CN2924973Y - Gps+gsm/gprs复合定位器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用全球卫星定位系统GPS与中国移动GSM网络结合获取移动用户和对象位置信息的GPS+GSM/GPRS复合定位器。其特点为：它包括一壳体，固定于该壳体内的电路板以及安装于该壳体上的显示装置和按键；电路板上安装有一具有主监控功能的CPU及电池和电源管理模块；CPU的串行口与GSM/GPRS模块连接，并连接SIM卡和收/发天线；CPU还通过另一个软件仿真串口连接一具有接收GPS卫星信号的GPS模块；电池及电源管理模块分别输送电压至CPU、GSM/GPRS模块与GPS模块。通过短信或GPRS报文与监控中心完成位置信息的交换。其具有微体积、重量轻、高灵敏度、定位互补等特性，便于随身携带或隐藏于移动物体上，适用范围广，易于推广实施。

Description

GPS+GSM/GPRS复合定位器

技术领域

本实用新型涉及一种定位器，具体讲是涉及一种利用全球卫星定位系统GPS与中国移动通讯GSM网络结合获取移动用户和对象位置信息的一种多用途、微型化的GPS+GSM/GPRS复合定位器。

背景技术

目前全球卫星定位系统(Global Positioning System，GPS)的技术已经比较成熟，使用也非常方便，通过专用的GPS模块即可方便地获得定位器终端所在的全球定位坐标。其定位精度比较高，一般误差在10m左右。

近两年随着GSM/GPRS网在中国的普及，又由于其自身的因素，如：(1)GSM/GPRS网覆盖面广，目前已经遍及我国大部分地区，包括乡村和边远地区；(2)无需建网、维护；(3)GSM/GPRS网可靠性高、误码率低；(4)使用短消息功能或GPRS进行数据传输，费用比较低；(5)由于GSM/GPRS技术使用广泛，提供相应通讯模块的厂商较多，价格也比较合理。因而利用GSM/GPRS网作为GPS定位信息的回传已经成为目前最受欢迎的方式。

目前国内外采用的定位产品通常是基于全球卫星定位系统GPS终端采集定位数据，由无线方式传送到PC的GIS平台上解析显示其位置信息和轨迹。其缺点是终端在室外和空旷地带可以正常采集定位数据，而在室内、电梯间内及地下车库内，因受到屏蔽影响，GPS就接收不到卫星信号了，也就是进入盲区而无法定位。而单独利用GSM网络基站位置的辅助定位其定位误差将达到500米至几公里，不能满足应用领域对定位精度的要求。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于GPS卫星系统和GSM/GPRS中国移动通信网络这两大系统互补的特性，能够摆脱GPS对卫星的依赖，采用GPS+GSM/GPRS复合定位方式，实现无障碍定位的一种GPS+GSM/GPRS复合定位器。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种GPS+GSM/GPRS复合定位器，其特点为：它包括一壳体，固定于该壳体内的电路版以及安装于该壳体上的显示装置和按键；其中，电路版上安装有一具有主监控功能的CPU；CPU的串行口与一具有AT命令接口的GSM/GPRS模块连接，GSM/GPRS模块上带有一接收/发送天线，并与一SIM卡插接；CPU的I/O端口通过其内部设置的软件控制一个仿真串口与一具有接收GPS卫星信号以及接收/处理/发送数据和命令的GPS模块连通，该GPS模块与其内置天线串接；电池及电源管理模块通过其三个输出端口，将其电源分别输送至CPU电源端、GSM/GPRS模块输入端与GPS模块输入端；显示装置通过显示电路分别与CPU、GSM/GPRS模块与GPS模块连接。

上述的显示装置为显示灯或液晶显示屏中一种，其位于所述壳体的主面板上。

显示灯至少设置3个，由色彩不同的LED构成，用于显示该定位器内设部件的工作状态；

显示灯最佳设置3个，其分别为CPU工作状态显示灯、GPS模块工作状态显示灯以及GSM/GPRS模块工作状态显示灯。

上述的按键为一SOS求救报警按钮与一开关键，SOS求救报警按钮位于壳体主面板中部及上述显示灯的下侧；开关键位于该壳体一侧。

由于GSM/GPRS模块与GPS模块同处于一个壳体内，各自的天线在接收信号时会造成不同程度的相互干扰，为了解决这一问题，将GSM/GPRS模块与其天线和GPS模块与其内置天线分别安装于电路版的两侧，同时在GSM/GPRS模块表面以及GPS模块表面都加设有屏蔽地，将GSM/GPRS天线与GPS天线分别设置于所述电路版的两端。

