由电源管理模块1、多模多频天线2、射频基带模块3、主控CPU4、背光调节显示屏5、键盘6、ARM处理器7、蜂鸣器8和SD卡9组成；

电源处理模块1包括宽范围电源输入的升降压转换器、充放电电路、开关机芯片以及其他各分系统提供电源，充放电电路包括充放电管理单元和电池电量监测单元；分系统电源模块包括射频功放电路、基带处理芯片、主控CPU芯片、ARM芯片、显控单元、背光调节电路、触摸屏电路、键盘电路、电平转换芯片和音频输出电路；针对各分系统技术要求，采用不同的供电方式，外部电源输入宽范围(直流9V～32V)，采用AC-DC的电源芯片，电池选用12V可充电电池；

具体的，充放电管理单元自动判断当前电源通路，当电池和外部供电同时工作时，系统电源由外部供电提供，同时对电池进行充电管理，具有充电保护功能；电源通路切换时，能持续供电；电池工作状态下，系统电源由电池提供，当电池电量低于阈值时，具有放电保护功能；系统休眠或待机模式下，切断不需要供电的模块；宽范围电源输入采用LTC3780,芯片，用于完成9～32V到18V的降压功能；充放电管理采用MAX1873，充电电压为18V，充放电引脚与锂电池相连，IOUT引脚接键盘指示灯，用于指示是否充电；电池电量监测采用DS2788，完成锂电池电量监测功能；开关机电路采用LTC2950，完成电源输出使能和关闭；

多模多频天线2用于接收和发射电磁波信号，BD2-B1、GPS-L1、BD1-S波段天线接收到的卫星信号，通过同轴馈线传递给射频模块；BD1-L波段用户发射机输出射频信号，通过馈线输出到BD1-L波段天线端；多模多频天线由多波段集成，体积小、剖面低，具有较好的低仰角辐射性能，收发隔离度良好，环境适应性强，安装使用方便；天线与射频基带模块通过MCX射频连接器连接，并实现双向通信；

射频基带模块3主要包含北斗专用RDSS基带电路、RNSS导航定位模块、低噪放模块、功放模块和RDSS射频收发芯片五个部分，实现RDSSS定位、通信功能和RNSS导航定位等功能；模块S频点与BD2B1/GPSL1频点接收电路为内置LNA，可实现对RDSS卫星信号的滤波和低噪声放大，无需外置LNA，直接连接无源天线即可正常使用；模块内部RDSS/RNSS功能双串口独立输出，上位机可通过相应的串口对RDSS/RNSS功能进行软件版本升级；

具体的，射频基带一体化射频基带模块与主控CPU通过板对板连接器连接，实现双向通信；射频基带一体化模块的尺寸小于60mm×55mm×12mm，体积较小，模块集成度高；模块在5V供电情况下，平均功耗为170mA，功耗较低；因此，射频基带一体化设计有效得减小了整个便携手持终端的尺寸及功耗；

主控CPU4系统采用ATBN441JS芯片自带FLASH用于存储自身系统映像文件和系统配置文件；同时，芯片可支持一键开关机、电池电量信息等设备工作状态指示、电池的充放电管理和各分系统工作状态控制；所述芯片支持增加外接接口电路，完成系统显示与操作；主控CPU与显示屏、键盘通过FPC排线双向通信；与蜂鸣器8通过IO口双向通信，蜂鸣器可发出提示信息以及报警信息；与触摸屏通过SPI双向通信；与SD卡通过MMC双向通信；

背光调节显示屏5采用阳光下可读式液晶屏，RGB接口，不带TP，输出接口FPC；

键盘6实现人机交互功能，按键键盘采用矩阵键盘；通信方式采用I2C键盘控制器完成系统按键功能，可根据系统需求进行按键外扩；矩阵键盘的行列与I2C键盘控制器相连，键盘控制器与CPU采用I2C通信方式来传递键值，键盘控制器具有消抖功能；

