CN2781649Y - 车载定位终端中的双sim卡自动切换装置 - Google Patents

Abstract

一种车载定位终端中的双SIM卡自动切换装置，由GPRS电路模块、微处理控制器、双卡切换电路、双SIM卡安装座和GPS全球卫星定位接收装置构成，GPRS电路模块通过告警信号线L1和数据接口P1与微处理控制器连接；GPRS电路模块还通过SIM卡信息接口P2与双卡切换电路和微处理控制器连接，微处理控制器还通过控制接口P3和复位信号线L2分别与双卡切换电路和双SIM卡安装座连接，双SIM卡安装座通过信息接口与双卡切换电路连接，GPS全球卫星定位接收装置通过GPS数据接口与微处理控制器连接。本装置通过在GPRS通讯设备上配置两张SIM卡的方式，使在内地/香港/澳门地域间移动时，其GSM/GPRS无线数据通讯不产生附加的国际漫游通讯费用。

Description

车载定位终端中的双SIM卡自动切换装置

技术领域

本实用新型涉及一种由GSM/GPRS无线通讯技术进行车辆定位信息传输的车载定位终端中的双SIM卡自动切换装置。

背景技术

车载定位终端是集成了GPS卫星定位技术和GSM/GPRS无线通讯技术、用于车辆运行过程中对移动位置进行监控的设备。当其安装在车辆上时，通过GPS采集到的车辆位置信息将定时通过GSM/GPRS无线通讯网络传输至车辆监控中心，实现了车辆移动状态的实时监控过程，在交通运输、物流跟踪、车载保安行业等应用领域有着广泛的应用。GSM/GPRS无线通讯技术允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。

在由GSM/GPRS无线通讯技术进行车辆定位信息传输时，所产生的通讯费用是车载定位终端设备在实际应用中发生的主要费用，费用的高低与要求实时传送速率有关。由于车辆所具备的快速移动性能而将覆盖大江南北，则意味着传输其定位信息的GSM/GPRS无线通讯网络也应达到其地域覆盖要求。当带有车载定位终端的车辆从内地运行至香港或澳门时，要实现车辆定位信息从香港/澳门传至内地的监控中心时，必须采用GSM/GPRS香港或澳门的国际漫游通讯的方式。根据中国移动公司对GSM/GPRS无线数据传输的收费标准为在内地为30元/1MBit。而采用国际漫游通讯时香港/澳门各营运商收费如表1所示：

表1：中国移动GSM/GPRS香港、澳门国际漫游收费标准一览表：元(单位：人民币元)

香港和记电讯	香港汇亚	香港数码通	澳门SMARTOM	澳门CTM
					97.61元/1MB	77.43元/1MB	124.83元/1MB	130.78元/1MB	121.29元/MB

由上表可见，在同样传输1MBit的数据信息量的情况下，不采用国际漫游通讯时的为30元；而使用香港、澳门国际漫游通讯的收费约为77-130元(视使用的公司不同)，为不采用国际漫游通讯费用的2.5-4倍以上。另一方面香港、澳门本地GSM/GPRS营运商对当地的通讯的收费标准如表2所示：

表2：香港、澳门本地GSM/GPRS营运商通讯收费标准一览表：元(单位：人民币元)

香港和记电讯	香港汇亚	香港电讯CSL	澳门CTM
				50元/1MB	38元/1MB	49元/1MB	约25元/1MB

从表中可见，香港、澳门本地的GSM/GPRS收费标准与国内的GSM/GPRS收费标准基本接近。由表1、表2所列出的GSM/GPRS收费标准比较，采用香港、澳门国际漫游的GSM/GPRS通讯方式，来实现车载定位终端在香港境内的车辆定位信息传输其通讯费用将大幅增加，从而制约了该设备在来往于内地、香港区域内的车辆监控应用推广。由表3得到香港本地GSM/GPRS收费标准结果，如果能实现车载定位终端位于香港区域时，采用香港本地的GSM/GPRS营运商与营运通讯网络来进行定位信息的传输，则可免去香港国际漫游通讯所发生的费用，降低车载定位终端在实现内地、香港间车辆定位与监控过程中的通讯费用成本。形成更好的车载监控终端设备推广应用条件。

