专利名称：全球导航卫星系统接收机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及全球导航卫星系统技术领域，尤其涉及一种全球导航卫星系统接收机。
背景技术：
GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)是由美国的GPS (Global Positioning System,全球定位系统)、俄罗斯的GLONASS (GLObalNAvigationSatellite System,全球导航卫星系统)、中国的Compass (北斗)、欧盟的Galileo系统组合而成，可视卫星的数目达到100颗以上，在任何地方均有较大高度角的卫星提供选择，因此，GNSS比GPS或GLONASS有更高的定位精度和更好的完整性状态。 随着GNSS技术的飞速发展和广泛应用，GNSS在城市测量中的作用已越来越重要。当前，利用多基准站网络RTK(Real-time kinematic,实时动态载波相位差分)技术建立的C0RS (Continuously Operating Reference Stations,连续运行参考站系统)已成为城市GNSS应用的发展热点之一，CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，其中，基准站网由区域范围内均匀分布的基准站组成，用于接收GNSS卫星信号，采集GNSS卫星观测数据并输送至C0RS数据处理中心，同时提供系统完好性监测服务。 目前，基准站通常是在现有的工控机的基础上，通过配备GNSS卫星信号接收装置等硬件功能电路组装成GNSS接收机，并采用有线的互联网协议(IP， Internet Protocol)作为主要通信标准，通过互联网对其进行远程访问和控制，现有的工控机具有普通电脑的基本功能，技术比较成熟完善，且技术要求低，容易实现。 然而，采用工控机作为GNSS接收机的硬件平台，硬件配置比较多，功耗大，不适用于野外电能短缺的地方连续运行工作；并且，作为连续运行基准站特别是作为监控平台，其安装位置必须不受地域限制，而只采用有线的互联网协议作为主要通信标准在使用上会受到地域限制，在有线的互联网无法到达的区域将无法实现远程访问和控制。
实用新型内容本实用新型实施例提出一种全球导航卫星系统接收机，通过无线网络进行数据传输，不受地理位置的限制；且功耗低，能够可靠地连续工作。 本实用新型实施例提供了一种全球导航卫星系统接收机，包括嵌入式微处理器、GNSS模块及无线通讯模块； 所述GNSS模块，通过串口与所述嵌入式微处理器连接，用于接收全球导航卫星系统信号以获取GNSS数据，并将所述GNSS数据传送至所述嵌入式微处理器；[0009] 所述嵌入式微处理器，接收所述GNSS模块发送的GNSS数据，对所述GNSS数据进行处理并保存至存储器； 所述无线通讯模块，通过串口与所述嵌入式微处理器连接，接收所述嵌入式微处理器的控制命令，登陆无线通讯网络进行GNSS数据传送或接收远程控制命令。 实施本实用新型实施例，具有如下有益效果 本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机，采用嵌入式微处理器作为硬件控制 平台，同时配备无线网络接入方式，在使用上不会受到地域限制，可实现远程访问和控制； 并且整机的功耗低，适用于野外电能短缺的地方作连续运行工作。
图1是本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机的第一实施例的组成示意图； 图2是本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机的第二实施例的组成示意图； 图3是本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机的核心控制系统的组成示意 图； 图4是本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机的网络系统的组成示意图； 图5是本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机的电源系统的组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述。 参见图l，是本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机的第一实施例的组成示 意图。 