專利名稱：一種基于gps全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于GPS全球定位技術(shù)的遠(yuǎn)程定位模塊，特別是一種 用于在線運(yùn)行機(jī)車的基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊。
背景技術(shù)：
近年來隨著鐵路行業(yè)的快速發(fā)展，在線運(yùn)行的機(jī)車、動車及養(yǎng)路機(jī)械越來 越多，對于機(jī)務(wù)段和鐵路局如何快速實(shí)時(shí)的査找當(dāng)前所有車輛的運(yùn)行位置及運(yùn) 行速度，成為一個迫切需要解決的問題。目前使用的最先進(jìn)的列車定位技術(shù)是 基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位技術(shù)。該方法采用GPS定位技術(shù)獲取車 輛位置，使用GSM-R無線通訊技術(shù)將定位信息發(fā)送到機(jī)務(wù)段及車站。使用 GSM-R技術(shù)先進(jìn)，傳輸速度快，但是需要在鐵路沿線建設(shè)專用的GSM-R網(wǎng)絡(luò)， 建設(shè)周期長，投資成本大。 發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型要設(shè)計(jì)出一種低成本、高性 能、兼容性好、靈活性強(qiáng)的基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種基于GPS全 球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊，包括GPS定位模塊、數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊、 電源電路和顯示板，所述的數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊包括CPU控制器、GPRS通訊 模塊和SIM卡插座，所述的CPU控制器通過電纜分別與GPRS通訊模塊、GPS 定位模塊、電源電路和顯示板連接，所述的GPRS通訊模塊還通過電纜分別與 電源電路和SIM卡插座連接。
本實(shí)用新型所述的CPU控制器為AT91SAM7A3控制器，引腳67、 68、 69、 70為JTAG仿真器接口，接口使用20針的JTAG插座，UARTl接口與GPRS 通訊模塊相連，UART2接口與GPS定位模塊相連。
本實(shí)用新型所述的GPS定位模塊為MOTOROLA公司的M12定位模塊，通 過一個10針的接口和CPU控制器相連接，其中GPS定位模塊的引腳RX0、TX0 和CPU控制器的UARTl的引腳TXl、 RXl分別相連，GPS定位模塊的BATT接口為外接DC3.0V電池電源接口，針腳4為脈沖輸出端，GPS定位模塊的針 腳8為差分信號修正值使能開關(guān)。
本實(shí)用新型所述的GPRS通訊模塊為西門子公司的MC35，具有ZIF 40針 的通訊接口，其中引腳l、 2、 3、 4、 5接電源，引腳6、 7、 8、 9、 IO接地，引 腳ll、 12連接備用電池，引腳15、 31、 32與AT91SAM7A3 CPU控制器的IO 口連接，引腳16—23分別與AT91SAM7A3 CPU控制器的UARTO的八個握手 信號接口連接，引腳33—40懸空。
本實(shí)用新型所述的SIM卡插座一共有8個引腳，其中引腳CCVCC與GPRS 通訊模塊的引腳CCVCC連接，引腳GND接地，引腳CCIO接控制數(shù)據(jù)的發(fā)送 和接收的串行數(shù)據(jù)線，引腳CCDET1接電源，引腳CCDET2和GPRS通訊模塊 的引腳CCIN相連，引腳CCCLK接GPRS通訊模塊設(shè)置的SIM卡時(shí)鐘信號線， 引腳CCRST接SIM卡復(fù)位信號線。
本實(shí)用新型所述的電源電路包括DC24V轉(zhuǎn)DC5V電路和DC5V轉(zhuǎn)3.3V電 路兩部分，其中DC24V轉(zhuǎn)DC5V電路主要包括ZUS152405芯片及相關(guān)的支撐 電容，DC5V轉(zhuǎn)3.3V電路主要包括AS1117M3-3.3V芯片及相關(guān)的支撐電容。
本實(shí)用新型所述的顯示板包括電源指示燈POWER—LED和GPRS通訊模塊 工作狀態(tài)指示燈GPRS_LED。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果
1、 由于本實(shí)用新型使用GPRS技術(shù)，可以直接利用中國移動現(xiàn)有的無線網(wǎng) 絡(luò)，不需要重新建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，也無需安裝專門的軌道設(shè)備及地面設(shè)備，大大降低 了通訊系統(tǒng)的建設(shè)成本和運(yùn)營成本。
2、 由于本實(shí)用新型使用了高性能的CPU控制器，提高了定位系統(tǒng)的運(yùn)行 速度、計(jì)算能力和抗干擾能力；使用了高性能的GPS定位模塊，提高了定位系 統(tǒng)的定位精度。
3、 由于本實(shí)用新型設(shè)備自成系統(tǒng)，不需要和機(jī)車相關(guān)設(shè)備進(jìn)行通訊，只要 在機(jī)車上安裝該設(shè)備并供電就可以自動工作，所以不存在和其他設(shè)備兼容的問 題。所有的機(jī)車上可以直接應(yīng)用，因此使用范圍較廣、不受車輛類型的限制。
4、 由于本實(shí)用新型的采用模塊化設(shè)計(jì)，體積較小，安裝靈活，不需要其他 設(shè)備支持，設(shè)備供電就可自動工作。