事实上，在避免和降低内地、香港移动通讯时存在国际漫游通讯费用方面，目前已有一些技术解决方案，主要是GSM手持电话(俗称手机)在避免内地、香港两地的国际漫游通讯费用采用了以下手段：

1：人工切换：配置内地、香港两地注册的SIM卡，当进入不同的地域时通过人工更换手机中SIM卡，以此避免手机通讯时发生国际漫游通讯。本方法需拆卸设备，在实际应用不方便、且实时性极差。

2：机械切换：采用一种特别设计的双SIM卡安装座；将两张内地、香港注册的SIM卡在经过物理切割后，装入这个特别设计的安装座中。再通过手机的电源开关信号来实现双SIM卡的循环切换。如目前在市场上流行的手机“双卡通”、“双卡王”等产品。这种方式避免了拆卸设备、且成本较低，但存仍需人工操作、实时性不强的缺点。

3：一卡双号：它是在一张SIM卡上同时提供内地/香港两个号码，当装置此SIM卡的手持电话进入另地时GSM网络会自动完成其号码的切换，由手持电话所处的当前位置来决定其使用的号码。这种方法实现了内地、香港的GSM系统自动切换，来避免产生国际漫游通讯费用。但此方法是由GSM移动商开发专用的SIM卡应用软件来实现的，不便于在内地、香港以外的第三区域(如澳门、台湾等)内应用。其次，它只能用于GSM的话音通讯，而不支持GSM/GPRS网络下的数据信息高速通讯过程。

所以就目前来说，上述降低内地与香港澳门可能存在的国际漫游通讯费用的方法，应用于车载定位终端进行车辆移动定位信息通讯时则存在如下方面的缺陷：

1、手工切换方法不适合定位信息的自动传送过程。

2、不能满足第三个GSM网络营运商的切换来实现内地/香港/澳门三地域间的相邻应用。

3、没有针对GSM/GPRS高速数据传输特点的应用设计，难以保证信息传输质量。

发明内容

本发明的目的是提出一种车载定位终端中的双SIM卡自动切换装置，它是对车载定位终端设备中的GSM/GPRS无线通讯技术应用方法的一种改进设计，通过在GPRS通讯设备上采用两张SIM卡(简称“双卡”，下同)配置与应用的特别设计方式，以实现在内地/香港/澳门任意两地域间移动时，其GSM/GPRS无线数据通讯过程不产生附加的国际漫游通讯费用。从而降低车载定位终端设备在应用于内地/香港/澳门区域内、进行车辆移动状态实时监控所产生的通讯费用，来满足目前交通运输、物流跟踪、车载保安等领域的实际应用要求。

本车载定位终端的双SIM卡自动切换装置，由GPRS电路模块(U1)、微处理控制器(U2)、双卡切换电路(U3)、双SIM卡安装座(U4)和GPS全球卫星定位接收装置(U5)构成，GPRS电路模块(U1)输出告警信号(L1)连接到微处理控制器(U2)数据控制接口中的告警信号输入接口，GPRS电路模块(U1)还通过数据接口(P1)与微处理控制器(U2)接口连接；GPRS电路模块(U1)通过SIM信息接口(P2)与双卡切换电路(U3)连接，同时与微处理控制器(U2)的一通讯接口连接；微处理控制器(U2)通过控制接口(P3)与双卡切换电路(U3)连接，微处理控制器(U2)输出的复位信号(L2)连接到双SIM卡安装座(U4)中各SIM卡的复位信号输入接口；双SIM卡安装座(U4)通过信息接口与双卡切换电路(U3)连接，GPS全球卫星定位接收装置(U5)通过GPS数据接口(P4)与微处理控制器(U2)连接。

