基于北斗一代和北斗二代的双模一体的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于北斗一代和北斗二代的双模一体机。该双模一体机包括壳体及封接在壳体上口的罩盖，在所述壳体内由上至下以积木方式堆叠有一体化天线、固定板、北斗定位及通信单元、信息处理与接口转换单元、电池固定压板和电池。本实用新型集北斗一代和北斗二代导航系统于一体，是新一代定位、短报文通信和状态报告的专用设备。壳体内各工作单元以积木方式堆叠在一起，可解决壳体内空间小电磁兼容等的问题。在壳体与罩盖的连接处设置防水密封圈，可有效解决传统技术中采用螺钉固定罩盖和壳体易导致壳体内进水的问题。本实用新型可以在壳体底部嵌置磁铁，通过磁吸方式固定整机；也可以在壳体底部设置螺纹孔，通过螺钉固定方式固定整机。
【专利说明】基于北斗一代和北斗二代的双模一体机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种北斗卫星定位仪，具体地说是一种基于北斗一代和北斗二代的双模一体机。
【背景技术】
[0002]在北斗卫星导航系统中，存在两种不同的定位形式。一种是卫星无线电导航系统(Radio Navigation Satellite System, RNSS)(即“北斗二代”导航系统)，其由用户接收卫星无线电导航信号，自主完成至少4颗卫星的距离测量，进行用户位置、速度及航行参数的计算。另一种是卫星无线电测定服务(Radio Determination Satellite Service,RDSS)(即“北斗一代”导航系统)，用户至卫星的距离测量和位置计算无法由用户自身独立完成，必须由外部系统通过用户的应答来完成。其特点是通过用户应答，在完成定位的同时，完成了向外部系统的用户位置报告，还可实现定位与通信的集成。
[0003]RDSS相比RNSS而言，具有覆盖范围窄、定位精度低、发送无线电信号时易被其他无线电侦测设备发现及无法在高速移动平台上使用等缺点。但是，RDSS也有RNSS所没有的优点，例如=RDSS具备简短的报文通信功能。此外RDSS从原理上说，多路径效应存在都不影响定位精度，即具有受地貌影响不明显的优点，不会有RNSS林下无信号的尴尬。但是由于导航系统基本的定位授时性能上的差距，RDSS作为导航定位系统是无法与RNSS在市场上竞争的。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的就是提供一种基于北斗一代和北斗二代的双模一体机，以结合北斗一代和北斗二代的优点，实现快速精准定位、短报文通信和状态报告等的功能。
[0005]本实用新型是这样实现的:一种基于北斗一代和北斗二代的双模一体机，包括壳体及封接在所述壳体上口的罩盖；在所述壳体内设置有与所述壳体的内壁固接的固定板，在所述固定板的上板面上设置有用于发射或接收卫星定位及通信信号的一体化天线，在所述固定板的下板面上设置有北斗定位及通信单元；所述北斗定位及通信单元包括北斗一代定位及通信单元和北斗二代定位单元，所述北斗一代定位及通信单元通过北斗一代卫星导航系统获取定位数据信息和进行短报文通信数据的传输，所述北斗二代定位单元通过北斗二代卫星导航系统获取定位数据信息；所述北斗定位及通信单元连接信息处理与接口转换单元，所述信息处理与接口转换单元通过电池固定压板将提供工作电源的电池固定在所述壳体内的底部。
[0006]所述壳体与所述罩盖采用螺纹连接，在所述壳体与所述罩盖的连接处设置有防水密封圈。
[0007]在所述壳体的底部嵌置有磁铁，以方便将本机通过磁吸方式固定在其他装置上。
