專利名稱：一種模塊化的衛(wèi)星導(dǎo)航定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)用新型涉及一種模塊化的衛(wèi)星導(dǎo)航定位裝置，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航解算和定 位設(shè)備制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在國內(nèi)國際市場上的導(dǎo)航定位產(chǎn)品都是結(jié)合某一特定的GPS衛(wèi)星導(dǎo) 航芯片的 一體產(chǎn)品，這種產(chǎn)品的特點(diǎn)是
① 使用GPS專有基帶芯片或?qū)Ш叫酒?，集成有?dǎo)航才莫塊。
② 導(dǎo)航解算由導(dǎo)航芯片實(shí)現(xiàn)或由導(dǎo)航模塊硬件實(shí)現(xiàn)。 隨著人們對導(dǎo)航解算的可靠性、可用性和導(dǎo)航解算算法的可定制性等要
求不斷提高，單一的導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足人們對導(dǎo)航性能的需求。 目前，俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)正在重建；歐洲的Galileo系統(tǒng)已經(jīng)完成了 技術(shù)論證和平臺測試階段，中國二代導(dǎo)航系統(tǒng)也將在2020年前建成。美國 GPS —統(tǒng)天下的格局不久將被打破，未來的GNSS市場將會是一種各種導(dǎo)航 系統(tǒng)共存且相互合作的局面。
正因如此，目前的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)終端存在的問題也體現(xiàn)出來
① 只支持GPS單一基帶芯片或?qū)Ш叫酒?，不支持對其他衛(wèi)星導(dǎo)航芯片 的支持。
② 導(dǎo)航解算由GPS基帶芯片或?qū)Ш叫酒布?，柔性差，不可定制?修改導(dǎo)航解算算法。
導(dǎo)航終端多為一體機(jī)產(chǎn)品，單一的導(dǎo)航解算產(chǎn)品多依附于衛(wèi)星導(dǎo)航芯 片，不是獨(dú)立產(chǎn)品，這也注定了其無法支持其他衛(wèi)星導(dǎo)航星座的基帶芯片。
實(shí)用新型內(nèi)容
技術(shù)問題
為了解決導(dǎo)航解算依附于單一衛(wèi)星基帶或?qū)Ш叫酒?，?dǎo)航解算算法的不 可修改定制和導(dǎo)航解算非專有產(chǎn)品等對不同衛(wèi)星芯片的不兼容，硬件實(shí)現(xiàn)解 算造成的算法不可定制修改等，造成的導(dǎo)航產(chǎn)品擴(kuò)展的局限性等不足，本實(shí) 用新型的目的是提供一種支持多衛(wèi)星系統(tǒng)基帶芯片的導(dǎo)航解算定位裝置及 方法，該裝置能兼容不同的衛(wèi)星系統(tǒng)基帶模塊，導(dǎo)航解算算法軟件實(shí)現(xiàn)，并 可修改定制，基于ARM平臺的獨(dú)立導(dǎo)航解算專有裝置。 技術(shù)方案
一種模塊化的衛(wèi)星導(dǎo)航定位裝置，其特征在于包括電源模塊、穩(wěn)壓與電 平轉(zhuǎn)換模塊、ARM解算控制模塊、接口模塊、LCD顯示模塊、衛(wèi)星天線、 射頻前端和衛(wèi)星基帶芯片模塊，其中電源轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別接穩(wěn)壓與電 平轉(zhuǎn)換模塊、ARM解算控制模塊和LCD顯示模塊的輸入端，穩(wěn)壓與電平轉(zhuǎn) 換模塊的輸出端接衛(wèi)星基帶芯片模塊的輸入端，天線串接射頻前端后接衛(wèi)星 基帶芯片模塊的輸入端，衛(wèi)星基帶芯片模塊和ARM解算控制模塊分別與接 口模塊雙向連接，ARM解算控制模塊的輸出端接LCD顯示模塊的輸入端。
有益效果
① 兼容性強(qiáng)本實(shí)用新型的衛(wèi)星導(dǎo)航解算裝置，提供標(biāo)準(zhǔn)接口可兼容不 同衛(wèi)星系統(tǒng)的基帶模塊。
