一种北斗手持终端的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种北斗手持终端，包括：北斗接收机、FPGA处理模块、移动通信模块、数据IO模块、AD模块、存储模块、触摸屏、电源模块和壳体，其中，所述北斗接收机与北斗卫星进行通信，所述FPGA处理模块的一端连接至所述北斗接收机以接收北斗卫星信息，所述FPGA处理模块的另一端连接至所述移动通信模块，其中，所述FPGA处理模块包括：FPGA配置单元和FPGA处理单元，其中，所述北斗接收机、所述FPGA处理模块、移动通信模块、所述数据IO模块、所述AD模块、所述存储模块和所述电源模块位于所述壳体内，所述触摸屏安装于所述壳体的外表面上。本实用新型采用FPGA芯片，具有结构集成化，占用体积小、重量轻等特点。
【专利说明】一种北斗手持终端
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及北斗通信【技术领域】，特别涉及一种北斗手持终端。
【背景技术】
[0002]北斗卫星导航系统(BeiDouNavigat1n Satellite System-〃BDS〃)是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统，是继美国全球卫星定位系统和俄罗斯全球卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m,授时精度优于100ns。
[0003]另一方面，目前的定位装置大多固定于设备上，用来对该设备的地理位置进行定位，这种定位装置无法满足对机动性要求高的定位要求。因此，基于北斗卫星导航系统的高精度定位特点，如何将其应用于高机动性的手持终端中是当前需要解决的一个技术问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0005]为此，本实用新型的目的在于提出一种北斗手持终端，该终端具有集成度高、体积小、重量轻的特点。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种北斗手持终端，北斗接收机、FPGA处理模块、移动通信模块、数据1模块、AD模块、存储模块、触摸屏、电源模块和壳体，其中，所述北斗接收机与北斗卫星进行通信，所述FPGA处理模块的一端连接至所述北斗接收机以接收北斗卫星信息，所述FPGA处理模块的另一端连接至所述移动通信模块，其中，所述FPGA处理模块包括:FPGA配置单元和FPGA处理单元，其中，所述FPGA配置单元包括:第一 FPGA芯片和第一 PROM存储芯片，其中，所述第一 FPGA处理芯片连接至所述第一 PROM存储芯片和所述电源模块；所述FPGA处理单元包括:多个第二 FPGA处理芯片，其中，每个所述第二 FPGA处理芯片均与所述电源模块和所述第一 FPGA芯片相连；所述移动通信模块与外部基站进行通信；所述数据1模块连接至所述FPGA处理模块，包括:可编程多协议收发器、第一和第二 SIP插座、8位双电源总线收发器和第三SIP插座，其中，所述可编程多协议收发器的输入端连接至所述第一 SIP插座，所述第二 SIP插座连接至所述可编程多协议收发器的输出端，所述8位双电源总线收发器的输入端连接至所述FPGA处理单元，所述第三SIP插座连接至所述8位双电源总线收发器的输出端；所述AD模块和所述存储模块均连接至所述FPGA处理单元；所述触摸屏与所述FPGA处理单元和所述移动通信模块相连；所述电源模块连接至所述北斗接收机、所述FPGA处理模块、所述移动通信模块、所述数据1模块、所述AD模块、所述存储模块和所述触摸屏，其中，所述电源模块包括:电源管理芯片、同步降压转换器和电源电压监控器，其中，所述同步降压转换器连接至所述电源管理芯片，所述电源电压监控器分别与所述电源管理芯片和所述同步降压转换器相连；其中，所述北斗接收机、所述FPGA处理模块、所述移动通信模块、所述数据1模块、所述AD模块、所述存储模块和所述电源模块位于所述壳体内，所述触摸屏安装于所述壳体的外表面上。
