本實(shí)用新型涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多兼容授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)。

背景技術(shù)：

全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System-GPS)是美國(guó)從本世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System)是中國(guó)正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是：建成獨(dú)立自主、開放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

2000年，首先建成北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，使我國(guó)成為繼美、俄之后的世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于測(cè)繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多領(lǐng)域，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2020年左右，將建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)致力于向全球用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。向全球免費(fèi)提供定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，定位精度10m，測(cè)速精度0.2m/s，授時(shí)精度20ns。

隨著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開拓。利用GPS/北斗雙系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全球全天候地定位和授時(shí)，并具有成本低、信號(hào)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，有很大的應(yīng)用市場(chǎng)和研究?jī)r(jià)值。

GPS/北斗定位的基本原理是：衛(wèi)星通過載波不間斷地向地面發(fā)送星歷參數(shù)、C/A碼和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計(jì)算求出接收機(jī)到每顆衛(wèi)星的距離，并根據(jù)衛(wèi)星坐標(biāo)求解出接收機(jī)的三維位置信息。GPS/北斗除了定位，同樣有廣泛的授時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域。GPS/北衛(wèi)星上都安裝有銫原子鐘，因而具有很高的頻率精度(可達(dá)1×10^-12)和時(shí)間精度。通常行業(yè)的GPS/北斗接收機(jī)，都是根據(jù)某一種或一類的GPS/北斗OEM模塊定制的，通用性比較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。

為此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種多兼容授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)，集定位與授時(shí)功能于一身，核心底板兼容多種GPS/北斗OEM模塊，外圍輔以先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理器、濾波器及穩(wěn)定可靠的電平轉(zhuǎn)換、接口芯片，體積小、重量輕、功耗低。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種多兼容授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)，包括：衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、信號(hào)處理模塊、驅(qū)動(dòng)及電平轉(zhuǎn)換模塊、第一信號(hào)輸出模塊、第二信號(hào)輸出模塊、第一接口隔離模塊、第二接口隔離模塊和DC/DC電源模塊，其中，所述衛(wèi)星信號(hào)接收模塊的輸入端與衛(wèi)星天線相連，以接收衛(wèi)星信號(hào)；所述信號(hào)處理模塊的輸入端與所述衛(wèi)星信號(hào)接收模塊的輸出端相連，所述信號(hào)處理模塊的輸出端分別與所述驅(qū)動(dòng)及電平轉(zhuǎn)換模塊的輸入端和所述第一信號(hào)輸出模塊的輸入端相連；所述驅(qū)動(dòng)及電平轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述第二信號(hào)輸出模塊的輸入端相連；所述第一接口隔離模塊的輸入端與所述第一信號(hào)輸出模塊的輸出端相連，以輸出串口信號(hào)；所述第二接口隔離模塊的輸入端與所述第二信號(hào)輸出模塊的輸出端相連，以輸出秒脈沖1PPS信號(hào)；所述DC/DC電源模塊的輸入端接入初始電壓，輸出端與所述衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、信號(hào)處理模塊、驅(qū)動(dòng)及電平轉(zhuǎn)換模塊、第一信號(hào)輸出模塊、第二信號(hào)輸出模塊、第一接口隔離模塊和第二接口隔離模塊相連。

進(jìn)一步，所述衛(wèi)星信號(hào)接收模塊為GPS/北斗衛(wèi)星接收機(jī)。

進(jìn)一步，所述信號(hào)處理模塊采用數(shù)字信號(hào)處理DSP處理器。

進(jìn)一步，所述第一接口隔離模塊采用RS232/RS422串口。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的多兼容授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)，可用于車輛監(jiān)控和授時(shí)系統(tǒng)等領(lǐng)域。本實(shí)用新型集定位與授時(shí)功能于一身，核心底板兼容多種GPS/北斗OEM模塊，外圍輔以先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理器、濾波器及穩(wěn)定可靠的電平轉(zhuǎn)換、接口芯片，體積小、重量輕、功耗低。本實(shí)用新型可以兼容多種板卡，具有導(dǎo)航授時(shí)功能，而并非單純授時(shí)設(shè)備，從而可以適用場(chǎng)合的更多本實(shí)用新型通過RS232/RS422標(biāo)準(zhǔn)串口，直接連接到計(jì)算機(jī)、工控機(jī)等用戶設(shè)備，實(shí)時(shí)輸出定位導(dǎo)航和時(shí)間信息，并可輸出1PPS秒脈沖信號(hào)用于精確授時(shí)。同時(shí)，本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)便，易于使用，預(yù)留雙天線定位定向功能接口。