[0008]在所述壳体的底部设置有螺纹孔，以方便将本机通过螺钉固定方式固定在其他装置上。[0009]所述一体化天线包括发射天线、第一接收天线和第二接收天线；所述发射天线用于发射L频段的卫星定位及通信信号，所述第一接收天线用于接收S频段的卫星定位及通信信号，所述第二接收天线用于接收BI和LI频段的卫星定位信号；所述发射天线和所述第一接收天线分别与所述北斗一代定位及通信单元相接，所述第二接收天线与所述北斗二代定位单元相接。
[0010]所述信息处理与接口转换单元包括微处理器、接口电平转换模块和电源管理模块；所述微处理器分别与所述北斗一代定位及通信单元、所述北斗二代定位单元和所述接口电平转换模块相接，用于将定位数据信息和短报文通信数据通过所述接口电平转换模块向上位机进行传输；所述接口电平转换模块用于将由所述微处理器向上位机所传输的数据进行电平转换；所述电源管理模块与所述电池相接，为各工作单元分配工作电源。
[0011]所述北斗一代定位及通信单元包括低噪声放大器、功率放大器、收发一体通道、基带信号芯片和IC卡；在所述壳体开有IC卡取放窗口。
[0012]在所述壳体的侧壁上设置有防滑握持槽。
[0013]本实用新型集北斗一代和北斗二代导航系统于一体，是新一代定位、短报文通信和状态报告的专用设备。本实用新型可在“北斗”卫星定位系统的覆盖区域内实现快速精确定位、及时报告，解决超视距范围的通信问题，大大缩短了上报时间，实现各个环节的信息化管理，提高运作效率，降低运作成本，并为通信保障部门提供高效、准时、灵活、周到的服务，便于指挥调度和统筹管理。
[0014]本实用新型的各工作单元设置在壳体内，各工作单元之间以积木排列、插入的方式堆叠在一起，可解决壳体与罩盖之间空间小电磁兼容等的问题。壳体与罩盖之间采用螺纹连接，且在壳体与罩盖的连接处设置有防水密封圈，防水密封圈可有效防水，从而解决了传统技术中采用螺钉固定罩盖和壳体导致壳体内易进水的问题。本实用新型可以在壳体底部嵌置磁铁，通过磁吸方式固定整机；也可以在壳体底部设置螺纹孔，通过螺钉固定方式固定整机。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的轴测图。
[0016]图2是本实用新型的电路结构框图。
[0017]图中:1、一体化天线，2、北斗二代定位单元，3、北斗一代定位及通信单元，4、信息处理与接口转换单元，5、电源单元，6、壳体，7、罩盖，8、北斗定位及通信单元，9、电池，10、固定板，11、第二接收天线，12、第一接收天线，13、发射天线，14、连接器，15、电池固定压板，
16、防水密封圈，17、接口插座，18、防滑握持槽，19、IC卡取放窗口，20、铭牌粘贴槽，21、IC
卡取放窗口盖。
【具体实施方式】
[0018]如图1所不,本实用新型包括壳体6和罩盖7,罩盖7封接在壳体6的上口，壳体6与罩盖7之间采用螺纹连接，且在壳体6与罩盖7的连接处设置有防水密封圈16。罩盖7采用工程塑料ABS+PC，壳体6采用航空铝合金材料，工程塑料材质轻，可减轻重量，便于携带。铝合金壳体外部采取化学处理加喷涂耐三防涂料，以保护壳体6不被盐雾等腐蚀。罩盖7采用ABS+PC工程塑料，其材料本身就具有耐三防、耐酸碱腐蚀性能，只须在外部喷涂面漆即可。
[0019]在壳体6内部采用积木堆叠方式设置有若干工作单元，积木堆叠方式可以压缩整机的体积，进而解决整机腔体内部空间小电磁兼容等的问题。壳体6内各工作单元由上至下依次为一体化天线单元1、固定板10、北斗定位及通信单元8、信息处理与接口转换单元(即PCB板)4、电池固定压板15和电池9。在壳体6的内壁上设置有若干立柱，固定板10通过螺钉固定在壳体6内壁的立柱上。一体化天线单元I固定设置在固定板10的上板面上，北斗定位及通信单元8固定设置在固定板10的下板面上，北斗定位及通信单元8与信息处理与接口转换单元4固接，信息处理与接口转换单元4通过电池固定压板15将电池9固定在壳体6内的底部，电池9用于给壳体6内各工作单兀提供工作电源。