② 獨(dú)立產(chǎn)品本實(shí)用新型的導(dǎo)航解算裝置，是獨(dú)立于衛(wèi)星導(dǎo)航模塊的產(chǎn) 品?？舍槍Σ煌l(wèi)星系統(tǒng)采用相應(yīng)的衛(wèi)星導(dǎo)^^莫塊，可極大擴(kuò)展產(chǎn)品的適用 性。③可重用性軟件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航解算可在原先硬件基礎(chǔ)上，為將來新的導(dǎo)4元 解算算法或改進(jìn)算法的引入提供方便的升級方式，避免了硬件升級造成的過 高的成本。
本實(shí)用新型能廣泛應(yīng)用于各層領(lǐng)域，既可供普通用戶日常使用、也可以 供科研單位或院所以及公司開發(fā)使用。


圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。其中有電源轉(zhuǎn)換模塊，電平轉(zhuǎn)換模塊， ARM解算控制模塊，接口部分，LCD顯示模塊，衛(wèi)星天線，射頻前端和衛(wèi) 星基帶芯片模塊。
圖2是本實(shí)用新型的導(dǎo)航解算流程示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的軟件算法流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明
附圖1中的衛(wèi)星天線、射頻前端和基帶芯片才莫塊接收衛(wèi)星信號，并將主
控ARM9核心進(jìn)行通訊，是成熟的產(chǎn)品在本系統(tǒng)中加以應(yīng)用。
電源模塊使用鋰電池對基帶模塊、ARM解算控制模塊和LCD顯示模
塊等供電，使用電源轉(zhuǎn)換對對各模塊提供電源。
穩(wěn)壓與電平轉(zhuǎn)換模塊將提供給基帶模塊的電源進(jìn)行精細(xì)穩(wěn)壓，并轉(zhuǎn)換
電平到基帶模塊需要的電壓值。
ARM解算控制模塊運(yùn)行整個(gè)控制系統(tǒng)軟件和導(dǎo)航解算程序，是控制
軟件載體和算法處理核心。標(biāo)準(zhǔn)接口是連接基帶芯片模塊和ARM解算控制模塊，并負(fù)責(zé)兩者間 通信的通訊接口。
LCD顯示模塊接收來在ARM解算控制模塊傳來的解算結(jié)果，將用戶 坐標(biāo)、高程等信息顯示在LCD屏幕上。
天線、射頻前端和基帶模塊接收衛(wèi)星信號部分，經(jīng)基帶解調(diào)得到導(dǎo)航 數(shù)據(jù)位等信息供ARM解算控制模塊使用。原配采用的是成熟的GPS基帶芯 片，這一部分在產(chǎn)品中是可選配的，根據(jù)不同要求可采用市場上成熟的基帶 模塊、射頻前端和衛(wèi)星接收夫線。
本實(shí)用新型采用標(biāo)準(zhǔn)接口支持不同衛(wèi)星系統(tǒng)的專有基帶模塊，設(shè)計(jì)支持 對標(biāo)準(zhǔn)接口的驅(qū)動(dòng)程序。用較大容量加裝電路保護(hù)的鋰電池進(jìn)行供電，以電 源轉(zhuǎn)換模塊將電池電壓轉(zhuǎn)到5V，對ARM微電腦控制系統(tǒng)，系統(tǒng)顯示模塊和 標(biāo)準(zhǔn)接口中的基帶模塊進(jìn)行供電。GPS基帶芯片接收來自天線的衛(wèi)星信號， 將數(shù)據(jù)原始導(dǎo)航數(shù)據(jù)位送到ARM微電腦控制系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航解算數(shù)據(jù)處理， 將通過導(dǎo)航解算的用戶位置信息高程差及速度時(shí)間等信息發(fā)送到顯示模塊， 提供信息給使用者。這樣，完成了位置信息的實(shí)時(shí)采集和用戶位置等信息的 反饋。