如图1所示，本实施例的全球导航卫星系统接收机包括嵌入式微处理器100、 GNSS模块101、无线通讯模块102及存储器103 ;其中 GNSS模块IOI，通过串口与嵌入式微处理器IOO连接，用于接收全球导航卫星系统 信号以获取GNSS数据，并将所述GNSS数据传送至所述嵌入式微处理器100 ; 嵌入式微处理器100，接收所述GNSS模块101发送的GNSS数据，对所述GNSS数据 进行处理并保存至存储器103 ; 无线通讯模块102，通过串口与所述嵌入式微处理器100连接，接收所述嵌入式微 处理器100的控制命令，登陆无线通讯网络进行GNSS数据传送或接收远程控制命令； 存储器103，与所述嵌入式微处理器100连接，用于存储GNSS数据及其它数据。 具体的，GNSS模块101可连续跟踪及记录卫星数据，并将所获取的GNSS数据传送 至嵌入式微处理器100。其中，GNSS数据主要包括当前捕获和跟踪的各个GNSS卫星的状态 信息，如卫星编号PRN、高度角、方位角、Ll频段信噪比、L2频段信噪比。并且，还包括GNSS 卫星导航定位数据信息、GNSS卫星观测数据信息、GNSS卫星星历数据信息及NMEA-0183格 式数据等。 嵌入式微处理器100接收GNSS模块101发送的GNSS数据，并对GNSS数据进行控 制处理。其中，数据处理过程包括提取GNSS数据，对数据进行转换(例如，将GNSS数据转 换成Rinex数据格式)，并将GNSS数据保存至存储器103中。 同时，嵌入式微处理器IOO还对各个串口的数据进行处理和分析，支持实时数据 传送。具体的，在嵌入式微处理器100的控制下，通过所述无线通讯模块102登录无线通讯 网络进行数据传输，例如，通过GPRS (General Packet RadioService，通用分组无线业务)网络或CDMA (Code Division Multiple Access，码分多址)网络向数据处理中心传送RTK 数据或RTD (Real-Time Dtherential，实时动态码相位差分)数据，或者接受远程设备的访 问及控制。 本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机，采用嵌入式微处理器作为硬件控制 平台，同时配备无线网络接入方式，在使用上不会受到地域限制，可实现远程访问和控制； 并且整机的功耗低，适用于野外电能短缺的地方作连续运行工作。 参见图2，是本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机的第二实施例的组成示 意图。 与上述的第一实施例相比，第二实施例的全球导航卫星系统接收机在具备无线通 讯功能的基础上，还同时配备有线网络接入方式及蓝牙通讯方式，使得用户在通讯方式上 具有更多的选择，以满足用户的需求。 如图2所示，该全球导航卫星系统接收机除了包括嵌入式微处理器100、GNSS模块
101、无线通讯模块102及存储器103之外，还进一步包括以太网模块104及蓝牙模块105。 其中，嵌入式微处理器100、 GNSS模块101、无线通讯模块102及存储器103之间
的连接关系及信息交互方式，与上述的第一实施例相同，在此不再赘述。 以太网模块104与嵌入式微处理器100连接，以有线接入方式登录局域网或因特
网(Internet)进行远程控制和数据传输。 蓝牙模块105是一个自带蓝牙无线协议的功能模块，其通过串口与嵌入式微处理
器100连接。本实用新型接收机通过内嵌的蓝牙模块105与外部的具有蓝牙功能的设备进
行通讯连接，以实现无线的远程控制、GNSS数据传输及其他数据传输。 本实用新实施例提供的全球导航卫星系统接收机，同时配备有线网络及无线网络
接入方式，在实际应用时，采用有线网络接入方式作为主要的通讯方式，可确保数据传送安
全可靠，使用简单、配置方便；而在有线的互联网无法到达或者失效的情况下，还可采用无
线网络通讯方式，不受地理位置的限制。 在具体实施当中，本实用新型的GNSS模块101可以采用诺瓦泰(NovAtel)公司的 0EMV-2板卡，0EMV-2具有接收GLOSS系统信号的能力，还支持GPS最新的L2C、L5信号和频 率，包含扩展的应用程序接口 (API)功能以及Vision相关技术。0EMV-2采用GPS+GLONSS 双系统技术显著增加可视卫星个数，在GPS无法独立定位的遮挡环境中也可以实现可靠定 位和精确导航。并且，Vision相关技术能够有效消除天线附近的多路径干扰，在遮挡环境 下，可以接收更多卫星的信号从而显著提高可靠性。 本实用新型的嵌入式微处理器IOO可以采用爱特梅尔公司(AtmelCorporation) 的ARM9处理器AT91SAM9260，下面仅以采用AT91SAM9260处理器作为硬件控制平台为例对 本实用新型进行描述。 参见图3，是本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机的核心控制系统的组成 示意图。 AT91SAM9260处理器支持SDRAM (Synchronous Dynamic Random AccessMemory，同 步动态随机存取存储器)的外部总路线接口 、闪存、NAND闪存。 