[0020]如图2所示，北斗定位及通信单元8包括北斗一代定位及通信单元3和北斗二代定位单元2，北斗一代定位及通信单元3用于通过北斗一代卫星导航系统获取定位数据信息和进行短报文通信数据的传输，北斗二代定位单元2用于通过北斗二代卫星导航系统获取定位数据信息。
[0021]一体化天线单元I包括发射天线13、第一接收天线12和第二接收天线11。发射天线13、第一接收天线12和第二接收天线11通过连接器14以及射频电缆连接成一体。发射天线13和第一接收天线12均与北斗一代定位及通信单元3相接，发射天线13用于发射L频段(IlGHz)的卫星定位及通信信号，第一接收天线12用于接收S频段(2483.5ΜΗζ?2500ΜΗζ)的卫星定位及通信信号。第二接收天线11与北斗二代定位单元2相接，用于接收 BI (1561.098MHz ±2.046MHz)和 LI (1575.42ΜΗζ±1.023MHz)频段的卫星定位信号。
[0022]信息处理与接口转换单元4包括微处理器41、接口电平转换模块42和电源管理模块43。微处理器41分别与接口电平转换模块42、电源管理模块43、北斗一代定位及通信单元3和北斗二代定位单元2相接。微处理器41可进行自检和整机工作状况巡检，并输出整机工作状况指令；还可自动完成初始化参数设定；实时给出故障告警和工作状况指示(信号失锁、需给电池充电、设备故障类型等)。接口电平转换模块42用于将微处理器41和上位机之间所传输的数据进行电平转换。
[0023]微处理器41通过电源管理模块43控制开启北斗一代定位及通信单元3，北斗一代定位及通信单元3开启后搜索北斗GEO卫星信号，并将锁定波束状况和信号功率传输给微处理器41。微处理器41在通过接口电平转换模块42接收来自上位机的短报文通信数据及有源定位指令等后，向北斗一代定位及通信单元3发送短报文通信数据传输指令、有源定位指令及其他相关业务指令。北斗一代定位及通信单元3对所接收到的指令信号进行调制、上变频、放大后，通过射频电缆发送给发射天线13，由发射天线13发射L频段的卫星定位及通信信号给北斗一代导航系统。第一接收天线12接收来自北斗一代导航系统的S频段的卫星定位及通信信号后，通过射频电缆发送至北斗一代定位及通信单元3。北斗一代定位及通信单元3接收S频段的出站信号，经下变频、放大、A/D、信号捕获、跟踪、解扩、载波恢复、解调、译码后，通过串行数据接口向微处理器41实时提供定位信息、报文信息和其它相关业务信息。微处理器41接收解析由北斗一代定位及通信单元3所发送的有源定位结果、短报文信息和其它相关业务信息，并将结果通过接口电平转换模块42发送至上位机。[0024]北斗一代定位及通信单元3主要由LNA (低噪声放大器)、PA (功率放大器)、收发一体通道、基带信号芯片和IC卡等组成。LNA是确保本机接收灵敏度的关键部件，它由多级放大器组成，其第一级采用噪声系数低的场效应放大器，确保放大器的增益和噪声系数达到指标要求。LNA的输出通过射频连接器送往基带信号芯片处理，而它所需的直流电源由基带信号芯片通过该连接器馈送。S波段出站信号自第一接收天线12接收，经过低噪声放大后，可为后续的基带信号芯片部分提供适于处理的信号。PA (高功率放大器)的输入信号来自基带信号芯片的发射小信号信道，其作用是将它放大到一定的功率电平。它是一个固态功率放大器，工作于A或AB类，其线性度好，避免发射信号的非线性失真。高功率放大器的电源独立输送。基带信号芯片输出的入站信号，经过高功率放大器放大后，由发射天线13发射到北斗GEO卫星。北斗一代定位及通信单元3从功能上可分为接收链路和发射链路两部分。接收链路包括下变频器D/C、I和Q通道的视频放大器、A/D变换器以及数字信号处理器等部件。发射链路包括数字基带信号处理器、BPSK调制器和上变频器等部件。IC卡用于获得用户相关信息，并实现定位及通信等功能。
