基于北斗一代和北斗二代的雙模一體的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機。該雙模一體機包括殼體及封接在殼體上口的罩蓋，在所述殼體內(nèi)由上至下以積木方式堆疊有一體化天線、固定板、北斗定位及通信單元、信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元、電池固定壓板和電池。本實用新型集北斗一代和北斗二代導航系統(tǒng)于一體，是新一代定位、短報文通信和狀態(tài)報告的專用設備。殼體內(nèi)各工作單元以積木方式堆疊在一起，可解決殼體內(nèi)空間小電磁兼容等的問題。在殼體與罩蓋的連接處設置防水密封圈，可有效解決傳統(tǒng)技術中采用螺釘固定罩蓋和殼體易導致殼體內(nèi)進水的問題。本實用新型可以在殼體底部嵌置磁鐵，通過磁吸方式固定整機；也可以在殼體底部設置螺紋孔，通過螺釘固定方式固定整機。
【專利說明】基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種北斗衛(wèi)星定位儀，具體地說是一種基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機。
【背景技術】
[0002]在北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)中，存在兩種不同的定位形式。一種是衛(wèi)星無線電導航系統(tǒng)(Radio Navigation Satellite System, RNSS)(即“北斗二代”導航系統(tǒng))，其由用戶接收衛(wèi)星無線電導航信號，自主完成至少4顆衛(wèi)星的距離測量，進行用戶位置、速度及航行參數(shù)的計算。另一種是衛(wèi)星無線電測定服務(Radio Determination Satellite Service,RDSS)(即“北斗一代”導航系統(tǒng))，用戶至衛(wèi)星的距離測量和位置計算無法由用戶自身獨立完成，必須由外部系統(tǒng)通過用戶的應答來完成。其特點是通過用戶應答，在完成定位的同時，完成了向外部系統(tǒng)的用戶位置報告，還可實現(xiàn)定位與通信的集成。
[0003]RDSS相比RNSS而言，具有覆蓋范圍窄、定位精度低、發(fā)送無線電信號時易被其他無線電偵測設備發(fā)現(xiàn)及無法在高速移動平臺上使用等缺點。但是，RDSS也有RNSS所沒有的優(yōu)點，例如=RDSS具備簡短的報文通信功能。此外RDSS從原理上說，多路徑效應存在都不影響定位精度，即具有受地貌影響不明顯的優(yōu)點，不會有RNSS林下無信號的尷尬。但是由于導航系統(tǒng)基本的定位授時性能上的差距，RDSS作為導航定位系統(tǒng)是無法與RNSS在市場上競爭的。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的就是提供一種基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機，以結(jié)合北斗一代和北斗二代的優(yōu)點，實現(xiàn)快速精準定位、短報文通信和狀態(tài)報告等的功能。
[0005]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:一種基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機，包括殼體及封接在所述殼體上口的罩蓋；在所述殼體內(nèi)設置有與所述殼體的內(nèi)壁固接的固定板，在所述固定板的上板面上設置有用于發(fā)射或接收衛(wèi)星定位及通信信號的一體化天線，在所述固定板的下板面上設置有北斗定位及通信單元；所述北斗定位及通信單元包括北斗一代定位及通信單元和北斗二代定位單元，所述北斗一代定位及通信單元通過北斗一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)獲取定位數(shù)據(jù)信息和進行短報文通信數(shù)據(jù)的傳輸，所述北斗二代定位單元通過北斗二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)獲取定位數(shù)據(jù)信息；所述北斗定位及通信單元連接信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元，所述信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元通過電池固定壓板將提供工作電源的電池固定在所述殼體內(nèi)的底部。
[0006]所述殼體與所述罩蓋采用螺紋連接，在所述殼體與所述罩蓋的連接處設置有防水密封圈。
[0007]在所述殼體的底部嵌置有磁鐵，以方便將本機通過磁吸方式固定在其他裝置上。
