专利名称：一种基于gps全球定位技术的机车远程定位模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于GPS全球定位技术的远程定位模块，特别是一种 用于在线运行机车的基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块。
背景技术：
近年来随着铁路行业的快速发展，在线运行的机车、动车及养路机械越来 越多，对于机务段和铁路局如何快速实时的査找当前所有车辆的运行位置及运 行速度，成为一个迫切需要解决的问题。目前使用的最先进的列车定位技术是 基于GPS全球定位技术的机车远程定位技术。该方法采用GPS定位技术获取车 辆位置，使用GSM-R无线通讯技术将定位信息发送到机务段及车站。使用 GSM-R技术先进，传输速度快，但是需要在铁路沿线建设专用的GSM-R网络， 建设周期长，投资成本大。 发明内容
为克服现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计出一种低成本、高性 能、兼容性好、灵活性强的基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的 一种基于GPS全 球定位技术的机车远程定位模块，包括GPS定位模块、数据处理和传输模块、 电源电路和显示板，所述的数据处理和传输模块包括CPU控制器、GPRS通讯 模块和SIM卡插座，所述的CPU控制器通过电缆分别与GPRS通讯模块、GPS 定位模块、电源电路和显示板连接，所述的GPRS通讯模块还通过电缆分别与 电源电路和SIM卡插座连接。
本实用新型所述的CPU控制器为AT91SAM7A3控制器，引脚67、 68、 69、 70为JTAG仿真器接口，接口使用20针的JTAG插座，UARTl接口与GPRS 通讯模块相连，UART2接口与GPS定位模块相连。
本实用新型所述的GPS定位模块为MOTOROLA公司的M12定位模块，通 过一个10针的接口和CPU控制器相连接，其中GPS定位模块的引脚RX0、TX0 和CPU控制器的UARTl的引脚TXl、 RXl分别相连，GPS定位模块的BATT接口为外接DC3.0V电池电源接口，针脚4为脉冲输出端，GPS定位模块的针 脚8为差分信号修正值使能开关。
本实用新型所述的GPRS通讯模块为西门子公司的MC35，具有ZIF 40针 的通讯接口，其中引脚l、 2、 3、 4、 5接电源，引脚6、 7、 8、 9、 IO接地，引 脚ll、 12连接备用电池，引脚15、 31、 32与AT91SAM7A3 CPU控制器的IO 口连接，引脚16—23分别与AT91SAM7A3 CPU控制器的UARTO的八个握手 信号接口连接，引脚33—40悬空。
本实用新型所述的SIM卡插座一共有8个引脚，其中引脚CCVCC与GPRS 通讯模块的引脚CCVCC连接，引脚GND接地，引脚CCIO接控制数据的发送 和接收的串行数据线，引脚CCDET1接电源，引脚CCDET2和GPRS通讯模块 的引脚CCIN相连，引脚CCCLK接GPRS通讯模块设置的SIM卡时钟信号线， 引脚CCRST接SIM卡复位信号线。
本实用新型所述的电源电路包括DC24V转DC5V电路和DC5V转3.3V电 路两部分，其中DC24V转DC5V电路主要包括ZUS152405芯片及相关的支撑 电容，DC5V转3.3V电路主要包括AS1117M3-3.3V芯片及相关的支撑电容。
本实用新型所述的显示板包括电源指示灯POWER—LED和GPRS通讯模块 工作状态指示灯GPRS_LED。
本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果
1、 由于本实用新型使用GPRS技术，可以直接利用中国移动现有的无线网 络，不需要重新建设网络，也无需安装专门的轨道设备及地面设备，大大降低 了通讯系统的建设成本和运营成本。
2、 由于本实用新型使用了高性能的CPU控制器，提高了定位系统的运行 速度、计算能力和抗干扰能力；使用了高性能的GPS定位模块，提高了定位系 统的定位精度。
3、 由于本实用新型设备自成系统，不需要和机车相关设备进行通讯，只要 在机车上安装该设备并供电就可以自动工作，所以不存在和其他设备兼容的问 题。所有的机车上可以直接应用，因此使用范围较广、不受车辆类型的限制。
4、 由于本实用新型的采用模块化设计，体积较小，安装灵活，不需要其他 设备支持，设备供电就可自动工作。
5、 由于本实用新型设备成本低，安装方便，维护简单，无需建设专用的通讯网络或铺设专门的设备，系统建设周期短、费用低、见效快，实用效果好，
可以满足铁路相关企事业单位的技术要求。
本实用新型共有附图7张。其中
图1是基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块结构图。