[0025]微处理器41通过电源管理模块43控制开启北斗二代定位单元2，北斗二代定位单元2开启后搜索北斗卫星。北斗二代定位单元2兼容RNSS无源定位和GPS卫星无源定位功能。北斗二代定位单兀 2 主要由 LNA 和 GNSS (Global Navigation Satellite System)导航模块组成，用于实现实时高精度的无源卫星定位、授时、测速等。北斗二代定位单元2内置LNA，可以实现对BI和LI频点进行滤波，低噪声放大，用户无需外置LNA，直接连接第二接收天线11即可。第二接收天线11接收来自北斗二代导航系统的BI频点(或称频段、波段)的卫星定位信号和来自GPS卫星导航系统的LI频段的卫星定位信号，并通过射频电缆将所接收到的卫星定位信号发送至北斗二代定位单元2。北斗二代定位单元2将锁定波束状况和信号功率等原始导航信息发送给其内的基带信号处理模块；基带信号处理模块根据原始导航数据通过PVT算法结算出位置、速度、时间等导航信息，并整理发送给微处理器41。微处理器41接收解析由北斗二代定位单元2所发送的位置、速度、时间等数据，并将这些数据通过接口电平转换模块42发送至上位机。
[0026]电源单元5与电源管理模块43相接，用于给电源管理模块43提供工作电压。电源单元5包括电池(如图1中所示)9和外部电源。电池可直接向电源管理模块43供电，电池内部设有过充、过放、防短路保护电路，此外还设置有防止正负极插错的保护电路，电池内部保护电路采用自锁开关，减少电池电量的消耗。电池可以为可充电锂电池，以方便用户后期的使用与维护，降低卫星发射设备对电源的高要求。外部电源可通过充电器向电源管理模块43供电。电池供电和外部电源供电之间具有自动切换电路，防止外部电源对电池充电而引起事故。电池和外部电源协同向电源管理模块43供电。
[0027]在电源管理模块43中设有AD电源监控模块，用于随时监控电池的工作状况。当电池电压低于13.0V时，切断基带单元和放大器供电，并显示电压过低报警；当电池电压低于14V大于13.0V时，切断放大器供电，通过串口指令报警提示电压过低信息，并等待电池电压恢复到14V以上时才允许发射。电源管理模块43在微处理器41的控制下，可给各工作单元提供工作电源，并负责整机系统的电源分配，在电池电量不足时协调各部件的功耗，以延长工作时间。
[0028]本实用新型整机可以在壳体6底部设置螺纹孔，进而通过螺钉固定方式对本机进行固定；也可以在壳体6的底部嵌置(或通过粘贴)高强磁铁，以通过磁吸方式将本机固定在金属或合金等器件上。
[0029]在壳体6的侧壁开设有IC卡取放窗口 19，通过IC卡取放窗口 19可将北斗一代定位及通信单元3中的IC卡插入IC卡槽(见图1，位于信息处理与接口转换单元4的下方)内，也可方便地将IC卡取出。在IC卡取放窗口 19处设置IC卡取放窗口盖21，取放IC卡后要及时将IC卡取放窗口盖21盖住，以防止灰尘进入壳体6内部。
[0030]在壳体6的侧壁上还设置有铭牌粘贴槽20，可以将记载有本机属性及其他相关信息的纸片粘贴于该铭牌粘贴槽20内，以防止纸片被跨蹭掉。在壳体6的侧壁上还开设有若干防滑握持槽18，人们在握持或扶持本机时可以防止手滑，且能增大所施加的力。在壳体6的侧壁上还设置有对外接口，接口插座17通过对外接口与壳体6内的工作单元相接，实现数据、电流等的传输。