本实用新型采用如上技术方案，其有益效果如下：

1、本实用新型集成了GPS、GSM/GPRS与主控单片机CPU的复合方式进行定位，摆脱了GPS对卫星的依赖，在中国移动网络覆盖下，可全国漫游，双定位方式解决了目前现有技术中，在特殊的房间，电梯间，地下室及地下车库等有卫星信号屏蔽的地方无法接收GPS信号的缺陷，将其服务领域扩展到海洋，江湖，山脉，野外等偏远地方，实现了无障碍定位服务的功能。该定位器终端就象小型BP机一样大小，因其体积小，重量轻，可以方便地配带在身上或隐藏在移动物体上，且使用方便。

2、本实用新型将GPS模块、GSM/GPRS模块与主控单片机以及有关附件全部装入一壳体内，实现其微型化设计，具有隐蔽性且接收灵敏度高；为了解决GSM/GPRS无线网络收发天线及GPS接收天线同处一壳体内，由此而产生的相互干扰问题，在GSM/GPRS无线网络收发天线与GPS接收天线安装时，将其分设为该电路版的上下侧，并将二个天线分装于电路版两端，同时在GPS模块与GSM/GPRS模块的表面都设有屏蔽地，采用位置远离的安装方式以及屏蔽技术，较好地解决了GSM/GPRS无线网络收发天线及GPS接收天线同处一壳体内易相互干扰的问题，同时还解决了GSM/GPRS模块工作时瞬间大电流脉冲所产生的干扰问题。

3.本实用新型的定位器是通过主控单片机CPU内设软件控制GSM/GPRS模块和GPS模块的双定位采样技术实现其无盲区服务的功能，即采用适用90％以上室外情况的GPS定位，且定位灵敏度达-159dBm，在不能接收GPS卫星信号定位时，将自动后动GSM/GPRS基站辅助定位。

4.本实用新型的主要部件选用低功耗器件。使用时，由主控单片机CPU的智能控制命令，在无定位请求时，将GSM/GPRS模块和GPS模块设为休眠或半休眠待机状态，在有请求时及时使其唤醒。同时主控单片机CPU的主频在无请求工作时通过降频电路将其自动降频以减少电池消耗，在有请求时自动升频全速工作，其耗电低，在GSM+GPS正常工作状态下可工作近30小时，供电方式采用锂电池和车载充电器的主辅供电方式，可以连续使用。

5.本实用新型定位器通信方式灵活，该产品在使用中的定位坐标信息是通过GSM/GPRS无线网络回传到管理终端的，在使用中可灵活地根据网络的信号环境及当地的资费标准，切换回传通信模式(SMS或GPRS)，便于用户选择；采用具有手机通讯功能的工业级模块，也具有双向信息传输功能，使该复合定位器的用途覆盖面广；如涉及对物流运输中对车辆与货物进行位置的实时监控；为贵重货物客户提供车辆租赁服务；车辆偏离自动报警的防盗作用；出租汽车的管理；旅游、商务出差的向导服务，客人可随时查询自己所处的位置；自驾车或集体出行，随时查询自己与他人的所在位置，便于确定方向和联络等多项服务；还可针对老人、孩子及弱势人的走失，空巢老人在家或在外发生意外，均可通过与本实用新型信号联络的手机和PC机上的电子地图上查询，监测到关注对象的情况。是一项具有人性化且具有实用价值的研究成果。易于推广实施。

附图说明

图1为本实用新型的壳体结构示意图

图2为本实用新型的硬件系统结构连接示意图

图3为本实用新型电路原理图

图4为本实用新型CPU程序流程框图

具体实施方式

如图1所示：本实用新型的外形为一表面安装显示装置01、02、03；SOS求救报警按钮04及开关按键05的壳体00。其中显示灯01、02与03分别为不同色彩的发光二极管LED，并排安装于该壳体00主面板的上侧中部，显示灯03为CPU工作状态显示灯，显示灯02为GPS模块工作状态显示灯，显示灯01为GSM/GPRS模块工作状态显示灯，SOS求救报警按钮04位于三个显示灯下侧中部。

如图1、图2所示：电路版固定安装于壳体00内，该电路版上安装有一单片机CPU1、GSM/GPRS模块2、SIM卡3、电池及电源管理模块4、显示装置5、GPS模块6和GPS电源控制模块7，GPS模块6连接一接收/发送GPS卫星信号的天线61；GSM/GPRS模块2连接一接收/发送天线21。

