专利名称：4s一体化手持机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及遥感领域，具体为一种4S —体化手持机，用于实现通信、定位、测距、野外调绘等应用。
背景技术：
本实用新型中4S指的是4个系统GPS (Global Positioning System全球定位系统)；GIS (Geographic Information System地理信息系统)；RS (Remote Sensing 遥感)以及CS (Comuni cat ion System通信系统)。根据计算机组成原理对GPS、GIS、RS > CS各个系统的专有功能进行重新组织，产生具有紧密物理结构和数据融合特征的新的系统和新的功能体系，其过程和结果称为4S —体化。4S —体化手持机是以4S —体化为底层结构的多用途手持机。目前国内外市场上有三种相关的产品在国内，有南宁市天测科技有限责任公司的掌上电脑野外测绘数据与图形实时处理系统、上海华测导航技术有限公司旗下的蓝图LT20手持GIS数据采集器；在国外，有美国天宝公司生产的Trimble JunoSB手持GIS数据采集器。南宁市天测科技有限责任公司的掌上电脑野外测绘数据与图形实时处理系统特点是体积小、重量轻、耗电少，便于携带适合野外测绘作业工作需要；具有图形实时处理的能力；具有与各种测绘仪器连接和数据采集功能；具有数据和图形处理以及编辑功能。上海华测导航技术有限公司旗下的蓝图LT20手持GIS数据采集器的特点是超大内存设计，支持SD卡的扩展；高灵敏度全向GPS天线，使其操作简单、灵活、易用，并可搜索所有可见卫星，迅速定位，精度更可靠；内置蓝牙和WiFi无线通讯，可以作为手簿控制器使用，并且兼容各种型号的GPS接收机。美国天宝公司的Trimble JunoSB产品是以专业导航定位的视角，为部分非测绘客户量身定制的移动GIS数据采集终端，产品在基于高品质的专业定位；技术上有效帮助客户解决了过去使用GPS手持设备外业工作时，无法获取稳定的高质量数据这一瓶颈问题；它集成Windows moblie 6. I操作系统,与行业定制软件无缝兼容；整合GPS接收机；内置300万像素的数码相机；具有蓝牙和WiFi无线连接模块等特点。但是，目前国内外同类产品仍然存在如下问题(I)内业与外业分离国内外现有的同类产品主要用于野外测绘数据的采集，不具备远程宽带数据实时传输的功能，这种外业数据采集、内业事后处理的工作方式导致重复性外业劳动不可避免且耗时、耗财、耗力；
(2)功能单一国内外现有的同类产品没有兼容其他的更多功能，它们的功能单一并且针对性较强，没有广泛应用的空间；(3)屏幕小，不适于大范围遥感影像显示、编辑、作业和野外调绘。
发明内容本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种内外业一体化、高效多功能、携带操作方便、可宽带无线传输、稳定性好、低成本的4S —体化手持机。[0007]为完成上述目的，本实用新型采用的技术方案是4S —体化手持机，包括机壳以及安装在机壳内的电路板、电路板插接件和安装在机壳外的图像采集系统；所述电路板由各单元模块焊接组成，包括高速处理单元，以及与之连接的显示模块、GPS模块、GPS天线、通信模块、图像接收模块、电源管理模块、多路接口 ；所述电源管理模块连接上述其他模块的电源输入端；所述电路板插接件插接在电路板上；所述图像采集系统包括安装在图像接收模块上的多路接口以及与多路接口连接的光学镜头和红外/微光夜视仪。所述高速处理单元由CPU、系统内存SDRAM、系统闪存Nand Flash组成最小处理单元，所述高速处理单元选用嵌入式ARM内核的高速CPU芯片。4S 一体化手持机还包括存储器接口单元、扩展存储器单元、语音通话单元，以上三单元均与高速处理单元连接。所述通信模块包括2. 5G、3G、WIFI/ZigBee、蓝牙的一种或几种的组合。