[0031]本实用新型整机外部存在三处易进水的泄漏点，分别是:罩盖7与壳体6之间、壳体6上的对外接口处和壳体6上的IC卡取放窗口 19处。针对上述三处泄露点，可采取如下措施来防水:
[0032]罩盖7与壳体6之间采取零件防水结构设计，例如凹槽、凸缘，凹槽内填以橡胶密封圈，通过旋紧密封固定。IC卡取放窗口盖21与壳体6之间的密封问题，考虑到IC卡便于经常拆卸，在IC卡取放窗口盖21上设计了防水密封槽并填充以橡胶密封圈，用螺钉固定紧IC卡取放窗口盖的同时压紧了橡胶密封圈，实现防水功能。接口插座17采用防水型插座，用本身自带的密封橡胶圈及紧固件装于壳体6上，用螺钉固定，达到防水功能。
[0033]本实用新型一体机的外形以专业造型软件进行外观设计，既满足设备的使用需要，又符合人体工程学，握持舒适，外观颜色协调，标记、标志清晰、牢固、操作方便。
【权利要求】
1.一种基于北斗一代和北斗二代的双模一体机，其特征是，包括壳体及封接在所述壳体上口的罩盖；在所述壳体内设置有与所述壳体的内壁固接的固定板，在所述固定板的上板面上设置有用于发射或接收卫星定位及通信信号的一体化天线，在所述固定板的下板面上设置有北斗定位及通信单元；所述北斗定位及通信单元包括北斗一代定位及通信单元和北斗二代定位单元，所述北斗一代定位及通信单元通过北斗一代卫星导航系统获取定位数据信息和进行短报文通信数据的传输，所述北斗二代定位单元通过北斗二代卫星导航系统获取定位数据信息；所述北斗定位及通信单元连接信息处理与接口转换单元，所述信息处理与接口转换单元通过电池固定压板将提供工作电源的电池固定在所述壳体内的底部。
2.根据权利要求1所述的基于北斗一代和北斗二代的双模一体机，其特征是，所述壳体与所述罩盖采用螺纹连接，在所述壳体与所述罩盖的连接处设置有防水密封圈。
3.根据权利要求1所述的基于北斗一代和北斗二代的双模一体机，其特征是，在所述壳体的底部嵌置有磁铁，以方便将本机通过磁吸方式固定在其他装置上。
4.根据权利要求1所述的基于北斗一代和北斗二代的双模一体机，其特征是，在所述壳体的底部设置有螺纹孔，以方便将本机通过螺钉固定方式固定在其他装置上。
5.根据权利要求1~4任一项所述的基于北斗一代和北斗二代的双模一体机，其特征是，所述一体化天线包括发射天线、第一接收天线和第二接收天线；所述发射天线用于发射L频段的卫星定位及通信信号，所述第一接收天线用于接收S频段的卫星定位及通信信号，所述第二接收天线用于接收BI和LI频段的卫星定位信号；所述发射天线和所述第一接收天线分别与所述北斗一代定位及通信单元相接，所述第二接收天线与所述北斗二代定位单元相接。
6.根据权利要求5所 述的基于北斗一代和北斗二代的双模一体机，其特征是，所述信息处理与接口转换单元包括微处理器、接口电平转换模块和电源管理模块；所述微处理器分别与所述北斗一代定位及通信单元、所述北斗二代定位单元和所述接口电平转换模块相接，用于将定位数据信息和短报文通信数据通过所述接口电平转换模块向上位机进行传输；所述接口电平转换模块用于将由所述微处理器向上位机所传输的数据进行电平转换；所述电源管理模块与所述电池相接，为各工作单元分配工作电源。
7.根据权利要求6所述的基于北斗一代和北斗二代的双模一体机，其特征是，所述北斗一代定位及通信单元包括低噪声放大器、功率放大器、收发一体通道、基带信号芯片和IC卡；在所述壳体开有IC卡取放窗口。
8.根据权利要求6或7所述的基于北斗一代和北斗二代的双模一体机，其特征是，在所述壳体的侧壁上设置有防滑握持槽。
【文档编号】G01S19/32GK203732724SQ201420080534
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】曹春晖, 裴航, 窦乐星, 霍铖潍, 袁晨曦, 尚志建 申请人:石家庄市经纬度科技有限公司