[0008]在所述殼體的底部設置有螺紋孔，以方便將本機通過螺釘固定方式固定在其他裝置上。[0009]所述一體化天線包括發(fā)射天線、第一接收天線和第二接收天線；所述發(fā)射天線用于發(fā)射L頻段的衛(wèi)星定位及通信信號，所述第一接收天線用于接收S頻段的衛(wèi)星定位及通信信號，所述第二接收天線用于接收BI和LI頻段的衛(wèi)星定位信號；所述發(fā)射天線和所述第一接收天線分別與所述北斗一代定位及通信單元相接，所述第二接收天線與所述北斗二代定位單元相接。
[0010]所述信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元包括微處理器、接口電平轉(zhuǎn)換模塊和電源管理模塊；所述微處理器分別與所述北斗一代定位及通信單元、所述北斗二代定位單元和所述接口電平轉(zhuǎn)換模塊相接，用于將定位數(shù)據(jù)信息和短報文通信數(shù)據(jù)通過所述接口電平轉(zhuǎn)換模塊向上位機進行傳輸；所述接口電平轉(zhuǎn)換模塊用于將由所述微處理器向上位機所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行電平轉(zhuǎn)換；所述電源管理模塊與所述電池相接，為各工作單元分配工作電源。
[0011]所述北斗一代定位及通信單元包括低噪聲放大器、功率放大器、收發(fā)一體通道、基帶信號芯片和IC卡；在所述殼體開有IC卡取放窗口。
[0012]在所述殼體的側(cè)壁上設置有防滑握持槽。
[0013]本實用新型集北斗一代和北斗二代導航系統(tǒng)于一體，是新一代定位、短報文通信和狀態(tài)報告的專用設備。本實用新型可在“北斗”衛(wèi)星定位系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)快速精確定位、及時報告，解決超視距范圍的通信問題，大大縮短了上報時間，實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)的信息化管理，提高運作效率，降低運作成本，并為通信保障部門提供高效、準時、靈活、周到的服務，便于指揮調(diào)度和統(tǒng)籌管理。
[0014]本實用新型的各工作單元設置在殼體內(nèi)，各工作單元之間以積木排列、插入的方式堆疊在一起，可解決殼體與罩蓋之間空間小電磁兼容等的問題。殼體與罩蓋之間采用螺紋連接，且在殼體與罩蓋的連接處設置有防水密封圈，防水密封圈可有效防水，從而解決了傳統(tǒng)技術中采用螺釘固定罩蓋和殼體導致殼體內(nèi)易進水的問題。本實用新型可以在殼體底部嵌置磁鐵，通過磁吸方式固定整機；也可以在殼體底部設置螺紋孔，通過螺釘固定方式固定整機。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的軸測圖。
[0016]圖2是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖中:1、一體化天線，2、北斗二代定位單元，3、北斗一代定位及通信單元，4、信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元，5、電源單元，6、殼體，7、罩蓋，8、北斗定位及通信單元，9、電池，10、固定板，11、第二接收天線，12、第一接收天線，13、發(fā)射天線，14、連接器，15、電池固定壓板，
16、防水密封圈，17、接口插座，18、防滑握持槽，19、IC卡取放窗口，20、銘牌粘貼槽，21、IC
卡取放窗口蓋。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所不,本實用新型包括殼體6和罩蓋7,罩蓋7封接在殼體6的上口，殼體6與罩蓋7之間采用螺紋連接，且在殼體6與罩蓋7的連接處設置有防水密封圈16。罩蓋7采用工程塑料ABS+PC，殼體6采用航空鋁合金材料，工程塑料材質(zhì)輕，可減輕重量，便于攜帶。鋁合金殼體外部采取化學處理加噴涂耐三防涂料，以保護殼體6不被鹽霧等腐蝕。罩蓋7采用ABS+PC工程塑料，其材料本身就具有耐三防、耐酸堿腐蝕性能，只須在外部噴涂面漆即可。
[0019]在殼體6內(nèi)部采用積木堆疊方式設置有若干工作單元，積木堆疊方式可以壓縮整機的體積，進而解決整機腔體內(nèi)部空間小電磁兼容等的問題。殼體6內(nèi)各工作單元由上至下依次為一體化天線單元1、固定板10、北斗定位及通信單元8、信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元(即PCB板)4、電池固定壓板15和電池9。在殼體6的內(nèi)壁上設置有若干立柱，固定板10通過螺釘固定在殼體6內(nèi)壁的立柱上。一體化天線單元I固定設置在固定板10的上板面上，北斗定位及通信單元8固定設置在固定板10的下板面上，北斗定位及通信單元8與信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元4固接，信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元4通過電池固定壓板15將電池9固定在殼體6內(nèi)的底部，電池9用于給殼體6內(nèi)各工作單兀提供工作電源。