所述显示模块包括IXD触摸显示屏和显示芯片，显示芯片安装在电路板上，IXD触摸显示屏安装在机壳上，LCD触摸显示屏和显示芯片通过排线连接。工作原理以嵌入式ARM内核为中央处理器，在最小处理单元的基础上，采用嵌入式系统平台，通过GPS模块/天线实现实时定位；通过图像接收模块实现现场图像的采集；通过WIFI/ZigBee自组网进行近程(300M内)通信支持手持机间的差分定位和定向以获取高精度的定位定姿数据；通过红外/微光夜视仪实现300米距离内的夜视观察，远距离观察和摄取目标物影像；通过各种光学镜头实现远距离观察和摄取目标物影像并自动完成光/电信号的转换和数字/模拟信号的转换；通过2. 5G或3G公用无线通信网络和有线INTERNET远程连接后方计算机服务器，实现云计算和内业外业的一体化。本实用新型适用于内外业一体化野外调绘、工作辖区数据采集积累、远程实时调度指挥、内外业一体化保险理赔、内外业一体化现场交通管理等各类工作；非常状态下适用于内外业一体化的汛期作业、灾害救援、快速反应等多种用途。具有以下有益效果通过硬件、软件和内外业的一体化实现通信、定位、测距、野外调绘应用的一体化，提高工作效率；可以单人随身携带、单人操作，并且操作简单，方便在野外环境使用；配有LCD触摸显示屏，屏幕大，适合于大范围遥感影像显示、编辑、作业和野外调绘；集成度高，生产成本低。
以下结合附图
对本实用新型进一步说明。图I为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型电路原理框图；图3为本实用新型应用软件结构示意图；图4为本实用新型通讯原理图。图中1、机壳，2、电路板，3、电路板插接件，4、图像采集系统，5、高速处理单元，6、显示模块，7、GPS模块，8、GPS天线，9、通信模块，10、图像接收模块，11、电源管理模块，12、多路接口，13、光学镜头，14、红外/微光夜视仪，15、IXD触摸显示屏，16、显示芯片，17、存储接口单元，18、扩展存储器单元，19、语音通话单元。
具体实施方式
[0020]4S 一体化手持机，由硬件和嵌入式软件两部分组成，软件和硬件紧密配合，协调工作，共同完成实现对象观测、信息采集、存储、传输以及对其它设备的控制、监视或管理等功能。硬件部分的设计与实现采用片上系统S0C(System on Chip)技术,软件部分以WindowsCE操作系统的开发平台为核心，向上提供应用编程接口(API)，向下屏蔽具体硬件特性的板级支持包(BSP)。其硬件结构如图I、图2所示，包括机壳I以及安装在机壳I内的电路板2、电路板插接件3和安装在机壳I外的图像采集系统4。用户可根据不同的用途选用或制作不同形状的机壳I。所述电路板2由各单元模块焊接组成，包括高速处理单元5，以及与之连接的显示模块6、GPS模块7、GPS天线8、通信模块9、图像接收模块10、电源管理模块11、多路接口 12 ;所述电源管理模块11连接上述其他模块的电源输入端；所述电路板插接件3插接在电路板2上；所述图像采集系统4包括安装在图像接收模块10上的多路接口 12以及与多路接口 12连接的光学镜头13和红外/微光夜视仪14。所述高速处理单元5由CPU、系统内存SDRAM、系统闪存Nand Flash组成最小处理单元，所述高速处理单元5选用嵌入式ARM内核的高速CPU芯片(O. 4G-1G)。4S —体化手持机还包括存储器接口单元17、扩展存储 器单元18、语音通话单元19，以上三单元均与高速处理单元5连接。所述通信模块9包括2. 5G、3G、WIFI/ZigBee、蓝牙等现有通讯方式的一种或几种的组合，通过通信模块9实现手持机与手持机之间、手持机与后方计算机服务器之间的语音通话，文字消息等数据的互传。所述显示模块6包括IXD触摸显示屏15和显示芯片16，显示芯片16安装在电路板2上，IXD触摸显示屏15安装在机壳I上，IXD触摸显示屏15和显示芯片16通过排线连接。其软件部分分为板级支持包(BSP)底层软件和应用软件两部分。BSP底层软件由WINCE6. O操作系统、通信协议栈和驱动程序三块构成。其中WINCE6. O操作系统和通信协议栈经过裁剪以精简与本机功能无关的多余部分；驱动程序向下用于驱动GPS模块7、通信模块9、图形接收模块10、显示模块6、语音通话单元19等硬件，向上与操作系统连接。应用软件是基于多元数据融合的应用软件，用于实现功能。如图3所示为4S—体化手持机的应用软件框图。