在圖2中的是導(dǎo)航解算流程示意圖衛(wèi)星基帶芯片為ARM解算控制程 序提供原始導(dǎo)航數(shù)據(jù)位和偽碼起始點(diǎn)采樣值；導(dǎo)航數(shù)據(jù)經(jīng)前同步位校驗(yàn)，尋 找導(dǎo)航數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)，經(jīng)奇偶校驗(yàn)驗(yàn)證，自起始點(diǎn)開始的導(dǎo)航數(shù)據(jù)；由導(dǎo)航 數(shù)據(jù)計(jì)算跟蹤到的各顆衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)，并存儲到存儲器，經(jīng)一定時(shí)間更新
星歷數(shù)據(jù)；由基帶芯片提供的偽碼起始點(diǎn)采樣值計(jì)算偽距值；由星歷數(shù)據(jù)和 偽距值計(jì)算衛(wèi)星坐標(biāo)和用于糾正衛(wèi)星發(fā)射起始時(shí)間的時(shí)鐘偏差值；采用最小二乘法可計(jì)算大于等于4顆衛(wèi)星情況下的用戶位置等信息的計(jì)算。
如圖3所示，ARM 9平臺可采用WINCE和Linux操作系統(tǒng)，ARM解 算控制軟件是平臺上的一個(gè)應(yīng)用軟件，其流程如下軟件啟動(dòng)需要對該軟件 進(jìn)行初始化設(shè)置。由于不同的基帶模塊都有其信號特征，由軟件判斷屬于哪 一衛(wèi)星系統(tǒng)，并選擇對應(yīng)的導(dǎo)航解算程序；衛(wèi)星系統(tǒng)確定后，通過軟件輸入 參數(shù)，如數(shù)字中頻、采樣頻率和串口參數(shù)波特率等；運(yùn)行讀串口子程序，將 串口數(shù)據(jù)輸入緩存;ARM導(dǎo)航解算程序讀緩存數(shù)據(jù)，執(zhí)行實(shí)時(shí)解算，以200附s 為周期將解算結(jié)果，發(fā)送到LCD顯示子程序；LCD子程序?qū)⒔邮盏降慕Y(jié)果 顯示到LCD上，并每200柳更新顯示解算結(jié)果；軟件提供更改基帶模塊或 修改相關(guān)設(shè)置的參數(shù)選項(xiàng)，若處于激活狀態(tài)則返回程序初始階段進(jìn)行初始化 設(shè)置，否則繼續(xù)讀串口進(jìn)行導(dǎo)航解算。
權(quán)利要求1、一種模塊化的衛(wèi)星導(dǎo)航定位裝置，其特征在于包括電源模塊、穩(wěn)壓與電平轉(zhuǎn)換模塊、ARM解算控制模塊、接口模塊、LCD顯示模塊、衛(wèi)星天線、射頻前端和衛(wèi)星基帶芯片模塊，其中電源轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別接穩(wěn)壓與電平轉(zhuǎn)換模塊、ARM解算控制模塊和LCD顯示模塊的輸入端，穩(wěn)壓與電平轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接衛(wèi)星基帶芯片模塊的輸入端，天線串接射頻前端后接衛(wèi)星基帶芯片模塊的輸入端，衛(wèi)星基帶芯片模塊和ARM解算控制模塊分別與接口模塊雙向連接，ARM解算控制模塊的輸出端接LCD顯示模塊的輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型公布了一種模塊化的衛(wèi)星導(dǎo)航定位裝置，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航解算和定位設(shè)備制造的技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型所述裝置由電源模塊，穩(wěn)壓和電平轉(zhuǎn)換模塊，ARM解算控制模塊，接口部分，LCD顯示模塊，衛(wèi)星天線，射頻前端和衛(wèi)星基帶芯片模塊等組成，其中射頻前端和衛(wèi)星基帶芯片模塊可更換其他類型的芯片模塊。本實(shí)用新型兼容性強(qiáng)、通用性廣。
文檔編號G01S5/14GK201417307SQ20092004257
公開日2010年3月3日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者曹耀傳, 潘樹國, 慶 王 申請人:東南大學(xué)