本实用新型的组成原理与实现的功能描述如下：

车载定位终端中应用GPS全球卫星定位接收装置(U5)得到车辆当前的地理位置信息，通过GPS数据接口(P4)向微处理控制器(U2)传送定位信息，并在微处理控制器(U2)中进行相关处理与数据存储后，再通过GPRS电路模块(U1)以无线传输的方式将车辆位置信息发送至监控中心来实现车辆的移动定位应用。GPRS电路模块(U1)是应用GSM/GPRS无线通讯网络的通讯电路模块，用以实现数据的无线传输等过程。当接入收发天线和配置合适SIM卡后，就能实现基于GSM/GPRS无线通讯网络下的GSM网络接入、SIM卡用户登录、验证及相关的数据无线传输过程；当配置SIM卡与接收到的GSM网络营运商信息不一致时，GPRS电路模块(U1)将通过告警信号(L1)向微处理控制器(U2)发出“掉线告警”信号，使微处理控制器(U2)进入SIM卡切换处理的应用子程序，即SIM卡“匹配”工作过程中的“启动”阶段。

GPRS电路模块(U1)还通过GPRS数据接口(P1)与微处理控制器(U2)接口相接。当微处理控制器(U2)通过此GPRS数据接口(P1)向GPRS电路模块(U1)发送“AT+COPS＝？”指令后，GPRS电路模块(U1)将当前接收到的GSM/GPRS网络营运商信息返送至微处理控制器(U2)中进行存储，实现了获取当前GSM营运商信息代码的目的。

GPRS电路模块(U1)还具有与双SIM卡切换电路(U3)相联的SIM信息接口(P2)，SIM信息接口(P2)同时还与微处理控制器另一通讯接口相接。SIM信息接口(P2)的信息与GPRS电路模块U1和微处理控制器U2相接，是为了实现下列功能：

1、在正常的GSM/GPRS通讯状态下，SIM卡上的信息通过SIM信息接口(P2)送入GPRS电路模块(U1)内完成相关的无线数据传输过程。而微处理控制器(U2)此时不采集与处理来自SIM信息接口(P2)的信息。

2、进行SIM卡“匹配”辨识与处理时，微处理控制器(U1)通过复位信号(L2)与SIM信息接口(P2)，接收经双SIM切换电路(U3)提供的当前SIM卡注册信息。此时微处理控制器(U2)控制GPRS电路模块(U1)暂时脱离与GSM通讯网络的无线连接。

微处理控制器(U2)通过控制接口(P3)实现对双SIM卡切换电路(U3)的切换控制，以实现双SIM卡安装座(U4)上任一单SIM卡信息通道与SIM信息接口(P2)的开、断接入，并保证在任一时间只有一个SIM卡的数据信息线接入SIM信息接口(P2)上。

当微处理控制器(U2)获取当前GSM营运商信息代码后，将通过复位信号(L2)的脉冲电平变化，使双SIM卡安装座(U4)上配置的SIM卡全部处于复位状态，微处理控制器(U2)再通过SIM信息接口(P2)向目前接入的SIM卡发送“AT+COPS＝？”指令，当前的SIM卡由此返送内部的营运商信息至微处理控制器(U2)内进行存储，由此实现了当前SIM卡的营运商信息的获取。然后微处理控制器(U2)再通过控制接口(P3)发出控制信号、使双SIM卡切换电路(U3)内部开、断电路产生变化，即断开目前的SIM卡信息通道与SIM信息接口(P2)的连接，而将另一张SIM卡的信息通道接口与SIM信息接口(P2)相连接。此后，微处理控制器(U2)再通过SIM信息接口(P2)向新接入的SIM卡写入“AT+COPS＝？”指令，新接入的SIM卡由此返送内部的营运商信息至微处理控制器(U2)内进行存储。至此，所配置的两张SIM卡内的营运商信息被先后读取并存储在微处理控制器(U2)的内存中，等待微处理控制器(U2)中的应用程序进行“匹配”辨识与切换处理。

在微处理控制器(U2)内通过应用程序的设计，将获得的GSM当前营运商信息代码与得到的比SIM卡营运商代码信息进行比较计算，确定出与之“匹配”的SIM卡。再由两张SIM卡的先后读取顺序，微处理控制器(U2)通过控制接口(P3)输出控制信号控制双卡切换电路(U3)，将“匹配”的SIM卡信息通道接入GPRS通讯设备(U1)上，实现了基于当前GSM营运商相“匹配”SIM卡接入过程。

