專利名稱：車載gps數(shù)據(jù)無線收發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通訊設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是特指車載GPS數(shù)據(jù)無線收發(fā)器。
背景技術(shù)：
目前市場上有很多GPS應(yīng)用設(shè)備，將GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)用于車輛的行駛軌跡監(jiān)控。一般是采用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式，實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛的運(yùn)行。這種方式運(yùn)營的缺點(diǎn)是成本較高，尤其是在一些網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的地區(qū)會(huì)出現(xiàn)監(jiān)控盲區(qū)。因此，在一些對實(shí)時(shí)性要求不太嚴(yán)格，但注重其行駛的歷史軌跡的應(yīng)用場合，上述方式顯然不適合。另外，也有采用IC卡記錄的方式，雖然可以避免上述缺點(diǎn)，但也存在著記錄容量小，操作煩瑣，IC卡在長期使用后容易出現(xiàn)磨損，造成無法使用等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種車載GPS數(shù)據(jù)無線收發(fā)器，它可克服現(xiàn)有技術(shù)中的一些不足。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是車載GPS數(shù)據(jù)無線收發(fā)器，它主要包括殼體，裝在殼體內(nèi)的GPS接收器，其特征在于邏輯控制單元分別與衛(wèi)星定位接收模塊、中央處理單元、具有內(nèi)置天線的無線收發(fā)處理電路連接，中央處理單元還分別與靜態(tài)存儲(chǔ)器、復(fù)位及電源管理單元、大容量存儲(chǔ)器、具有內(nèi)置天線的無線收發(fā)處理電路相連接，復(fù)位及電源管理單元分別與備用電池、電源連接，備用電池與靜態(tài)存儲(chǔ)器連接。
本實(shí)用新型，它針對現(xiàn)有的各種GPS應(yīng)用設(shè)備的缺點(diǎn)，將GPS定位功能和短距離無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，開發(fā)出一種嶄新的GPS應(yīng)用設(shè)備，繼而形成一種新穎，廉價(jià)，高效，快捷的非接觸式車輛管理模式。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點(diǎn)1、它可以緊固在車輛上，對安裝位置沒有太大的限制，只要能接收到無線電信號(hào)的位置都可以安裝；2、由于具有較大的存儲(chǔ)功能，它可以將本車的相關(guān)重要信息記錄下來。包括車輛牌號(hào)，運(yùn)輸?shù)呢浳锴鍐?，出發(fā)點(diǎn)，目的地，行駛路線要求等，大大方便了貨運(yùn)公司的管理；3，可以將接收到的GPS數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后，記錄在大容量非易失存儲(chǔ)器里，單片最大存儲(chǔ)容量達(dá)4MB，按每10秒記錄一個(gè)軌跡點(diǎn)，可以連續(xù)記錄70小時(shí)，若每3分鐘記錄一個(gè)軌跡點(diǎn)，則可連續(xù)記錄50天；4、挪威Nordic公司的短距離無線數(shù)據(jù)傳輸芯片NRF401，傳輸速度可達(dá)到20K/秒。
本實(shí)用新型將衛(wèi)星定位裝置和無線通訊有機(jī)結(jié)合起來，它既可以對車輛行駛的軌跡做全天候記錄，又不需要任何網(wǎng)絡(luò)的支持。其數(shù)據(jù)的收發(fā)是通過無線方式，自動(dòng)檢測，無需人工干預(yù)。不受任何網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的限制。也不產(chǎn)生任何使用費(fèi)用。本裝置可廣泛用于移動(dòng)目標(biāo)的定位，監(jiān)控，指揮和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)車輛的跟蹤，提供出行路線，行車調(diào)度指揮及緊急援助。尤其適合自來水，電力等公司搶險(xiǎn)和急救車上，實(shí)現(xiàn)對搶險(xiǎn)和急救車輛的指揮和調(diào)度，可大大提高搶險(xiǎn)和急救工作的效率，降低了由災(zāi)，險(xiǎn)情帶來的經(jīng)濟(jì)損失。這種裝置還適合在一些不需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的貨運(yùn)，船運(yùn)公司的生產(chǎn)管理應(yīng)用。


圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的電路框圖圖2為圖1的具體電路圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
本實(shí)用新型主要包括殼體，裝在殼體內(nèi)的GPS接收器，其特征在于GPS接收天線10與衛(wèi)星定位接收模塊1連接，邏輯控制單元2分別與衛(wèi)星定位接收模塊1、中央處理單元3、具有內(nèi)置天線的無線收發(fā)處理電路4連接，中央處理單元3還分別與靜態(tài)存儲(chǔ)器9、復(fù)位及電源管理單元7、大容量存儲(chǔ)器5、具有內(nèi)置天線的無線收發(fā)處理電路4相連接，復(fù)位及電源管理單元7分別與備用電池8、電源6連接，備用電池8與靜態(tài)存儲(chǔ)器9連接。本實(shí)用新型的框圖中電路除了電源均可視為現(xiàn)有技術(shù)，實(shí)施中所述的電源主要由整流器V1，∏型LC濾波器及DC/DC變換器U10組成，具體的連接關(guān)系為，DC/DC變換器U10的插腳1分別與電容C20、電容C21的另一端、電容C19的一端、電感L2的一端連接，DC/DC變換器的插腳2分別與二極管D1、電感L1的一端連接，該變換器的插腳4分別與電容C18、電容C23、電容C10、電容C11的一端連接，整流器V1的插腳3分別與電感L2的另一端、電容C17、電容C22的一端連接，整流器V1的插腳4分別與電容C19、電容C17、電容C22、電容C18、電容C23、電容C10、電容C11的另一端連接。
車載GPS數(shù)據(jù)無線收發(fā)器，GPS接收器接收到GPS定位信息，送至中央處理單元，經(jīng)過壓縮后存放在大容量的FLASH存儲(chǔ)器里。記錄了行駛軌跡的車輛回到車管中心后，可通過短距離無線數(shù)據(jù)傳輸方式將軌跡數(shù)據(jù)送往車管中心。
自動(dòng)讀寫操作，由于采用無線方式操作，可以做到在使用過程中，無需人工干預(yù)，當(dāng)車輛行駛進(jìn)入監(jiān)管區(qū)域后，能自動(dòng)檢測車輛，解析車牌號(hào)碼，完成歷史軌跡及相關(guān)信息的讀取。
使用方便，無限制。工作頻率為國際通用的業(yè)余433MHZ，ISM頻段，采用微發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計(jì)，使用時(shí)對周圍干擾很小，無需申請無線電許可證。
具有良好的性價(jià)比，本設(shè)備在使用過程無費(fèi)用支出，與采用GSM等方式，利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控相比較，本設(shè)備無需任何使用費(fèi)用。這對于那些對實(shí)時(shí)性要求不太高，但注重對歷史軌跡檢查的應(yīng)用場合來說，可以大大減少成本。
本實(shí)用新型的工作原理及詳細(xì)功能說明如下(請參見圖2)電源部分由整流器V1，∏型LC濾波器(C17，L2，C19)，DC/DC變換器U10等組成，允許輸入10-30V交/直流電源，可以滿足絕大多數(shù)車輛的使用要求。
中央處理單元由CPU(U7)，鎖存器(U1，U4)，靜態(tài)存儲(chǔ)器(U3)等組成，完成對整個(gè)設(shè)備的統(tǒng)一控制。靜態(tài)存貯器帶有備用電池，提供掉電期間的數(shù)據(jù)保護(hù)，暫存未滿一頁的GPS數(shù)據(jù)。
鎖存器U8用于為大容量FLASH存儲(chǔ)器提供高位地址。
復(fù)位及電源管理電路由電源管理電路(U2，R1，R2)等組成。主要功能是完成對CPU的復(fù)位以及程序運(yùn)行監(jiān)控，電源電壓監(jiān)視，靜態(tài)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保護(hù)等。當(dāng)電源電壓過低或掉電時(shí)，及時(shí)保護(hù)靜態(tài)存儲(chǔ)器中的重要數(shù)據(jù)不致丟失。
大容量存儲(chǔ)器是一片4MB的FLASH存儲(chǔ)器(U4)，最大存儲(chǔ)容量為512K字節(jié)，可以多次反復(fù)使用。行駛中的GPS數(shù)據(jù)及車輛相關(guān)信息就記錄在該存儲(chǔ)器中，可以將定位接收模塊接收到的GPS數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后，記錄在大容量存儲(chǔ)器里，單片最大存儲(chǔ)容量達(dá)4MB。