图2是基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块CPU控制器的接口电路图。
图3是基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块GPS定位模块接口电 路图。
图4是基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块SIM卡插座接口电路图。
图5是基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块GPRS通讯模块接口电 路图。
图6是基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块DC24V转DC5V接口 电路图。
图7是基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块DC5V转DC3.3V接口 电路图。
图中，201、 CPU控制器，202、 GPS定位模块，203、 GPRS通讯模块，204、 SIM卡插座，205、电源电路，206，显示板。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。如图l一7所示， 一种基于 GPS全球定位技术的机车远程定位模块，包括GPS定位模块202、数据处理和 传输模块、电源电路205和显示板206，所述的数据处理和传输模块包括CPU 控制器201、 GPRS通讯模块203和SIM卡插座204。所述的CPU控制器201 为AT91SAM7A3控制器，引脚67、 68、 69、 70为JTAG仿真器接口 ，接口使 用20针的JTAG插座，UARTl接口与GPRS通讯模块203相连，UART2接口 与GPS定位模块202相连。所述的GPS定位模块202为MOTOROLA公司的 M12定位模块，通过一个10针的接口和CPU控制器201相连接，其中GPS定 位模块202的RXO、 TXO引脚和CPU控制器201的UARTl的TXl、 RXl引脚 分别相连，GPS定位模块202的BATT接口为外接DC3.0V电池电源接口，针脚4为脉冲输出端，GPS定位模块202的针脚8为差分信号修正值使能开关。 所述的GPRS通讯模块203为西门子公司的MC35，具有ZIF 40针的通讯接口 ， 其中引脚l、 2、 3、 4、 5接电源，引脚6、 7、 8、 9、 10接地，引脚IK 12连 接备用电池，引脚15、 31、 32与AT91SAM7A3CPU控制器201的IO 口连接， 引脚16—23分别与AT91SAM7A3CPU控制器201的UARTO的RXO、TXO、RTSO、 CTSO、 RINGO、 DTRO、 DCDO、 DSRO八个握手信号接口连接，引脚33—40悬 空所述的SIM卡插座204 —共有8个引脚，其中引脚CCVCC与GPRS通讯模 块203的引脚CCVCC连接，引脚GND接地，引脚CCIO接控制数据的发送和 接收的串行数据线，引脚CCDET1接电源，引脚CCDET2和GPRS通讯模块 203的CCIN引脚相连，弓i脚CCCLK接GPRS通讯模块203设置的SIM卡时钟 信号线，CCRST接SM卡复位信号线。所述的电源电路205包括DC24V转DC5V 电路和DC5V转3.3V电路两部分，其中DC24V转DC5V电路主要包括 ZUSi52405芯片及相关的支撑电容，DC5V转3JV电路包括ASU17M3-3.3V芯 片及相关的支撑电容。所述的显示板206包括电源指示灯POWER LED和GPRS 通讯模块203工作状态指示灯GPRS—LED。 本实用新型的定位方法包括以下步骤
A、 将裁剪后的TCP/IP协议事先写入CPU控制器201的TCP/IP协议栈；
B、 将SIM卡安装在SIM卡插座204上，由GPRS通讯模块203通过SIM 卡的身份认证后接入GSM网络，使通讯系统开始工作；
C、 GPS定位模块202采集车辆的定位信息，如车辆当前所在的纬度、经度、 高度及速度等信息；
D、 CPU控制器201将GPS定位模块202采集的信息通过UART 口接收过 来，将该信息打包成IP数据包，然后将IP数据包发送到GPRS通讯模块203， 同时将从GPRS通讯模块203接收的IP数据包进行解包，并通过GPS定位模块 202上的使能开关控制GPS定位模块202的工作状态。
E、 GPRS通讯模块203形成GPRS数据包，将GPRS数据包经过射频天线 发送到GSM网络，同时从GSM网络接收GPRS数据包并发送到CPU控制器 201。
在全国大规模的GSM-R网络建成之前，利用GPRS网络将车辆GPS定位 信息传输到相关的部门，即使用一种基于GPS全球定位技术和GPRS无线数据传输技术远程定位系统，简称GPRS_GPS远程定位系统，成为当前成本低、实 现快、可靠性高的首选方案。