如果因其它原因不能找到“匹配”的SIM卡时，则再进入获取当前GSM营运商信息阶段，开始新的一轮获取SIM卡内营运商信息及“匹配”辨识与切换处理过程，直至实现相“匹配”的SIM卡切换结果。

本实用新型的车载定位终端中的双SIM卡自动切换装置具有以下好的技术效果：

1、针对GSM/GPRS高速数据传输特点的双SIM卡自动切换设计，不影响GSM/GPRS数据传输过程的通讯性能与实时性效果。

2、采用微处理控制器与电子自动控制技术实现双SIM卡在GSM/GPRS通讯设备中的移动应用，其自动化程度高、响应速度快与技术应用水平先进。

3、以自动检测和自动切换技术，实现了内地/香港、香港/澳门、内地/澳门三种双卡自动切换的组合应用方式，是目前其它双卡切换技术所不能实现的。

附图说明

图1为本实用新型的车载定位终端中的双SIM卡自动切换装置整个装置的系统结构方框图；

图2为本实用新型的车载定位终端中的双SIM卡自动切换装置的一个具体实施电路原理图。

具体实施方式

本实用新型的车载定位终端中的双SIM卡自动切换装置实施例的具体电路如图2所示。各电路模块的接口与功能描述如下：

GPRS电路模块U1：

该模块采用GPRS数传模块MC35i，是应用GSM/GPRS无线通讯网络的无线通讯电路模块，当接入收发天线和配置SIM卡后，就能实现基于GSM无线通讯网络下的网络接入、SIM卡用户登录、验证及相关的通讯过程。它配置有：

1.GSM天线接口：接入GSM天线实现与GSM无线通讯网络的射频信号连接，实现GSM/GPRS设备在GSM无线通讯网络的空间接入。

2.SIM卡信息接口T1：它包括有CLK、ISD信号线接口，通过SIM信息接口P2内CLK、ISD信号线分别连接到双卡切换电路U3中的电子模拟开关U3A、U3C和U3B、U3D的相应信息接口，实现对当前SIM卡内信息的读写操作来实现GSM/GPRS设备在GSM网络的接入和登录。

3.GPRS数据接口T2：它包括有告警信号输出接口L1和数据线接口RX、TX，通过告警信息的信号线L1与GPRS数据接口P1的数据线分别连接到微处理控制器U2的告警信号输入接口L1和串行通信接口S4中的L1、TX、RX接口，前者(L1)在GSM/GPRS设备处于异地漫游通讯时，在L1上产生电平信号的变化而得到“告警信息”；后者(P2)是通过串行接口的方式与微处理控制器U2进行通讯，完成通讯状态与通讯数据方面的信息交换。

微处理控制器U2：

采用型号为AT128的微处理控制器，是“双卡”应用装置的核心单元。它配置了多个接口来实现GSM/GPRS电路模块U1、双SIM卡等功能模块的信息输入和控制功能：

1.串行通讯接口S2：它包括有ISD、CLK信号线接口，通过SIM信息接口P2上的ISD与CLK信号线分别连接到GPRS电路模块U1上的ISD和CLK信号线接口，也分别连接到双卡切换电路U3中的电子模拟开关U3A、U3C和U3B、U3D的相应信息接口，实现对SIM卡内信息的读写操作，以得到SIM卡用户注册时相关信息。

2.串行通讯接口S4：它包括有RX、TX信号线接口，通过GPRS数据接口P1的数据线分别连接到GPRS数据接口T2中的RX、TX数据线接口，以串行通讯的方式完成与GPRS电路模块的信息交互过程。

3.SIM卡控制接口S1：它包括有P31、P32信号线接口，通过控制接口P3上的P31、P32信号线连接到双卡切换电路U3，以实现对双SIM卡切换电路U3中通断电路的控制。

4.数据控制接口S3：它包括有告警信号输入接口L1和复位信号输出接口RST，前者通过告警信号线L1连接到GPRS电路模块U1的GPRS数据接口T2中的告警信号输出接口L1，接收GPRS模块产生的“告警信号”而启动“双卡”应用，后者通过复位信号线L2连接到双SIM卡安装座U4两个卡座U41、U42的复位端口RST，用于对SIM卡的复位控制。