ARM处理器7采用STM32F103型，其内核是Cortex-M3，芯片集成定时器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART等多种功能；完成RDSS和RNSS串口协议转换功能，同时与主控CPU相连，用于导航信息的输出；

SD卡9采用MMC存储接口，外接大容量TF卡，可以实现系统的存储要求，方案确定采用4GTF卡、自弹式MMC卡座。

本实用新型在使用时，充放电管理单元自动判断当前电源通路，当电池和外部供电同时工作时，系统电源由外部供电提供，同时对电池进行充电管理，具有充电保护功能；电源通路切换时，能持续供电；电池工作状态下，系统电源由电池提供，当电池电量低于阈值时，具有放电保护功能；系统休眠或待机模式下，切断不需要供电的模块；具有用户机开机自检和整机工作状况巡检功能，并可实时给出故障告警和工作状况指示，具有人机交互控制功能。用户可通过终端获得位置报告、实时地图定位标识，接收和显示友邻位置；同时，可实时显示定位信息。用户之间可以互发短信，能进行电文键入、编辑、发送和显示100个以上汉字，能固定存储30条以上电文。另外，用户在户外情景下，可支持当前位置至目的地路径规划，当设定航线导航时，可实时给出偏航告警。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.基于GNSS的便携手持终端，其特征在于，包括电源处理模块(1)、多模多频天线(2)、射频基带模块(3)、主控CPU(4)、背光调节显示屏(5)、键盘(6)、ARM处理器(7)、蜂鸣器(8)和SD卡(9)；

所述电源处理模块(1)分别与射频基带模块(3)、主控CPU(4)和背光调节显示屏(5)电性连接；所述多模多频天线(2)与射频基带模块(3)连接，射频基带模块(3)通过板对板连接器与主控CPU(4)连接，主控CPU(4)分别与背光调节显示屏(5)、键盘(6)、ARM处理器(7)、蜂鸣器(8)和SD卡(9)电性连接；

所述电源处理模块(1)包括升降压转换器、充放电电路、开关机电路和分系统电源模块；其中，升降压转换器通过导线分别与充放电电路和开关机电路连接，充放电电路包括与升降压转换器通过导线连接充放电管理单元及通过导线与充放电管理单元连接的电池电量检测单元，开关机电路通过导线与分系统电源模块连接；

所述射频基带模块(3)包括北斗专用RDSS基带电路、RNSS导航定位模块、低噪放模块、功放模块和RDSS射频收发芯片；RDSS射频收发芯片与多模多频天线(2)之间设置有低噪放模块和功放模块；RNSS导航定位模块与多模多频天线(2)之间设置有低噪放模块，RDSS射频收发芯片与北斗专用RDSS基带电路电性连接，北斗专用RDSS基带电路和RNSS导航定位模块均与主控CPU电性连接。

2.根据权利要求1所述的基于GNSS的便携手持终端，其特征在于，所述多模多频天线(2)与射频基带模块通过MCX射频连接器连接。

3.根据权利要求1所述的基于GNSS的便携手持终端，其特征在于，所述分系统电源模块包括射频功放电路、基带处理芯片、主控CPU芯片、ARM芯片、显控单元、背光调节电路、触摸屏电路、键盘电路、电平转换芯片和音频输出电路。

4.根据权利要求1所述的基于GNSS的便携手持终端，其特征在于，所述主控CPU(4)为ATBN441JS芯片；主控CPU(4)与背光调节显示屏(5)、键盘(6)通过FPC排线双向通信连接；主控CPU(4)与蜂鸣器(8)通过IO口双向通信连接；主控CPU(4)与SD卡(9)通过MMC双向通信连接。

5.根据权利要求1所述的基于GNSS的便携手持终端，其特征在于，所述ARM处理器(7)的型号为STM32F103；SD卡(9)采用MMC存储接口。

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