如图3所示，AT91SAM9260处理器200外接有第一存储器201、第三存储器202及 第三存储器203;其中[0041] 第一存储器201用于存储嵌入式Li皿x操作系统部分的程序代码。在具体实施当 中，第一存储器201可以采用串行Flash存储器，例如，Atmel公司推出的8MB的DataFlash 存储器。串行Flash存储器具有体积小、容量大、功耗低和硬件接口简单的特点，非常易于 构成微型测量系统。且串行Flash存储器采用it接口或SPI接口进行读写，所需引脚少， 与处理器连接简单，工作可靠。 第二存储器202用于存储GNSS数据及其他的用户数据。在具体实施当中，第二 存储器202可以采用大容量的NAND FLASH存储器，例如，可采用三星(Samsung)公司的 SLC(Single Level Cell，单层式储存)构架1GB大容量K9K8G08U0M芯片。SLC架构的闪存 芯片寿命长，可以存取10万次，并且存取速度快、功耗低，满足对数据安全性、机器质量及 寿命等方面的高要求。 第三存储器203作为系统运行存储器，可以选用128MB的SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步动态随机存取存储器)，以最大限度满足系统运行的 需求。 参见图4，是本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机的网络系统的组成示意 图。 本实施例的全球导航卫星系统接收机采用处理器AT91SAM9260作为硬件控制平 台，同时配备无线通讯方式及有线通讯方式进行数据传输或远程控制。 如图4所示，本实施例的全球导航卫星系统接收机设置有GPRS/CDMA模块303、面 板串口 302及信号切换电路301。在具体的电路设计上，GPRS/CDMA模块303中同时设计 有GPRS模块及CDMA模块的接口电路，并且GPRS模块、CDMA模块及面板串口 302分别与信 号切换电路301连接，通过该信号切换电路301分时复用处理器AT91SAM9260的同一串口 。 用户可根据实际需要，选择内置的GPRS模块或CDMA模块与处理器AT91SAM9260的串口连 接，通过无线拨号登陆GPRS网络或CDMA网络，以实现无线的远程控制、GNSS数据传输及其 他的数据传输。此外，用户还可以通过面板串口 302外接调制解调器(modem)，同样可以实 现无线网络通讯功能。 进一步的，本实施例的全球导航卫星系统接收机还配备有以太网模块，该以太网 模块由控制器、以太网媒体接入控制器(MAC)和物理接口收发器(PHY)组成。其中，控制器、 以太网媒体接入控制器已集成在处理器AT91SAM9260内部，因此，AT91SAM9260通过外接物 理接口收发器即可接入局域网或因特网进行远程控制、差分数据传输和其它的数据传输。 具体的，如图4所示，处理器AT91SAM9260与以太网物理接口收发器304连接，该物理接口 收发器304与AT91SAM9260内部的以太网媒体接入控制器之间使用RMII (ReducedMedium Ind印endent Interface,简化媒体独立接口 )连接。 需要说明的是，上述仅以采用处理器AT91SAM9260作为硬件控制平台为例对本实 用新型进行描述，在具体实施当中，还可以采用其他的嵌入式微处理器作为硬件平台，例 如，Atmel公司的AT91SAM9G20处理器。AT91SAM9G20与引脚兼容的AT91SAM9260相比，具 有更高的处理速度及更大容量的高速缓存和片上SRAM内存，在所有外设启动的全功率模 式下，其功耗仅为80mW。并且具有增强的外接NAND闪存错误校正功能，以及更大的以太网 FIFO，能够减少传输延迟。 参见图5，是本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机的电源系统的组成示意图。 本实用新型的电源系统包括保护电路400，以及分别与该保护电路400连接的第 一电源模块401、第二电源模块402及第三电源模块403。 本实用新型为了提高系统的可靠性，在电源系统中加入了保护电路400。在具体实 施当中，保护电路400可以采用凌特公司(Linear Technology Corporation)的过压保护 稳压器LT4356，该器件具有过流保护和浪涌电流限制，适用于高可靠性系统。其4V至80V的 宽输入电压范围可实现连续工作，且LT4356具有高额定输入电压，可以处理100V及更高的 瞬态电压，并在不对自身或负载造成损坏的前提下提供低至-30V的反向输入保护。LT4356 使用简单的集成电路和场效应管(FET)解决方案取代了复杂和笨重的保护电路，该器件在 过压瞬态时提供非常稳定的输出，确保设备实现连续工作。 