[0020]如圖2所示，北斗定位及通信單元8包括北斗一代定位及通信單元3和北斗二代定位單元2，北斗一代定位及通信單元3用于通過北斗一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)獲取定位數(shù)據(jù)信息和進行短報文通信數(shù)據(jù)的傳輸，北斗二代定位單元2用于通過北斗二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)獲取定位數(shù)據(jù)信息。
[0021]一體化天線單元I包括發(fā)射天線13、第一接收天線12和第二接收天線11。發(fā)射天線13、第一接收天線12和第二接收天線11通過連接器14以及射頻電纜連接成一體。發(fā)射天線13和第一接收天線12均與北斗一代定位及通信單元3相接，發(fā)射天線13用于發(fā)射L頻段(IlGHz)的衛(wèi)星定位及通信信號，第一接收天線12用于接收S頻段(2483.5ΜΗζ?2500ΜΗζ)的衛(wèi)星定位及通信信號。第二接收天線11與北斗二代定位單元2相接，用于接收 BI (1561.098MHz ±2.046MHz)和 LI (1575.42ΜΗζ±1.023MHz)頻段的衛(wèi)星定位信號。
[0022]信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元4包括微處理器41、接口電平轉(zhuǎn)換模塊42和電源管理模塊43。微處理器41分別與接口電平轉(zhuǎn)換模塊42、電源管理模塊43、北斗一代定位及通信單元3和北斗二代定位單元2相接。微處理器41可進行自檢和整機工作狀況巡檢，并輸出整機工作狀況指令；還可自動完成初始化參數(shù)設定；實時給出故障告警和工作狀況指示(信號失鎖、需給電池充電、設備故障類型等)。接口電平轉(zhuǎn)換模塊42用于將微處理器41和上位機之間所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行電平轉(zhuǎn)換。
[0023]微處理器41通過電源管理模塊43控制開啟北斗一代定位及通信單元3，北斗一代定位及通信單元3開啟后搜索北斗GEO衛(wèi)星信號，并將鎖定波束狀況和信號功率傳輸給微處理器41。微處理器41在通過接口電平轉(zhuǎn)換模塊42接收來自上位機的短報文通信數(shù)據(jù)及有源定位指令等后，向北斗一代定位及通信單元3發(fā)送短報文通信數(shù)據(jù)傳輸指令、有源定位指令及其他相關業(yè)務指令。北斗一代定位及通信單元3對所接收到的指令信號進行調(diào)制、上變頻、放大后，通過射頻電纜發(fā)送給發(fā)射天線13，由發(fā)射天線13發(fā)射L頻段的衛(wèi)星定位及通信信號給北斗一代導航系統(tǒng)。第一接收天線12接收來自北斗一代導航系統(tǒng)的S頻段的衛(wèi)星定位及通信信號后，通過射頻電纜發(fā)送至北斗一代定位及通信單元3。北斗一代定位及通信單元3接收S頻段的出站信號，經(jīng)下變頻、放大、A/D、信號捕獲、跟蹤、解擴、載波恢復、解調(diào)、譯碼后，通過串行數(shù)據(jù)接口向微處理器41實時提供定位信息、報文信息和其它相關業(yè)務信息。微處理器41接收解析由北斗一代定位及通信單元3所發(fā)送的有源定位結(jié)果、短報文信息和其它相關業(yè)務信息，并將結(jié)果通過接口電平轉(zhuǎn)換模塊42發(fā)送至上位機。[0024]北斗一代定位及通信單元3主要由LNA (低噪聲放大器)、PA (功率放大器)、收發(fā)一體通道、基帶信號芯片和IC卡等組成。LNA是確保本機接收靈敏度的關鍵部件，它由多級放大器組成，其第一級采用噪聲系數(shù)低的場效應放大器，確保放大器的增益和噪聲系數(shù)達到指標要求。LNA的輸出通過射頻連接器送往基帶信號芯片處理，而它所需的直流電源由基帶信號芯片通過該連接器饋送。S波段出站信號自第一接收天線12接收，經(jīng)過低噪聲放大后，可為后續(xù)的基帶信號芯片部分提供適于處理的信號。PA (高功率放大器)的輸入信號來自基帶信號芯片的發(fā)射小信號信道，其作用是將它放大到一定的功率電平。它是一個固態(tài)功率放大器，工作于A或AB類，其線性度好，避免發(fā)射信號的非線性失真。高功率放大器的電源獨立輸送?；鶐盘栃酒敵龅娜胝拘盘?，經(jīng)過高功率放大器放大后，由發(fā)射天線13發(fā)射到北斗GEO衛(wèi)星。北斗一代定位及通信單元3從功能上可分為接收鏈路和發(fā)射鏈路兩部分。接收鏈路包括下變頻器D/C、I和Q通道的視頻放大器、A/D變換器以及數(shù)字信號處理器等部件。發(fā)射鏈路包括數(shù)字基帶信號處理器、BPSK調(diào)制器和上變頻器等部件。IC卡用于獲得用戶相關信息，并實現(xiàn)定位及通信等功能。