本实用新型按其自身的定位精度分为A型和B型两种A型机只有单点实时定位功能，精度5m-8m ；B型机具有差分实时定位功能(没有固定差分站时，两台或多台4S —体化手持机通过自带的WIFI/ZigBee通信模块自组WIFI/ZigBee无线通信网，通过WIFI/ZigBee自组网实现手持机的差分定位)，差分实时定位精度为分米级。4S—体化手持机是基于多网融合通信的内外业一体化的野外设备，在具体应用时，通过通信系统CS实现与后方计算机服务器的连接，通过这种连接实现一系列功能，其通讯原理如图4所示。采用宽带视频无线通信、窄带小数据量无线通信并行的方式满足不同功能的通信需求。又可以根据不同时间段、不同地域、相同地域的不同时间段等各种条件下的公网通信质量进行系统的自侦测、自适应设计，以保证通信质量，有效实现内业工作与外业工作的远程一体化。每个4S—体化手持机都具有了实时的“云计算”与“云端库”功能,即每个4S—体化手持机的大型复杂运算需求和对海量数据库的实时数据查询/获取需求都通过通信系统CS功能交由后方服务器完成，这意味着每个手持机都“随身携带” 了两个位于“云端那边”的大型服务器高性能计算服务器、海量数据库服务器。每个后方计算机服务器都拥有无距离限制的多个实时多元信息采集器(4S—体化手持机)并由通信系统CS功能实现移动端群体与服务器群体之间、手持机与手持机之间、服务器与服务器之间的 实时的数据互联。手持机与服务器构成的系统是一个内外业实时无缝互联、无系统容量限制、无距离限制、无应用限制的无缝整体。
权利要求1.4S—体化手持机，其特征在于，包括机壳(I)以及安装在机壳(I)内的电路板(2)、电路板插接件(3)和安装在机壳(I)外的图像采集系统(4);所述电路板(2)由各单元模块焊接组成，包括高速处理单元(5)，以及与之连接的显示模块^)、GPS模块(7)、GPS天线(8)、通信模块(9)、图像接收模块(10)、电源管理模块(11)、多路接口(12);所述电源管理模块(11)连接上述其他模块的电源输入端；所述电路板插接件(3)插接在电路板(2)上；所述图像采集系统(4)包括安装在图像接收模块(10)上的多路接口(12)以及与多路接口(12)连接的光学镜头(13)和红外/微光夜视仪(14)。
2.根据权利要求I所述的4S—体化手持机，其特征在于所述高速处理单元(5)由CPU、系统内存SDRAM、系统闪存Nand Flash组成最小处理单元，所述高速处理单元(5)选用嵌入式ARM内核的高速CPU芯片。
3.根据权利要求I所述的4S—体化手持机，其特征在于4S —体化手持机还包括存储器接口单元(17)、扩展存储器单元(18)、语音通话单元(19)，以上三单元均与高速处理单元(5)连接。
4.根据权利要求I所述的4S—体化手持机，其特征在于所述通信模块(9)包括2.5G、3G、WIFI/ZigBee、蓝牙的一种或几种的组合。
5.根据权利要求I所述的4S—体化手持机，其特征在于所述显示模块(6)包括LCD触摸显示屏(15)和显示芯片(16)，显示芯片(16)安装在电路板(2)上，IXD触摸显示屏(15)安装在机壳(I)上，IXD触摸显示屏(15)和显示芯片(16)通过排线连接。
专利摘要本实用新型涉及遥感领域，公开了一种4S一体化手持机，包括机壳以及安装在机壳内的电路板、电路板插接件和安装在机壳外的图像采集系统；所述电路板由各单元模块焊接组成，包括高速处理单元，以及与之连接的显示模块、GPS模块、GPS天线、通信模块、图像接收模块、电源管理模块、多路接口；所述电源管理模块连接上述其他模块的电源输入端；所述电路板插接件插接在电路板上；所述图像采集系统包括安装在图像接收模块上的多路接口以及与多路接口连接的光学镜头和红外/微光夜视仪。本实用新型产品是一种内外业一体化、高效多功能、携带操作方便、可宽带无线传输、稳定性好、低成本的4S一体化手持机。
文档编号G01C11/00GK202547650SQ201220026659
公开日2012年11月21日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者刘玉华, 许凯华 申请人:华中师范大学