第一电源模块401、第二电源模块402及第三电源模块403均为DC/DC电源模块， 用于分别向主系统、无线通讯模块、GNSS模块提供合适的电源电压。 在具体实施当中，第一电源模块401、第二电源模块402及第三电源模块403均可 采用凌特公司的降压开关稳压器LT1976。 LT1976是将一个高效率60V、1.5A、0. 2Q的开关 和必需的振荡器、控制及逻辑电路集成在单个芯片中的降压型DC/DC转换器。其电流型拓 朴则实现了快速瞬态响应和极佳的环路稳定性，通过在低电流时采用突发模式工作、利用 输出来偏置内部电路和用电源升压电容器来让电源开关完全饱和，效率可在宽输出电流范 围内得以最大化。 如图5所示，保护电路LT4356的直流输入电压"的范围为7V至36V，第一电源模 块LT1976的输出电压UQ1为3. 3V，用于向主系统供电；第二电源模块LT1976的输出电压U。2 为3. 8/4. 5V，用于向无线通讯模块供电，即GPRS模块及CDMA模块共用同一电源；第三电源 模块LT1976的输出电压U。3为3. 3V，用于向GNSS模块供电。本实用新型的GNSS模块采用 单独电源供电，在不需要GNSS定位时关断GNSS模块的电源，可以大大地降低系统的功耗。 本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机，采用嵌入式微处理器作为硬件控制 平台，同时配备无线网络及有线网络接入方式，在使用上不会受到地域限制，可实现远程访 问和控制；并且整机的功耗低，适用于野外电能短缺的地方作连续运行工作。 在具体实施当中，本实用新型提供的全球导航卫星系统接收机，能可靠地连续运 行，按计划连续地记录和处理大地测量数据和气象数据，可通过有线或者无线网络实时连 续地传输所需的数据，并可通过有线或者无线网络接受远程控制及数据访问。本实用新型 可以应用于构建CORS系统，为CORS数据处理中心提供连续的高精度GNSS大地测量数据。 本实用新型还可以作为分体式基准站，直接为其他需要GNSS修正数据的用户提供GNSS修 正数据。并且，本实用新型通过外接气象仪、倾斜仪及其它传感器，还可以记录和处理气象 数据，以及对地形实行长时间形变监测。 以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润 饰也视为本实用新型的保护范围。
权利要求一种全球导航卫星系统接收机，其特征在于，包括嵌入式微处理器、GNSS模块及无线通讯模块；所述GNSS模块，通过串口与所述嵌入式微处理器连接，用于接收全球导航卫星系统信号以获取GNSS数据，并将所述GNSS数据传送至所述嵌入式微处理器；所述嵌入式微处理器，接收所述GNSS模块发送的GNSS数据，对所述GNSS数据进行处理并保存至存储器；所述无线通讯模块，通过串口与所述嵌入式微处理器连接，接收所述嵌入式微处理器的控制命令，登陆无线通讯网络进行GNSS数据传送或接收远程控制命令。
2. 如权利要求1所述的全球导航卫星系统接收机，其特征在于，所述全球导航卫星系统接收机还设置有用于存储GNSS数据的存储器；所述存储器与所述嵌入式微处理器连接。
3. 如权利要求1或2所述的全球导航卫星系统接收机，其特征在于，所述无线通讯模块包括GPRS模块及CDMA模块，所述GPRS模块及所述CDMA模块通过同一串口与所述嵌入式微处理器连接。
4. 如权利要求3所述的全球导航卫星系统接收机，其特征在于，所述全球导航卫星系统接收机还设置有与外部设备进行蓝牙通讯连接的蓝牙模块，所述蓝牙模块通过串口与所述嵌入式微处理器连接。
5. 如权利要求3所述的全球导航卫星系统接收机，其特征在于，所述全球导航卫星系统接收机还设置有用于接入局域网或因特网进行数据传输的以太网模块，所述以太网模块与所述嵌入式微处理器连接。
专利摘要本实用新型公开了一种全球导航卫星系统接收机，包括嵌入式微处理器，以及通过串口与所述嵌入式微处理器连接的GNSS模块及无线通讯模块，所述GNSS模块接收全球导航卫星系统信号以获取GNSS数据，并将所述GNSS数据传送至所述嵌入式微处理器；所述嵌入式微处理器接收所述GNSS模块发送的GNSS数据，对所述GNSS数据进行处理并保存至存储器；所述无线通讯模块接收所述嵌入式微处理器的控制命令，登陆无线通讯网络进行GNSS数据传送或接收远程控制命令。本实用新型通过无线网络进行数据传输，不受地理位置的限制；且功耗低，能够可靠地连续工作。
文档编号G01S5/02GK201438216SQ20092005876
公开日2010年4月14日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者方兆宝, 许全君, 许恒, 陈炳富, 鲍志雄, 黄俊铭 申请人:广州中海达卫星导航技术股份有限公司