[0025]微處理器41通過電源管理模塊43控制開啟北斗二代定位單元2，北斗二代定位單元2開啟后搜索北斗衛(wèi)星。北斗二代定位單元2兼容RNSS無源定位和GPS衛(wèi)星無源定位功能。北斗二代定位單兀 2 主要由 LNA 和 GNSS (Global Navigation Satellite System)導航模塊組成，用于實現(xiàn)實時高精度的無源衛(wèi)星定位、授時、測速等。北斗二代定位單元2內(nèi)置LNA，可以實現(xiàn)對BI和LI頻點進行濾波，低噪聲放大，用戶無需外置LNA，直接連接第二接收天線11即可。第二接收天線11接收來自北斗二代導航系統(tǒng)的BI頻點(或稱頻段、波段)的衛(wèi)星定位信號和來自GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的LI頻段的衛(wèi)星定位信號，并通過射頻電纜將所接收到的衛(wèi)星定位信號發(fā)送至北斗二代定位單元2。北斗二代定位單元2將鎖定波束狀況和信號功率等原始導航信息發(fā)送給其內(nèi)的基帶信號處理模塊；基帶信號處理模塊根據(jù)原始導航數(shù)據(jù)通過PVT算法結(jié)算出位置、速度、時間等導航信息，并整理發(fā)送給微處理器41。微處理器41接收解析由北斗二代定位單元2所發(fā)送的位置、速度、時間等數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)通過接口電平轉(zhuǎn)換模塊42發(fā)送至上位機。
[0026]電源單元5與電源管理模塊43相接，用于給電源管理模塊43提供工作電壓。電源單元5包括電池(如圖1中所示)9和外部電源。電池可直接向電源管理模塊43供電，電池內(nèi)部設有過充、過放、防短路保護電路，此外還設置有防止正負極插錯的保護電路，電池內(nèi)部保護電路采用自鎖開關，減少電池電量的消耗。電池可以為可充電鋰電池，以方便用戶后期的使用與維護，降低衛(wèi)星發(fā)射設備對電源的高要求。外部電源可通過充電器向電源管理模塊43供電。電池供電和外部電源供電之間具有自動切換電路，防止外部電源對電池充電而引起事故。電池和外部電源協(xié)同向電源管理模塊43供電。
[0027]在電源管理模塊43中設有AD電源監(jiān)控模塊，用于隨時監(jiān)控電池的工作狀況。當電池電壓低于13.0V時，切斷基帶單元和放大器供電，并顯示電壓過低報警；當電池電壓低于14V大于13.0V時，切斷放大器供電，通過串口指令報警提示電壓過低信息，并等待電池電壓恢復到14V以上時才允許發(fā)射。電源管理模塊43在微處理器41的控制下，可給各工作單元提供工作電源，并負責整機系統(tǒng)的電源分配，在電池電量不足時協(xié)調(diào)各部件的功耗，以延長工作時間。
[0028]本實用新型整機可以在殼體6底部設置螺紋孔，進而通過螺釘固定方式對本機進行固定；也可以在殼體6的底部嵌置(或通過粘貼)高強磁鐵，以通過磁吸方式將本機固定在金屬或合金等器件上。
[0029]在殼體6的側(cè)壁開設有IC卡取放窗口 19，通過IC卡取放窗口 19可將北斗一代定位及通信單元3中的IC卡插入IC卡槽(見圖1，位于信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元4的下方)內(nèi)，也可方便地將IC卡取出。在IC卡取放窗口 19處設置IC卡取放窗口蓋21，取放IC卡后要及時將IC卡取放窗口蓋21蓋住，以防止灰塵進入殼體6內(nèi)部。
[0030]在殼體6的側(cè)壁上還設置有銘牌粘貼槽20，可以將記載有本機屬性及其他相關信息的紙片粘貼于該銘牌粘貼槽20內(nèi)，以防止紙片被跨蹭掉。在殼體6的側(cè)壁上還開設有若干防滑握持槽18，人們在握持或扶持本機時可以防止手滑，且能增大所施加的力。在殼體6的側(cè)壁上還設置有對外接口，接口插座17通過對外接口與殼體6內(nèi)的工作單元相接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、電流等的傳輸。
[0031]本實用新型整機外部存在三處易進水的泄漏點，分別是:罩蓋7與殼體6之間、殼體6上的對外接口處和殼體6上的IC卡取放窗口 19處。針對上述三處泄露點，可采取如下措施來防水:
[0032]罩蓋7與殼體6之間采取零件防水結(jié)構(gòu)設計，例如凹槽、凸緣，凹槽內(nèi)填以橡膠密封圈，通過旋緊密封固定。IC卡取放窗口蓋21與殼體6之間的密封問題，考慮到IC卡便于經(jīng)常拆卸，在IC卡取放窗口蓋21上設計了防水密封槽并填充以橡膠密封圈，用螺釘固定緊IC卡取放窗口蓋的同時壓緊了橡膠密封圈，實現(xiàn)防水功能。接口插座17采用防水型插座，用本身自帶的密封橡膠圈及緊固件裝于殼體6上，用螺釘固定，達到防水功能。
[0033]本實用新型一體機的外形以專業(yè)造型軟件進行外觀設計，既滿足設備的使用需要，又符合人體工程學，握持舒適，外觀顏色協(xié)調(diào)，標記、標志清晰、牢固、操作方便。
【權利要求】
1.一種基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機，其特征是，包括殼體及封接在所述殼體上口的罩蓋；在所述殼體內(nèi)設置有與所述殼體的內(nèi)壁固接的固定板，在所述固定板的上板面上設置有用于發(fā)射或接收衛(wèi)星定位及通信信號的一體化天線，在所述固定板的下板面上設置有北斗定位及通信單元；所述北斗定位及通信單元包括北斗一代定位及通信單元和北斗二代定位單元，所述北斗一代定位及通信單元通過北斗一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)獲取定位數(shù)據(jù)信息和進行短報文通信數(shù)據(jù)的傳輸，所述北斗二代定位單元通過北斗二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)獲取定位數(shù)據(jù)信息；所述北斗定位及通信單元連接信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元，所述信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元通過電池固定壓板將提供工作電源的電池固定在所述殼體內(nèi)的底部。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機，其特征是，所述殼體與所述罩蓋采用螺紋連接，在所述殼體與所述罩蓋的連接處設置有防水密封圈。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機，其特征是，在所述殼體的底部嵌置有磁鐵，以方便將本機通過磁吸方式固定在其他裝置上。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機，其特征是，在所述殼體的底部設置有螺紋孔，以方便將本機通過螺釘固定方式固定在其他裝置上。
5.根據(jù)權利要求1~4任一項所述的基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機，其特征是，所述一體化天線包括發(fā)射天線、第一接收天線和第二接收天線；所述發(fā)射天線用于發(fā)射L頻段的衛(wèi)星定位及通信信號，所述第一接收天線用于接收S頻段的衛(wèi)星定位及通信信號，所述第二接收天線用于接收BI和LI頻段的衛(wèi)星定位信號；所述發(fā)射天線和所述第一接收天線分別與所述北斗一代定位及通信單元相接，所述第二接收天線與所述北斗二代定位單元相接。
6.根據(jù)權利要求5所 述的基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機，其特征是，所述信息處理與接口轉(zhuǎn)換單元包括微處理器、接口電平轉(zhuǎn)換模塊和電源管理模塊；所述微處理器分別與所述北斗一代定位及通信單元、所述北斗二代定位單元和所述接口電平轉(zhuǎn)換模塊相接，用于將定位數(shù)據(jù)信息和短報文通信數(shù)據(jù)通過所述接口電平轉(zhuǎn)換模塊向上位機進行傳輸；所述接口電平轉(zhuǎn)換模塊用于將由所述微處理器向上位機所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行電平轉(zhuǎn)換；所述電源管理模塊與所述電池相接，為各工作單元分配工作電源。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機，其特征是，所述北斗一代定位及通信單元包括低噪聲放大器、功率放大器、收發(fā)一體通道、基帶信號芯片和IC卡；在所述殼體開有IC卡取放窗口。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的基于北斗一代和北斗二代的雙模一體機，其特征是，在所述殼體的側(cè)壁上設置有防滑握持槽。
【文檔編號】G01S19/32GK203732724SQ201420080534
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權日:2014年2月25日
【發(fā)明者】曹春暉, 裴航, 竇樂星, 霍鋮濰, 袁晨曦, 尚志建 申請人:石家莊市經(jīng)緯度科技有限公司