单片机CPU1为一具有接收信号、计算处理功能且按命令上传定位坐标、报警功能的终端设备，本实施例中，CPU1选用菲利浦LPC932型的单片机，通过该单片机的TXD端口与RXD端口与GSM/GPRS模块2连接，其中：RXD为数据接收端口，TXD为数据发送端口，以保证该GSM/GPRS通讯时的实时性要求；所用的GSM/GPRS模块2具有接收/发送数据和命令的功能，选用型号为SIMCOM300/WAVECOM2403A，GSM/GPRS模块2上安装有一数据接收/发送信号的GSM/GPRS天线21，GSM/GPRS模块2插口与一SIM卡3插接。

GSMON端口为CPU1控制GSM/GPRS模块2的开启信号端口。

GPS模块6为一具有接收GPS卫星信号及接收/发送数据和命令功能的模块，它还与其内置于该电路版上的GPS天线61连接，GPS模块6与单片机CPU1连接的端口为I/O端口，该端口P2.4/P2.5通过单片机CPU1其内部软件处理仿真成一串行口，GPS模块6与单片机CPU1的P2.4端口连接，GPS模块6将其信号通过P2.4(GRXD)端口向单片机CPU1发送定位坐标；其单片机CPU1通过CPU的P2.5(GTXD)端口向GPS模块发送设置命令，以控制GPS模块的状态和工作方式；GPS天线61用于接收GPS卫星信号，其至少可接收三颗卫星信号而且能够准确定位。本实施例选用的GPS型号为：SIRF或UBLOX。

单片机CPU1的输出端通过数据总线P0.5与控制线P0.6分别与显示装置5连接；电池及电源管理模块4一输出端通过单片机CPU1的P0.4端口与其连接，向单片机CPU1报告电源电压状况；电池及电源管理模块4第二输出端与GSM/GPRS模块2连接，向GSM/GPRS模块2提供电源，同时还通过该端口与GPS电源控制模块7连通，向GPS电源控制模块7提供电源；单片机CPU1通过P0.7端口与GPS电源控制模块7连接，由单片机CPU1软件控制向GPS提供电源控制，GPS电源控制模块7输出端与GPS模块6串接，向其提供GPS卫星接收所需的电源；电池及电源管理模块4与显示装置5连接，通过显示装置5内设的不同色彩的显示灯，表示其内置部件各自不同的工作状态。

本实施例的显示装置5由三个不同色彩的显示灯构成，显示灯为发光二极管；三个显示灯01、02与03通过不同的电路分别与CPU1、GSM/GPRS模块2、GPS模块6连接，显示灯01、02、03由左至右设置为绿、兰、红黄双色，绿色显示灯01为GSM/GPRS模块的实时状态显示灯，兰色显示灯02为GPS模块接收GPS卫星信号的工作状态显示灯，红黄双色显示灯03为CPU工作状态显示灯，其中，红灯为待机状态，黄灯为工作状态。

显示装置5还可以采用液晶显示屏，通过液晶显示屏的显示为客户提供信号的来源和各模块的工作状态。

如图3所示，本实用新型的电路原理如下：GPS模块通过GPS10PIN插口与单片机CPU连接，GPS模块接收的数据通过GRXD端口传输至单片机CPU内，该数据经CPU处理即得到当前位置的经纬度数据，GTXD信号用于CPU设置GPS模块工作状态；GPS模块的工作状态信号通过GPS插口的第1脚经电阻R7使得三极管N3导通，发光二极管L3点亮，发光二极管L3为壳体00上的兰色显示灯02(如图1所示)；发光二极管L3兰灯亮时，显示GPS模块正处于接收GPS卫星信号的工作状态；单片机CPU的GPSON端口送出的GPS电源控制信号经电阻R9使得三极管N2导通，三极管N2集电极导通电流经电阻R2使得三极管P2导通，电源经过三极管P2的集电极连接到GPS插口第9脚向GPS模块供电。

GSM/GPRS模块通过JGSM60PIN插口与CPU连接，GSM/GPRS模块JGSM60PIN第39脚连接CPU第18脚TXD，CPU第17脚RXD连接JGSM60PIN插口第32脚，CPU第26脚P0.1送出GSM/GPRS模块电源管理信号，分别与电阻R6和JGSM60PIN插口第6脚连接，唤醒其休眠状态；SIM卡通过JSIM6PIN插口连接到JGSM60PIN插口的第3脚、第5脚、第7脚、第9脚。JGSM60PIN的第52脚经电阻R5与三极管N1的基极相连接，三极管N1的集电极连接发光二极管L1的负极，其正极经电阻R4连接电源正极，当GSM/GPRS模块经JGSM60PIN的第52脚发出信号时，三极管N1导通，发光二极管L1点亮，发光二极管L1为壳体00上的绿色显示灯01(如图1所示)；发光二极管L1绿灯亮时，表示GSM/GPRS模块处于工作状态。