权利要求1、一种基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块，包括GPS定位模块(202)、数据处理和传输模块、电源电路(205)和显示板(206)，其特征在于所述的数据处理和传输模块包括CPU控制器(201)、GPRS通讯模块(203)和SIM卡插座(204)，所述的CPU控制器(201)通过电缆分别与GPRS通讯模块(203)、GPS定位模块(202)、电源电路(205)和显示板(206)连接，所述的GPRS通讯模块(203)还通过电缆分别与电源电路(205)和SIM卡插座(204)连接。
2、 根据权利要求1所述的基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块，其 特征在于所述的CPU控制器(201)为AT91SAM7A3控制器，引脚67、 68、 69、 70为JTAG仿真器接口 ，接口使用20针的JTAG插座，UART1接口与GPRS 通讯模块(203)相连，UART2接口与GPS定位模块(202)相连。
3、 根据权利要求1所述的基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块，其 特征在于所述的GPS定位模块(202)为MOTOROLA公司的M12定位模块， 通过一个IO针的接口和CPU控制器(201)相连接，其中GPS定位模块(202) 的引脚RX0、 TXO和CPU控制器(201)的UART1的引脚TX1、 RX1分别相 连，GPS定位模块(202)的BATT接口为外接DC3.0V电池电源接口，针脚4 为脉冲输出端，GPS定位模块(202)的针脚8为差分信号修正值使能开关。
4、 根据权利要求1所述的基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块，其 特征在于所述的GPRS通讯模块(203)为西门子公司的MC35，具有ZIF 40 针的通讯接口，其中引脚l、 2、 3、 4、 5接电源，引脚6、 7、 8、 9、 IO接地， 引脚11、 12连接备用电池，引脚15、 31、 32与AT91SAM7A3 CPU控制器(201) 的IO口连接，引脚16—23分别与AT91SAM7A3CPU控制器(201)的UART0 的RX0、 TX0、 RTS0、 CTS0、 RING0、 DTR0、 DCD0、 DSR0八个握手信号接 口连接，引脚33—40悬空。
5、 根据权利要求1所述的基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块，其 特征在于所述的SIM卡插座(204) —共有8个引脚，其中引脚CCVCC与 GPRS通讯模块(203)的引脚CCVCC连接，引脚GND接地，弓I脚CCIO接控 制数据的发送和接收的串行数据线，引脚CCDET1接电源，引脚CCDET2和GPRS通讯模块(203 )的引脚CCIN相连，引脚CCCLK接GPRS通讯模块(203 ) 设置的SIM卡时钟信号线，弓l脚CCRST接SIM卡复位信号线。
6、 根据权利要求1所述的基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块， 特征在于所述的电源电路(205)包括DC24V转DC5V电路和DC5V转3.3V 电路两部分，其中DC24V转DC5V电路主要包括ZUS152405芯片及相关的支 撑电容，DC5V转3.3V电路主要包括AS1117M3-3.3V芯片及相关的支撑电容。
7、 根据权利要求1所述的基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块，其 特征在于所述的显示板(206)包括电源指示灯POWER_LED和GPRS通讯 模块(203)工作状态指示灯GPRS_LED。
专利摘要本实用新型公开了一种基于GPS全球定位技术的机车远程定位模块，包括GPS定位模块、CPU控制器、GPRS通讯模块和SIM卡插座、电源电路和显示板。所述的GPS定位模块采集车辆的定位信息，CPU控制器将定位信息打包并发送到GPRS通讯模块，GPRS通讯模块将GPRS数据包经过射频天线发送到GSM网络，同时从GSM网络接收GPRS数据包并发送到CPU控制器。本实用新型使用GPRS和GPS技术，大大降低了通讯系统的建设成本和运营成本，提高了车辆定位的精度。
文档编号G01S5/02GK201383003SQ200820231299
公开日2010年1月13日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者涛 吴, 赵国平, 马晨普 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心