[0007]在本实用新型的一个实施例中，所述北斗手持终端还包括:扩展接口，所述扩展接口连接至所述FPGA处理模块。
[0008]在本实用新型的另一个实施例中，所述扩展接口包括:USB接口、RS232串口、485接口、CAN总线接口和1接口。
[0009]在本实用新型的再一个实施例中，所述存储模块包括:闪存Flash和SD卡。
[0010]在本实用新型的一个实施例中，所述壳体为气密密封式结构。
[0011]在本实用新型的另一个实施例中，所述壳体外部设置有防腐蚀层和防水层。
[0012]在本实用新型的再一个实施例中，所述北斗手持终端还包括:语音播报模块，所述语音播报模块与所述FPGA处理模块相连，包括:语音处理单元和扬声器，其中，所述语音处理单元的输入端与所述FPGA处理模块相连，所述语音处理单元的输出端与所述扬声器相连。
[0013]在本实用新型的一个实施例中，所述移动通信模块至少采用以下一种通信方式:3G、4G、GPRS 或 WIFI。
[0014]根据本实用新型实施例的北斗手持终端，作为独立设备由用户手持使用，采用FPGA芯片实现基地信号处理、数据分析和导航定位，利用FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚，具有开发周期短、费用低的特点，可以作为导航信号的基带相关运算器设计，负责导航信号的载波剥离和扩频码剥离，实现对用户当前的地理位置的定位监控。本实用新型采用FPGA芯片，具有结构集成化，占用体积小、重量轻等特点。
[0015]本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0017]图1为根据本实用新型实施例的北斗手持终端的结构图；
[0018]图2为根据本实用新型实施例的FPGA配置单元的电路图；
[0019]图3(a)至图3 (η)为根据本实用新型实施例的第二 FPGA处理芯片的电路图；
[0020]图4(a)至图4(c)为根据本实用新型实施例的FPGA处理模块的电源端和信号地端的电路图；
[0021]图5为根据本实用新型实施例的可编程多协议收发器的电路图；
[0022]图6(a)和图(b)分别为根据本实用新型实施例的第一和第二 SIP插座的电路图；
[0023]图7为根据本实用新型实施例的8位双电源总线收发器和第三SIP插座的电路图；
[0024]图8为根据本实用新型实施例的AD模块的电路图；
[0025]图9为根据本实用新型实施例的电源管理芯片的电路图；
[0026]图10为根据本实用新型实施例的同步降压转换器的电路图；
[0027]图11为根据本实用新型实施例的电源电压监控器的电路图。
【具体实施方式】
[0028]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0029]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0030]本实用新型实施例的北斗手持终端可以作为独立定位设备，由用户手持使用，实现对用户当前地理位置的实时监控，例如在野外环境中，外界可以及时定位用户的地理位置，查找到用户，避免迷路等危险情况发生。
[0031]下面参考图1至图11描述本实用新型实施例的北斗手持终端。
[0032]如图1所示，本实用新型实施例的北斗手持终端，包括:北斗接收机1、FPGA处理模块2、数据1模块3、AD模块4、存储模块5、触摸屏6、电源模块7、移动通信模块8和壳体。
[0033]具体地，北斗接收机I与北斗卫星进行通信。北斗接收机I通过北斗天线接收来自北斗卫星的卫星信息。需要说明得失，北斗接收机I的数量可以为一个或多个，这是由实际需要和北斗卫星的数量进行决定。
[0034]此外，由于传播路径上的损耗和各种频率相互调制形成的频率干扰，接收到的卫星信号往往是变化和微弱的，因此接收机的主要指标是灵敏度和选择性。并且，北斗接收机I的指标参数满足如下:可靠性指标为300h，平均修复时间MTTR不大于30min。