5.GPS数据接口：由GPS数据接口P4上的数据线P41、时钟线P42组成，与GPS定位接收模块U5连接，以实现GPS定位接收模块U5得到的车辆定位信息传输至微处理控制器U2内。

双SIM卡切换电路U3

由四个电子模拟开关4066(U3A、U3B、U3C、U3D)组成。利用电子模拟开关4066电路所具有的输入、输出通断控制效果，实现SIM信息接口P2与单个SIM卡上信号线CLK、ISD的通道接入。双SIM卡切换电路的开关逻辑与功能效果如下表所示：

输入信号状态		U3内部电路通断状态				切换功能效果描述
							P31	P32	U3A	U3B	U3C	U3D
0	0	断开	断开	断开	断开								断开所有SIM卡与SIM信息接口(P2)的信息连接。
						0	1	接通	接通	断开	断开	SIM卡(U41)上的数据信号线与SIM信息接口(P2)相联。另一SIM卡(U42)与SIM信息接口(P2)连接断开。
1	0	断开	断开	接通	接通								SIM卡(U42)上的数据信号线与SIM信息接口(P2)相联。另一SIM卡(U41)与SIM信息接口(P2)连接断开。
						1	1	禁止本输入信号状态

双SIM卡安装座U4：

由两个SIM卡卡座U41、U42组合而成，所说的用于SIM卡的安装固定与SIM卡上信号的接入，所说的SIM卡卡座为PSAM插座。SIM卡上的信号定义和应用要求如下表所示：

触点号	代号	信号名称	功能与说明
				1	RST	复位信号	用为SIM卡内部电路复位端。
2	CLK	通讯时钟	输入端，为数据通讯提供同步时钟
				3	I/O	数据通讯接口	双向数据接口ISD，在CLK支持下同步收发数据。

所以，只要对SIM信息接口P2上的CLK和I/O信号线进行切换，便可实现单一SIM卡的信息读取。SIM卡的RST信号线固定连接。

GPS定位模块U5：

采用GPS定位模块JP7，通过对GPS全球定位卫星信号发出的相关信息进行无线接收和处理，得到当前的地理位置信息，再通过GPS数据接口P4将此位置信息送入微处理控制器U2内进行相关的计算及处理，以实现车辆地理位置的精确检定。GPS数据接口P4的定义如下：

序号	代号	信号名称	功能与说明
				1	P41	GPS数据	GPS定位模块输出的定位信息编码。
2	P42	同步时钟	GPS定位模块提供的数据输出所需的同步时钟。

本车载定位终端中的双SIM卡自动切换装置在内地、香港间车辆定位监控系统中的应用示例说明

前提条件：

1.配置两张用于GSM/GPRS通讯、且禁止国际漫游通讯的SIM卡。其一为中国移动通讯用于内地GSM/GPRS通讯的SIM卡，另一张为香港的香港电讯用于香港境内GSM/GPRS通讯的SIM卡。两张卡内分别含有其营运信息代码。内地、香港几个主要的GSM营运商代码信息内容见附图中表1。

2.装配有“车载定位终端”的车辆，其初始位置在内地，且向香港区域移动。

“双卡”切换应用过程如下：

当车载定位终端初次上电时，其中的微处理控制器U2设备上的控制接口P3输出电平状态规定在：P31＝1，P32＝0，即将双SIM卡切换电路U3内的U3C、U3D电路单元接通。此时双SIM卡卡座U4内的U42单元SIM卡信息通道与SIM信息接口相连接，即U42上的SIM卡内的时钟信号CLK、双向数据传输线ISD接入GSM/GPRS电路模块U1上，则当前的GSM/GPRS网络的接入和登录是由U42处的SIM卡来支持的。按照前提条件的规定，此时车辆在内地，GSM/GPRS登录与接入的是中国移动的GSM网络存在。这时存在两种可能：

1.U42座上安装的是中国移动SIM卡：由于当前SIM卡内营运商与当前GSM网络营运商一致，GSM/GPRS电路模块U1不会发生异地漫游的“告警信号”输出，而是依据中国移动的GSM/GPRS无线通讯网络将车载定位信息发至按规定地点。

