一种基于通信卫星的实时方位探测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种位置监测和数据传输系统，尤其是一种基于通信卫星的实时方位测系统。
【背景技术】
[0002]生活中，为了实时监测位置，通常的做法是在终端上安装GNSS定位模块以获得位置信息，现有的方式一般是通过地面移动通信网络和互联网实现。然而，使用地面移动通讯网络和互联网传送位置监测信息的缺点是:
[0003]1.GSM, CDMA等移动通信网络和互联网不能覆盖一些偏远地区，不能满足广阔地域内信号的直接传送；
[0004]2.信息的传递需经过基站中转，要经过第三方服务网络，信息的保密性不好和实时性不好；
[0005]3.对多个终端同时进行不间断的监测，成本较高。
【发明内容】
[0006]针对以上所述，本发明提供了一种基于通信卫星的实时方位探测系统，解决了上述问题中至少一个方面。
[0007]为了实现本发明的目的所采用的技术方案是:
[0008]一种基于通信卫星的实时方位探测系统，包括至少一个位置监测终端、位置监测中心站和通信链路和通信卫星；所述的通信链路为卫星链路；所述的位置监测终端将位置信息通过所述的卫星链路实时的发送到所述的位置监测中心站，所述的位置监测中心站对收到的位置信息进行管理。
[0009]在一些实施方式中，所述的位置监测终端包括:
[0010]GNSS定位模块，用来获取自身的位置和时间信息；
[0011]卫星通信模块，用来实现与位置监测中心站之间进行卫星链路数据传输；
[0012]控制模块，管理位置监测终端的编号和工作流程；
[0013]电源模块，给位置监测终端的各个模块供电。
[0014]在一些实施方式中，所述的GNSS模块利用GPS、GALILEO、GLONASS或BEIDOU系统中的一种进行定位，或是使用区域性定位系统进行定位；或使用所述的GNSS模块利用GPS、GALILEO、GLONASS或BEIDOU系统与使用区域性定位系统中的几种进行组合定位。
[0015]在一些实施方式中，所述的位置监测中心站包括大口径抛物面天线，低噪声放大器，卫星信号下变频器，卫星通信接收基带处理器和数据处理计算机；其中，所述的低噪声放大器连接着大口径抛物面天线端电连接、卫星信号下变频器、卫星通信接收基带处理器和数据处理计算机；
[0016]所述的大口径抛物面天线对准通信卫星接收卫星信号，并传输给低噪声放大器；
[0017]所述的低噪声放大器对收到的卫星信号放大；
[0018]所述的卫星信号下变频器将低噪声放大器放大后的卫星信号下变频为中频信号;
[0019]所述的卫星通信接收基带处理器对所述的中频信号进行信号解调，并将解出的信息传给所述的数据处理计算机；
[0020]所述的数据处理计算机对位置信息进行处理，存储或发给特定用户；
[0021 ] 在一些实施方式中，还包括N个探测器，其中，N为正整数；所述的探测器通过接口与所述的位置监测终端的终端控制模块连接。
[0022]在一些实施方式中，所述的探测器为温度探测模块、空气湿度探测模块、气压探测模块、气象参数探测模块和/或地质参数探测模块。
[0023]在一些实施方式中，所述的控制模块的管理位置监测终端的工作流程为从GNSS模块获取位置时间信息，定时启动卫星通信模块发送该位置时间信息。
[0024]在一些实施方式中，所述的卫星通信模块由发射基带处理器，上变频器、功率放大器和通信发射天线组成；其中，所述的发射基带处理器与所述的上变频器、所述的功率放大器和所述的通信发射天线通过信号线电连接。
[0025]在一些实施方式中，所述的控制模块的管理位置监测终端的工作流程为从GNSS模块获取位置时间信息，定时启动卫星通信模块发送该位置时间信息。
[0026]在一些实施方式中，所述的通信卫星为同步轨道通信卫星，所述的同步轨道通信卫星通信使用扩频通信技术和BPSK调制的方式；对一个通信卫星转发器带宽资源采用频分多址，码分多址，时分多址的方法实现多个位置监测终端的位置信息实时传输。一颗同步轨道通信卫星可以覆盖地面大约40%的地区。
[0027]本发明提供的基于通信卫星的实时方位探测系统，使用了卫星定位和卫星通信的功能，位置终端可以分布在有卫星信号覆盖的任何地区，对于卫星信号覆盖的大范围区域都能进行监测，可以容纳多个用户，可以同时对多个位置监测终端的位置进行实时位置信息和科研探测数据的传输。除了位置信息，也可以传输位置监测终端的终端状态信息和其他传感器探测数据，还可以进行警报信息，求救信息的发送。也可以在移动物体上安装位置监测终端，实现移动物体的位置监测。