邏輯控制單元由兩片74HCT02，(U5，U6)及其他一些輔助電路組成。功能是在CPU的控制下，實(shí)現(xiàn)CPU自身的串行通訊口與無線通訊接口和GPS模塊接口之間的無擾動(dòng)切換。這樣做可以有效減小系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高可靠性，降低成本。無線收發(fā)處理電路是本實(shí)用新型的關(guān)鍵。它采用挪威Nordic公司的nRF401單片無線收發(fā)電路(U11)，微功率發(fā)送，高靈敏度接收。本實(shí)用新型采用內(nèi)部集成天線，大大減小天線尺寸。還可以根據(jù)通訊距離要求，調(diào)整R14電阻的大小可以改變發(fā)射功率，以適應(yīng)不同監(jiān)管場合的要求。C38，C39為天線匹配電阻，根據(jù)實(shí)際環(huán)境做一些微調(diào)，以達(dá)到最佳通訊效果。本電路最大發(fā)射功率不大于+10mW。
無線收發(fā)電路數(shù)據(jù)接口是通過控制邏輯電路與中央控制單元相連，中央控制單元還直接控制著其頻道切換，休眠，接收/發(fā)送切換等。
連接器J6配接GARMIN公司的GPS25LVS衛(wèi)星定位模塊。
本實(shí)用新型的使用過程為，中央處理單元根據(jù)設(shè)定的GPS讀寫時(shí)間間隔，通過邏輯控制單元的SEL1信號(hào)，控制其自身的串行口是連接到GPS定位接收模塊還是無線收發(fā)處理電路中的無線電收發(fā)模塊，當(dāng)GPS讀取時(shí)間未到時(shí)，接收定位接收模塊的定位信號(hào)，接收時(shí)間為1.5秒，接收完畢后，返回?zé)o線電收發(fā)模塊，繼續(xù)監(jiān)視其無線端口，以保證對車管中心的控制命令作出及時(shí)響應(yīng)；GPS定位數(shù)據(jù)輸出格式可通過信號(hào)RX設(shè)定成NEMA0183格式，19200bps，每秒輸出一幀GPRMC數(shù)據(jù)，以確保在1.5秒內(nèi)至少能接收一幀完整的GPS定位信息，無線收發(fā)處理電路中的收發(fā)控制采用了前導(dǎo)碼加CRC效驗(yàn)措施，以濾除無效雜波數(shù)據(jù)，提高傳輸可靠性；邏輯控制單元主要由兩片74HCT02或非門組成，信號(hào)RXD、TXD為中央處理單元的串口信號(hào)，RXD1、TXD1是接收定位接收模塊的輸入\輸出信號(hào)，RXD2、TXD2為無線收發(fā)處理電路中的收發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)，SEL1信號(hào)控制上述兩組信號(hào)之間的切換，SEL1為高電平時(shí)，連接定位接收模塊，SEL1為低電平時(shí)，連接無線電收發(fā)模塊，這樣未連接時(shí)的端口能保證為高電平，以免造成中央處理單元的接收口產(chǎn)生誤動(dòng)作。復(fù)位及電源管理單元和備用電池一起管理著整個(gè)裝置的復(fù)位及掉電后的靜態(tài)存儲(chǔ)器內(nèi)部的數(shù)據(jù)保護(hù)，當(dāng)有電時(shí)，復(fù)位電路檢測到電源電壓正常后，向中央處理單元發(fā)出系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)，中央處理單元開始工作，并允許靜態(tài)存儲(chǔ)器正常讀寫操作，同時(shí)其電源管理單元也在時(shí)刻檢查電源電壓；當(dāng)電源掉電或電壓下降到系統(tǒng)無法工作時(shí)，電源管理單元向靜態(tài)存儲(chǔ)器內(nèi)部發(fā)出禁止寫入的信號(hào)，同時(shí)備用電源會(huì)自動(dòng)向靜態(tài)存儲(chǔ)器提供電源，及時(shí)保護(hù)靜態(tài)存儲(chǔ)器內(nèi)部的數(shù)據(jù)免遭破壞；中央處理單元正常工作時(shí)，會(huì)定時(shí)向復(fù)位管理單元提供一種脈沖信號(hào)表示自身在正常工作，當(dāng)某種原因造成中央處理單元工作異常時(shí)，復(fù)位管理單元將無法收到該脈沖信號(hào)，也會(huì)向中央處理單元發(fā)出復(fù)位信號(hào)，中央處理單元會(huì)重新開始工作；當(dāng)正常工作時(shí)，中央處理單元通過邏輯控制單元監(jiān)視著接收模塊輸出的數(shù)據(jù)，在沒有有效的時(shí)，中央處理單元定時(shí)的將串口切換到定位接收模塊(GPS模塊)試圖接收GPS定位數(shù)據(jù)，并將收到的GPS數(shù)據(jù)幀暫存在含有掉電保護(hù)的靜態(tài)存儲(chǔ)器中，當(dāng)存滿一頁(256個(gè)字節(jié))后，再轉(zhuǎn)存到大容量存儲(chǔ)器中，以減少寫入次數(shù)，增加存儲(chǔ)器的使用壽命，當(dāng)本車載GPS數(shù)據(jù)無線收發(fā)器行使至車管中心時(shí)，中央處理單元通過邏輯控制單元連接到無線電收發(fā)模塊將偵聽接收到的車管中心的呼