本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的多兼容授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的多兼容授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)，包括：衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、信號(hào)處理模塊2、驅(qū)動(dòng)及電平轉(zhuǎn)換模塊3、第一信號(hào)輸出模塊4、第二信號(hào)輸出模塊5、第一接口隔離模塊6、第二接口隔離模塊7和DC/DC電源模塊8。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，衛(wèi)星信號(hào)接收模塊1為GPS/北斗衛(wèi)星接收機(jī)。衛(wèi)星信號(hào)接收模塊1的輸入端與衛(wèi)星天線相連，以接收衛(wèi)星信號(hào)。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型的多兼容授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)能夠封裝多種型號(hào)的GPS/北斗OEM板卡，在電路設(shè)計(jì)和電源選用上要考慮多種模塊的供電需求，多種模塊的接口也不盡相同，為保證兼容性不需要的針腳不被引出。此外，本實(shí)用新型的內(nèi)部還進(jìn)行了電磁兼容性設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了抗干擾的能力，適應(yīng)各種使用環(huán)境。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型使用的GPS/北斗模塊有UM220、TD3020T以及Ublox幾種型號(hào)。本實(shí)用新型兼容的高端的OEM板有OEMSTAR、OEM615、OEM617、OEM617D。采用上述OEM板設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的TimeNAV授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)，定位精度高、授時(shí)精度高、數(shù)據(jù)更新率高，可用于差分系統(tǒng)、航空高動(dòng)態(tài)應(yīng)用和大地測(cè)量等領(lǐng)域。

信號(hào)處理模塊2的輸入端與衛(wèi)星信號(hào)接收模塊1的輸出端相連，信號(hào)處理模塊2的輸出端分別與驅(qū)動(dòng)及電平轉(zhuǎn)換模塊3的輸入端和第一信號(hào)輸出模塊4的輸入端相連。信號(hào)處理模塊2用于解算衛(wèi)星信號(hào)。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)處理模塊2可以采用數(shù)字信號(hào)處理DSP處理器。通過采用DSP數(shù)字信號(hào)處理器，可以提高數(shù)據(jù)處理的速度和可靠性。

第一信號(hào)輸出模塊4用于輸出串口格式的導(dǎo)航授時(shí)報(bào)文。

第一接口隔離模塊6與輸出模塊4相連，作為RS232/RS422輸出的光電隔離模塊，用于隔離本授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)和用戶設(shè)備，避免相互干擾，提高電磁兼容性。

驅(qū)動(dòng)及電平轉(zhuǎn)換模塊3的輸出端與第二信號(hào)輸出模塊5的輸入端相連，用于對(duì)來自信號(hào)處理模塊2的授時(shí)信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，并將電平轉(zhuǎn)換后的信號(hào)發(fā)送至所述第二信號(hào)輸出模塊5，輸出秒脈沖1PPS信號(hào)。

第二接口隔離模塊7是1pps輸出的光電隔離模塊，用于隔離本授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)和用戶設(shè)備，避免相互干擾，提高電磁兼容性。

具體地，本實(shí)用新型的多兼容授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)中的時(shí)間參考源采用GPS/北斗作為授時(shí)的時(shí)間源，相較于單一的GPS授時(shí)更穩(wěn)定可靠。衛(wèi)星信號(hào)接收模塊1通過GPS/北斗天線接收到衛(wèi)星的信號(hào)，并輸出時(shí)間、經(jīng)緯度等數(shù)據(jù)。衛(wèi)星信號(hào)接收模塊1在整秒時(shí)刻還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)秒脈沖信號(hào)1PPS，該信號(hào)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)后，通過MAX232芯片接入DB9串口第一腳。TimeNAV接收機(jī)通過RS232/RS422標(biāo)準(zhǔn)串口，直接連接到計(jì)算機(jī)、工控機(jī)等用戶設(shè)備，實(shí)時(shí)輸出導(dǎo)航定位信息和時(shí)間信息。

本實(shí)用新型的多兼容授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)，增加了1pps驅(qū)動(dòng)及電平轉(zhuǎn)換模塊3，根據(jù)用戶不同的功能選擇可以轉(zhuǎn)換為輸出RS232/RS422平衡式輸出、TTL電平等多種輸出方式。