2.U42座上安装的是香港电讯SIM卡：由于当前SIM卡内营运商与当前GSM网络营运商不一致，且当前的SIM卡又禁止国际漫游通讯，则GSM/GPRS电路模块U1发出异地漫游的“告警信号”输出信号L1送入微处理控制器U2接口上，在车载监控终端设备内产生以下过程的响应和动作：

由“告警信号”L1的电平变化，启动微处理控制器U2开始当前SIM卡的辨识与处理过程。

U2通过P1接口向U1发送“AT+COPS＝？”指令，U1返送当前GSM营运商代码传至U2。

U2通过复位信号线L2复位全部的SIM卡至初始状态，同时通过P2接口向当前接入的SIM卡发送“AT+COPS＝？”指令，触发SIM卡送出其营运商的代码信息。其结果存入U2。

在U2内部进行相关的计算、比较，按下列可能的结果进行处理和控制

①：两次“AT+COPS＝？”指令触发的营运商代码信息相同，则说明目前的GSM/GPRS通讯是在本地进行，微处理器内的应用程序不作任何切换控制，同时结束对SIM卡辨识与处理过程。

②：两次“AT+COPS＝？”指令触发的营运商代码信息不相同，说明目前配置的SIM卡与当前的GSM网络营运商不同，GSM/GPRS设备处在异地通讯状态；微处理控制器U2将改变P2中的P31、P32输出状态，控制双卡切换电路，断开与当前SIM卡的连接而将接通另一张SIM卡。微处理控制器U2再对新切换过来的SIM卡进行“AT+COPS＝？”指令触发和营运商信息的提取、比较处理。

若结果不相同，则再次改变P31、P32输出状态，并启动“AT+COPS＝？”指令触发，开始新的一次营运商信息的提取、比较处理；

若相同，说明依据当前的GSM营运商代码信息，实现了SIM卡“匹配”切换。GSM/GPRS设备将在经过切换处理后的SIM卡基础上，进行不存在异地漫游的无线数据运输过程。

按照上述控制原理，装配有“车载定位终端”的车辆在内地范围内移动时，即使U42卡座上配置香港电讯的SIM卡，“双卡应用”装置能及时地将其切换到U41上安装的中国移动SIM卡，进行基于中国移动网络的本地通讯过程。同理，当使用中国移动通讯SIM卡的“车载定位终端”设备，在随车辆移动进入香港地域后，“双卡应用”将会及时地将香港电讯的SIM卡切换至GSM/GPRS通讯模块上，进行基于香港境内本地营运商无线通讯应用。其结果是“车载定位终端”在内地、香港的移动过程中，不会产发生国际漫游通讯费用。

Claims (2)

1.一种车载定位终端的双SIM卡自动切换装置，其特征在于由GPRS电路模块(U1)、微处理控制器(U2)、双卡切换电路(U3)、双SIM卡安装座(U4)和GPS全球卫星定位接收装置(U5)构成，GPRS电路模块(U1)输出告警信号(L1)连接到微处理控制器(U2)数据控制接口中的告警信号输入接口，GPRS电路模块(U1)还通过数据接口(P1)与微处理控制器(U2)接口连接；GPRS电路模块(U1)通过SIM卡信息接口(P2)与双卡切换电路(U3)连接，同时与微处理控制器(U2)的一通讯接口连接；微处理控制器(U2)通过控制接口(P3)与双卡切换电路(U3)连接，微处理控制器(U2)输出的复位信号(L2)连接到双SIM卡安装座(U4)中各SIM卡的复位信号输入接口；复位信号输入接口；双SIM卡安装座(U4)通过信息接口与双卡切换电路(U3)连接，GPS全球卫星定位接收装置(U5)通过GPS数据接口(P4)与微处理控制器(U2)连接。

2.根据权利要求1所述的车载定位终端的双SIM卡自动切换装置，其特征在于所说的微处理控制器(U2)为AT128；所说的双卡切换电路(U3)由四个电子模拟开关4066(U3A、U3B、U3C、U3D)组成；所说的双SIM卡安装座(U4)由两个SIM卡卡座U41、U42组合而成，所说的SIM卡卡座为PSAM插座。

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