5、 由于本實(shí)用新型設(shè)備成本低，安裝方便，維護(hù)簡單，無需建設(shè)專用的通訊網(wǎng)絡(luò)或鋪設(shè)專門的設(shè)備，系統(tǒng)建設(shè)周期短、費(fèi)用低、見效快，實(shí)用效果好，
可以滿足鐵路相關(guān)企事業(yè)單位的技術(shù)要求。


本實(shí)用新型共有附圖7張。其中
圖1是基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖2是基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊CPU控制器的接口電路圖。
圖3是基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊GPS定位模塊接口電 路圖。
圖4是基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊SIM卡插座接口電路圖。
圖5是基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊GPRS通訊模塊接口電 路圖。
圖6是基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊DC24V轉(zhuǎn)DC5V接口 電路圖。
圖7是基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊DC5V轉(zhuǎn)DC3.3V接口 電路圖。
圖中，201、 CPU控制器，202、 GPS定位模塊，203、 GPRS通訊模塊，204、 SIM卡插座，205、電源電路，206，顯示板。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如圖l一7所示， 一種基于 GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊，包括GPS定位模塊202、數(shù)據(jù)處理和 傳輸模塊、電源電路205和顯示板206，所述的數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊包括CPU 控制器201、 GPRS通訊模塊203和SIM卡插座204。所述的CPU控制器201 為AT91SAM7A3控制器，引腳67、 68、 69、 70為JTAG仿真器接口 ，接口使 用20針的JTAG插座，UARTl接口與GPRS通訊模塊203相連，UART2接口 與GPS定位模塊202相連。所述的GPS定位模塊202為MOTOROLA公司的 M12定位模塊，通過一個10針的接口和CPU控制器201相連接，其中GPS定 位模塊202的RXO、 TXO引腳和CPU控制器201的UARTl的TXl、 RXl引腳 分別相連，GPS定位模塊202的BATT接口為外接DC3.0V電池電源接口，針腳4為脈沖輸出端，GPS定位模塊202的針腳8為差分信號修正值使能開關(guān)。 所述的GPRS通訊模塊203為西門子公司的MC35，具有ZIF 40針的通訊接口 ， 其中引腳l、 2、 3、 4、 5接電源，引腳6、 7、 8、 9、 10接地，引腳IK 12連 接備用電池，引腳15、 31、 32與AT91SAM7A3CPU控制器201的IO 口連接， 引腳16—23分別與AT91SAM7A3CPU控制器201的UARTO的RXO、TXO、RTSO、 CTSO、 RINGO、 DTRO、 DCDO、 DSRO八個握手信號接口連接，引腳33—40懸 空所述的SIM卡插座204 —共有8個引腳，其中引腳CCVCC與GPRS通訊模 塊203的引腳CCVCC連接，引腳GND接地，引腳CCIO接控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和 接收的串行數(shù)據(jù)線，引腳CCDET1接電源，引腳CCDET2和GPRS通訊模塊 203的CCIN引腳相連，弓i腳CCCLK接GPRS通訊模塊203設(shè)置的SIM卡時(shí)鐘 信號線，CCRST接SM卡復(fù)位信號線。所述的電源電路205包括DC24V轉(zhuǎn)DC5V 電路和DC5V轉(zhuǎn)3.3V電路兩部分，其中DC24V轉(zhuǎn)DC5V電路主要包括 ZUSi52405芯片及相關(guān)的支撐電容，DC5V轉(zhuǎn)3JV電路包括ASU17M3-3.3V芯 片及相關(guān)的支撐電容。所述的顯示板206包括電源指示燈POWER LED和GPRS 通訊模塊203工作狀態(tài)指示燈GPRS—LED。 本實(shí)用新型的定位方法包括以下步驟
A、 將裁剪后的TCP/IP協(xié)議事先寫入CPU控制器201的TCP/IP協(xié)議棧；
B、 將SIM卡安裝在SIM卡插座204上，由GPRS通訊模塊203通過SIM 卡的身份認(rèn)證后接入GSM網(wǎng)絡(luò)，使通訊系統(tǒng)開始工作；
C、 GPS定位模塊202采集車輛的定位信息，如車輛當(dāng)前所在的緯度、經(jīng)度、 高度及速度等信息；
D、 CPU控制器201將GPS定位模塊202采集的信息通過UART 口接收過 來，將該信息打包成IP數(shù)據(jù)包，然后將IP數(shù)據(jù)包發(fā)送到GPRS通訊模塊203， 同時(shí)將從GPRS通訊模塊203接收的IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包，并通過GPS定位模塊 202上的使能開關(guān)控制GPS定位模塊202的工作狀態(tài)。
E、 GPRS通訊模塊203形成GPRS數(shù)據(jù)包，將GPRS數(shù)據(jù)包經(jīng)過射頻天線 發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)從GSM網(wǎng)絡(luò)接收GPRS數(shù)據(jù)包并發(fā)送到CPU控制器 201。