本實(shí)用新型實(shí)施例的多兼容授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)的用戶，能夠全天候、實(shí)時(shí)地接收GPS空間衛(wèi)星發(fā)播的信號(hào)，從而獲得精確的導(dǎo)航定位信息和精確的時(shí)間信息，時(shí)間信息包含年、月、日、時(shí)、分、秒以及1PPS(標(biāo)準(zhǔn)秒)信號(hào)。

DC/DC電源模塊8的輸入端接入初始電壓，輸出端與衛(wèi)星信號(hào)接收模塊1、信號(hào)處理模塊2、驅(qū)動(dòng)及電平轉(zhuǎn)換模塊3、第一信號(hào)輸出模塊4、第二信號(hào)輸出模塊5、第一接口隔離模塊6和第二接口隔離模塊7相連，從而向上述模塊進(jìn)行供電。

本實(shí)用新型兼容了行業(yè)內(nèi)常見的GPS/北斗OEM模塊，包括插針連接方式和貼片焊接的方式，設(shè)計(jì)時(shí)合理安排了電路板的布局，采用了較強(qiáng)大的DSP處理芯片，電源模塊8和濾波電路提高性能和穩(wěn)定性。本實(shí)用新型相對(duì)于傳統(tǒng)的授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)，在結(jié)構(gòu)尺寸上沒有變化，有效保證了老客戶的持續(xù)使用。

本實(shí)用新型在授時(shí)方面，就是為客戶提供方便易用和精確穩(wěn)定的授時(shí)信號(hào)。本實(shí)用新型提供方便易用的設(shè)備，一鍵開機(jī)，無需校準(zhǔn)比對(duì)、無需外部控制，即可自主輸出準(zhǔn)確的時(shí)間；同時(shí)提供授時(shí)軟件，簡(jiǎn)單易懂的界面和幫助文檔，方便操作，任何非專業(yè)人員均可熟練使用。

本實(shí)用新型的多兼容授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)監(jiān)控軟件采用Windows API編程，支持的操作系統(tǒng)為Windows XP和Windows7系統(tǒng)，程序穩(wěn)定、可靠。

具體地，首先由軟件對(duì)串口進(jìn)行檢測(cè)對(duì)內(nèi)置的GPS/北斗進(jìn)行參數(shù)配置，配置完成 后，等待DB9串口的第1腳的串口載波信號(hào)中斷。當(dāng)軟件接收到載波信號(hào)中斷后，首先判斷當(dāng)前時(shí)間與上次時(shí)間間隔是否大于990ms。如果判斷結(jié)果小于990ms，則認(rèn)為是錯(cuò)誤中斷，退出并等待下一次中斷到來。如果判斷結(jié)果大于990ms，再判斷定位狀態(tài)是否有效。如果定位無效，則在顯示界面中提示數(shù)據(jù)無效，等待下一次接收的數(shù)據(jù)；如果定位有效數(shù)據(jù)可用，則將時(shí)間數(shù)據(jù)中的秒時(shí)間加1后修正系統(tǒng)時(shí)間，并在軟件界面顯示。

在授時(shí)軟件打開之后，程序會(huì)將會(huì)按照注冊(cè)表中相關(guān)的設(shè)定自動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)程序接收到中斷信號(hào)后，如果GPS狀態(tài)正常，則通過Windows的底層函數(shù)修改計(jì)算機(jī)的時(shí)間。并在顯示界面中顯示當(dāng)前時(shí)間以及用戶所在地的經(jīng)緯度。本軟件可以在通用的計(jì)算機(jī)上穩(wěn)定的運(yùn)行。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的多兼容授時(shí)導(dǎo)航接收機(jī)，可用于車輛監(jiān)控和授時(shí)系統(tǒng)等領(lǐng)域。本實(shí)用新型集定位與授時(shí)功能于一身，核心底板兼容多種GPS/北斗OEM模塊，外圍輔以先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理器、濾波器及穩(wěn)定可靠的電平轉(zhuǎn)換、接口芯片，體積小、重量輕、功耗低。本實(shí)用新型可以兼容多種板卡，具有導(dǎo)航授時(shí)功能，而并非單純授時(shí)設(shè)備，從而可以適用場(chǎng)合的更多。本實(shí)用新型通過RS232/RS422標(biāo)準(zhǔn)串口，直接連接到計(jì)算機(jī)、工控機(jī)等用戶設(shè)備，實(shí)時(shí)輸出定位導(dǎo)航和時(shí)間信息，并可輸出1PPS秒脈沖信號(hào)用于精確授時(shí)。同時(shí)，本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)便，易于使用，預(yù)留雙天線定位定向功能接口。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求極其等同限定。