叫信號(hào)，并傳輸給中央處理單元，中央處理單元將停止接收GPS無線通訊數(shù)據(jù)，并維持與車管中心的無線通訊，中央處理單元先將本車的車牌號(hào)發(fā)給車管中心，經(jīng)驗(yàn)證后會(huì)根據(jù)需要將存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)發(fā)給車管中心，也可以重新接收車管中心的寫入數(shù)據(jù)，例如貨物信息，行車路線規(guī)定等，并將這些數(shù)據(jù)也存入大容量存儲(chǔ)器，以備目的地車管中心的讀取、驗(yàn)證、檢查等；當(dāng)某車輛從車管中心監(jiān)管區(qū)域出發(fā)時(shí)，車管中心將捕捉到本車輛的存在，開始將該車輛及貨物的相關(guān)信息寫入本裝置。該裝置開始按預(yù)先設(shè)定的GPS記錄間隔時(shí)間，將接收到的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，記錄在大容量存儲(chǔ)器里。同時(shí)，中央處理單元不斷檢測著無線接口上的數(shù)據(jù)，等待著目的地車管中心的讀取要求。車輛在行駛過程中，不需要任何網(wǎng)絡(luò)的支持。當(dāng)車輛行駛到目的地車管中心時(shí)，車管中心會(huì)自動(dòng)檢測到該車輛的到來，解析出該車輛的牌號(hào)，完成對車輛行駛軌跡及所有相關(guān)信息的讀取，并存入車管中心的監(jiān)控系統(tǒng)中，根據(jù)需要可在車管中心平臺(tái)的電子地圖上可以再現(xiàn)車輛行駛的軌跡。
權(quán)利要求1.車載GPS數(shù)據(jù)無線收發(fā)器，它主要包括殼體，裝在殼體內(nèi)的GPS接收器，其特征在于邏輯控制單元分別與衛(wèi)星定位接收模塊、中央處理單元、具有內(nèi)置天線的無線收發(fā)處理電路連接，中央處理單元還分別與靜態(tài)存儲(chǔ)器、復(fù)位及電源管理單元、大容量存儲(chǔ)器、具有內(nèi)置天線的無線收發(fā)處理電路相連接，復(fù)位及電源管理單元分別與備用電池、電源連接，備用電池與靜態(tài)存儲(chǔ)器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載GPS數(shù)據(jù)無線收發(fā)器，其特征在于所述的電源主要由整流器(V1)，∏型LC濾波器及DC/DC變換器(U10)組成，具體的連接關(guān)系為，DC/DC變換器(U10)的插腳1分別與電容(C20)、電容(C21)的另一端、電容(C19)的一端、電感(L2)的一端連接，DC/DC變換器的插腳2分別與二極管(D1)、電感(L1)的一端連接，該變換器的插腳4分別與電容(C18)、電容(C23)、電容(C10)、電容(C11)的一端連接，整流器(V1)的插腳3分別與電感(L2)的另一端、電容(C17)、電容(C22)的一端連接，整流器(V1)的插腳4分別與電容(C19)、電容(C17)、電容(C22)、電容(C18)、電容(C23)、電容(C10)、電容(C11)的另一端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車載GPS數(shù)據(jù)無線收發(fā)器，其特征在于可以將定位接收模塊接收到的GPS數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后，記錄在大容量存儲(chǔ)器里，單片最大存儲(chǔ)容量達(dá)4MB。
專利摘要本實(shí)用新型涉及車載GPS數(shù)據(jù)無線收發(fā)器，其特征為邏輯控制單元分別與衛(wèi)星定位接收模塊、中央處理單元、具有內(nèi)置天線的無線收發(fā)處理電路連接，中央處理單元還分別與靜態(tài)存儲(chǔ)器、復(fù)位及電源管理單元、大容量存儲(chǔ)器、具有內(nèi)置天線的無線收發(fā)處理電路相連接，復(fù)位及電源管理單元分別與備用電池、電源連接，備用電池與靜態(tài)存儲(chǔ)器連接。本裝置可廣泛用于移動(dòng)目標(biāo)的定位，監(jiān)控，指揮和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)車輛的跟蹤，提供出行路線，行車調(diào)度指揮及緊急援助。尤其適合自來水，電力等公司搶險(xiǎn)和急救車上，實(shí)現(xiàn)對搶險(xiǎn)和急救車輛的指揮和調(diào)度，可大大提高搶險(xiǎn)和急救工作的效率，降低了由災(zāi)、險(xiǎn)情帶來的經(jīng)濟(jì)損失。
文檔編號(hào)G01S5/02GK2619267SQ0323138
公開日2004年6月2日 申請日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者翟夫文, 馬國強(qiáng) 申請人:上海英迪信息技術(shù)有限公司