在全國大規(guī)模的GSM-R網(wǎng)絡(luò)建成之前，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)將車輛GPS定位 信息傳輸?shù)较嚓P(guān)的部門，即使用一種基于GPS全球定位技術(shù)和GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)遠(yuǎn)程定位系統(tǒng)，簡稱GPRS_GPS遠(yuǎn)程定位系統(tǒng)，成為當(dāng)前成本低、實(shí) 現(xiàn)快、可靠性高的首選方案。
權(quán)利要求1、一種基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊，包括GPS定位模塊(202)、數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊、電源電路(205)和顯示板(206)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊包括CPU控制器(201)、GPRS通訊模塊(203)和SIM卡插座(204)，所述的CPU控制器(201)通過電纜分別與GPRS通訊模塊(203)、GPS定位模塊(202)、電源電路(205)和顯示板(206)連接，所述的GPRS通訊模塊(203)還通過電纜分別與電源電路(205)和SIM卡插座(204)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊，其 特征在于所述的CPU控制器(201)為AT91SAM7A3控制器，引腳67、 68、 69、 70為JTAG仿真器接口 ，接口使用20針的JTAG插座，UART1接口與GPRS 通訊模塊(203)相連，UART2接口與GPS定位模塊(202)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊，其 特征在于所述的GPS定位模塊(202)為MOTOROLA公司的M12定位模塊， 通過一個IO針的接口和CPU控制器(201)相連接，其中GPS定位模塊(202) 的引腳RX0、 TXO和CPU控制器(201)的UART1的引腳TX1、 RX1分別相 連，GPS定位模塊(202)的BATT接口為外接DC3.0V電池電源接口，針腳4 為脈沖輸出端，GPS定位模塊(202)的針腳8為差分信號修正值使能開關(guān)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊，其 特征在于所述的GPRS通訊模塊(203)為西門子公司的MC35，具有ZIF 40 針的通訊接口，其中引腳l、 2、 3、 4、 5接電源，引腳6、 7、 8、 9、 IO接地， 引腳11、 12連接備用電池，引腳15、 31、 32與AT91SAM7A3 CPU控制器(201) 的IO口連接，引腳16—23分別與AT91SAM7A3CPU控制器(201)的UART0 的RX0、 TX0、 RTS0、 CTS0、 RING0、 DTR0、 DCD0、 DSR0八個握手信號接 口連接，引腳33—40懸空。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊，其 特征在于所述的SIM卡插座(204) —共有8個引腳，其中引腳CCVCC與 GPRS通訊模塊(203)的引腳CCVCC連接，引腳GND接地，弓I腳CCIO接控 制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收的串行數(shù)據(jù)線，引腳CCDET1接電源，引腳CCDET2和GPRS通訊模塊(203 )的引腳CCIN相連，引腳CCCLK接GPRS通訊模塊(203 ) 設(shè)置的SIM卡時(shí)鐘信號線，弓l腳CCRST接SIM卡復(fù)位信號線。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊， 特征在于所述的電源電路(205)包括DC24V轉(zhuǎn)DC5V電路和DC5V轉(zhuǎn)3.3V 電路兩部分，其中DC24V轉(zhuǎn)DC5V電路主要包括ZUS152405芯片及相關(guān)的支 撐電容，DC5V轉(zhuǎn)3.3V電路主要包括AS1117M3-3.3V芯片及相關(guān)的支撐電容。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊，其 特征在于所述的顯示板(206)包括電源指示燈POWER_LED和GPRS通訊 模塊(203)工作狀態(tài)指示燈GPRS_LED。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位模塊，包括GPS定位模塊、CPU控制器、GPRS通訊模塊和SIM卡插座、電源電路和顯示板。所述的GPS定位模塊采集車輛的定位信息，CPU控制器將定位信息打包并發(fā)送到GPRS通訊模塊，GPRS通訊模塊將GPRS數(shù)據(jù)包經(jīng)過射頻天線發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)從GSM網(wǎng)絡(luò)接收GPRS數(shù)據(jù)包并發(fā)送到CPU控制器。本實(shí)用新型使用GPRS和GPS技術(shù)，大大降低了通訊系統(tǒng)的建設(shè)成本和運(yùn)營成本，提高了車輛定位的精度。
文檔編號G01S5/02GK201383003SQ200820231299
公開日2010年1月13日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者濤 吳, 趙國平, 馬晨普 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心