CPU的第22脚P0.5与发光二极管L4的负极连接，发光二极管L4的正极经电阻R10连接电源正极，CPU的第20脚P0.6与发光二极管L2的负极连接，发光二极管L2的正极经电阻R1连接电源正极；发光二极管L4与发光二极管L2为壳体00上的红黄双色显示灯03(如图1所示)；当发光二极管L4红灯亮时，表示CPU处于待机状态，发光二极管L2黄灯亮时，表示CPU处于工作状态。

电池连接至JDC2PIN插口，经电感I1和电容E4、E3组成的Π型滤波电路连接至JGSM60PIN插口，向GSM/GPRS模块供电，电阻R11、R12和电容C1组成分压电路连接至CPU的第23脚P0.4提供电池电量参考电压，插口JBATT2PIN外接充电器和电池充电。

电源管理模块包括一个LD0稳压器，并与电感I2和滤波电容串接，将充电电池VBATT稳压降压到3V-VDD，蓄电池为锂电池，由JBATT插口插接，在车载电源不工作或被破坏时给车载GPS终端供电；在车载电源工作正常的情况下，后备电池转为自动充电。

开关S1为SOS求救报警按钮04(如图1所示)，按下后信号送入单片机CPU第10脚，产生外部中断，同时发送SMS求救定位短信或GPRS求救定位报文。

本实用新型采用了复合定位的方式，即利用GSM，CDMA和PHS无线网络，对GPS的盲区进行定位补偿，采取基站定位和电子罗盘技术，KALMAN滤波技术的定位算法配合GPS死角推估算法，进行复合定位，从而解决了在室内，电梯间和地下车库的无障碍定位。除此之外，本实用新型还将原来的PC GIS平台拓展到手机GIS平台，将复合定位数据在手机的电子地图上显示定位对象的位置和轨迹信息。

如图4所示，为本实用新型复合定位器在实现其定位功能时，单片机CPU执行的主监控程序流程图。

按照监控程序流程完成GSM网络的短信和GPRS报文收发、GPS位置数据的采集、GSM基站数据的采集，并将采集的位置数据以报文形式发送主站终端，实现其复合定位器的工作目标。

Claims (7)

1、一种GPS+GSM/GPRS复合定位器，其特征在于：它包括一壳体，固定于该壳体内的电路版以及安装于该壳体上的显示装置和按键；所述电路版上安装有一具有主监控功能的CPU和一与该CPU串接的电池及电源管理模块；所述CPU的串行口与一具有AT命令接口的GSM/GPRS模块连接，所述GSM/GPRS模块与一接收/发送天线连接，并与一SIM卡插接；所述CPU的I/O端口通过其内部设置的软件控制一个仿真串口与一具有接收GPS卫星信号以及接收/处理/发送数据和命令的GPS模块连通，该GPS模块与其内置天线串接；所述电池及电源管理模块通过输出端口，将其电源分别输送至CPU的电源端、GSM/GPRS模块与GPS模块的输入端，所述CPU、所述GSM/GPRS模块与所述GPS模块分别与所述显示装置连接。

2、如权利要求1所述的复合定位器，其特征在于：所述显示装置为显示灯或液晶显示屏中一种，其位于所述壳体的主面板上。

3、如权利要求2所述的复合定位器，其特征在于：所述显示灯至少设有3个，分别由色彩不同的LED构成。

4、如权利要求3所述的复合定位器，其特征在于：所述显示灯设有3个，分别为CPU工作状态显示灯、GPS模块工作状态显示灯以及GSM/GPRS模块工作状态显示灯。

5、如权利要求1或2或3或4所述的复合定位器，其特征在于：所述按键为一SOS求救报警按钮与一开关键。

6、如权利要求5所述的复合定位器，其特征在于：所述GSM/GPRS模块与其天线安装于所述电路版一侧，所述GPS模块与其内置天线安装于所述电路版的另一侧，所述GSM/GPRS模块与所述GPS模块的表面均设置有屏蔽地。

7、如权利要求6所述的复合定位器，其特征在于：所述GSM/GPRS天线与所述GPS天线分别设于所述电路版的两端。

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