【附图说明】
[0028]图1是本发明的系统总体组成框图；
[0029]图2是本发明的位置监测终端的组成框图；
[0030]图3是本发明的位置监测中心站的组成框图；
[0031]图4是本发明的具体实施例2的位置监测终端的组成框图；
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
[0033]如图1所示的一种实施方式，制作一本发明的基于通信卫星的实时方位探测系统。
[0034]在该实施例中，本发明的系统由位置监测终端，位置监测中心站，通信卫星和GNSS定位系统组成。
[0035]所述的位置监测终端用于获取位置和时间信息，并将位置信息通过卫星链路传送给位置监控中心站，主要由GNSS定位模块，卫星通信模块，终端控制模块和电源模块组成，如图2所示。
[0036]所述的位置监测终端在工作时，电源模块给终端控制模块和GNSS定位模块供电；GNSS模块通过接收GNSS信号进行定位，获得位置时间信息，将信息通过串口传送给终端控制模块；终端控制模块对位置时间信息进行组帧，并控制电源模块给卫星通信模块加电；卫星通信模块加电后，与终端控制模块间通过串口进行数据交互，接收终端控制模块的组帧数据，并对数据进行信道编码，扩频调制，正弦载波调制；中频信号经上变频器变频到卫星链路的C波段载波信号，经过功率放大器将信号放大到卫星链路要求的信号强度；终端通过C波段全向通信发射天线将此信号发往卫星。
[0037]本实施例的GNSS定位模块使用GPS定位模块，通过GPS系统进行定位以获取终端的位置和时间信息。GPS定位模块通过GPS接收天线接收终端上空GPS卫星的信号，通过信号测出终端到卫星的距离，卫星的位置，卫星和终端的时间差，通过这些参数解算出终端位置和时间。GPS定位模块通过串口按GPS的NMEA 0183协议输出定位信息给终端控制模块。GPS模块使用商用GPS模块，包括GPS接收天线，GPS的下变频器，GPS接收基带，和稳压电源模块。GPS接收天线使用GPS LI频段微带天线，为全向天线。下变频器为GPS LI频段下变频，将GPS的LI频率上的导航信号下变频到基带频段。稳压电源为GPS定位模块供5V直流电。GPS定位模块的类型可以根据用户要求的定位精度和成本来选择，这是本领域技术人员可以实施的。
[0038]位置监测终端中的卫星通信模块由发射基带处理器，上变频器和功率放大器，通信发射天线组成，如图3所示。卫星通信模块与终端控制模块间通过串口传输信息数据。
[0039]发射基带处理器用于对每帧数据进行信道编码，扩频调制和基带正弦载波数字调制。信道编码包括卷积编码、交织编码和差分编码，用于纠正信道传输的错误。扩频调制采用直接序列扩频方式，选用的扩频码为11阶Gold码，码长为2047，码速率为2.047MHz。每10个周期扩频码调制Ibit信息，信息速率为100bps。正弦载波调制使用BPSK调制方式。通信发射基带处理器使用FPGA，DDS和串口芯片实现。其中FPGA实现信道编码，扩频码产生，扩频调制。DDS芯片产生中频载波信号，以及实现BPSK调制，中频载波信号频率为70MHzο串口芯片实现UART RS232电平转换。
[0040]卫星通信模块的上变频器和功率放大器做在一个模块里，用于将发射基带处理器产生的70MHz中频基带信号上变频为适宜卫星链路传输的C波段信号，信号频率在亚太I号卫星的IA转发器频率范围内。功率放大模块把产生的C波段卫星信号放大到符合同步轨道通信卫星通信链路传输要求的信号强度，功率放大模块的输出信号功率为10W。
[0041]卫星通信模块的通信发射天线使用2至4dB增益的全向天线，采用鞭状天线。由于使用全向天线，通信发射天线没有对星的问题，安装方便；并且终端可以安装在运动物体上。
[0042]位置监测终端的控制模块用于管理终端的工作时序。控制模块采集GPS定位模块的位置和时间信息，对信息按一定格式组帧，将组帧好的数据通过串口发送给卫星通信模块，控制电源模块给卫星通信模块供电。控制模块基于单片机，串口芯片和电源开关管实现。单片机实现通过串口接收GPS模块的数据和进行数据组帧处理，并控制电源开关管供电。工作流程是:控制模块每5分钟取一次有效的GPS定位模块位置信息，控制电源模块给卫星通信模块供电，与卫星通信模块通过串口进行数据交互传输数据，卫星通信模块处理并发送数据。