[0035]FPGA处理模块2的一端连接至北斗接收机1，用以接收北斗卫星信息。FPGA处理模块2的另一端连接至移动通信模块8。其中，FPGA处理模块2包括:FPGA配置单元和FPGA处理单元。
[0036]如图2所示，FPGA配置单元包括:第一FPGA芯片U4-A和第一PROM存储芯片U2-A，其中，第一 FPGA处理芯片U4-A连接至第一 PROM存储芯片U2-A和电源模块7。
[0037]在本实用新型的一个不例中，第一 FPGA处理芯片U4-A的芯片型号为XC4VSX55-10FFG1148C。第一 PROM存储芯片U2-A的芯片型号为XCF32PV048。其中，第一PROM存储芯片U2-A用于存储相关配置信息。第一 FPGA处理芯片U4-A用于根据第一 PROM存储芯片U2-A中的配置信息，对第二 FPGA处理芯片中的多个第二 FPGA处理芯片进行配置。
[0038]图3(a)至图3 (η)分别示出了第二 FPGA处理芯片的电路图。具体地，FPGA处理单元包括多个第二 FPGA处理芯片，其中，每个第二 FPGA处理芯片均与电源模块和第一 FPGA芯片U4-A相连。多个第二 FPGA处理芯片可以实现从众多的电波中选出规定的频带，并放大到调制解调器所要求的电平值后，再由调制解调器解调出基带信号，进而进行数字处理。
[0039]在本实用新型的示例中，第二 FPGA处理芯片的芯片型号为XC4VSX55-10FFG1148C。
[0040]图4(a)示出了第二 FPGA处理芯片的电源端VCC连接的示意图。图4(b)示出了第二 FPGA处理芯片的信号地端GND连接的示意图。
[0041]下面对FPGA处理模块2的工作流程进行描述。
[0042]首先，由FPGA配置单元完成对各个第二 FPGA处理芯片进行配置。配置完成后，第二 FPGA处理芯片可以从众多的电波中选出规定的频带，并放大到调制解调器所要求的电平值后，再由调制解调器解调出基带信号，进而进行数字处理。具体地，FPGA处理模块2可以将接收到的卫星信号从高频下变频到基带，由于北斗卫星与北斗接收机I之间的相对运动会产生多普勒效应，使得接收到的导航信号的载波频率发生偏移，所以射频前端要将接收信号从射频前端下变频到基频，获取导航信号的伪距和载波相位等测量值，解调出对应的导航电文，然后传送来的各通道的伪距、多普勒频移、载波相位等测量值以及导航电文，通过这些信息的处理，解算出用户的当前位置、速度和时间信息，完成定位导航。
[0043]移动通信模块8与外部基站进行通信。在本实用新型的示例中，移动通信模块8至少采用以下一种通信方式:3G、4G、GPRS或WIFI。具体地，移动通信模块8可以向外部基站发送通信信号，以及接收外部基站通信信号，从而实现手机通信的功能，使得用户可以与外界保持通信联系。移动通信模块8可以将FPGA处理模块2发送来的信息向外发送给基站，由基站进一步发送给监控中心。
[0044]数据1模块3连接至FPGA处理模块2，其中数据1模块3包括:可编程多协议收发器、第一和第二 SIP插座、8位双电源线收发器和第三SIP插座，可以实现数据1传输。
[0045]图5为根据本实用新型实施例的可编程多协议收发器的电路图。图6(a)为根据本实用新型实施例的第一 SIP插座的电路图。可编程多协议收发器U3的输入端IN_485-和IN_485+连接至第一 SIP插座J4。在本实用新型的示例中，可编程多协议收发器U3的芯片信号为MAX3160。
[0046]图6(b)为根据本实用新型实施例的第二 SIP插座的电路图。第二 SIP插座Jl连接至上述可编程多协议收发器U3的输出端0UT_485-和0UT_485+。
[0047]在本实用新型的示例中，第一和第二 SIP插座均包括10个端子。
[0048]图7为根据本实用新型实施例的8位双电源总线收发器和第三SIP插座的电路图。8位双电源总线收发器的输入端连接至FPGA处理单元的FPGA_CTL1至FPGA_CTL8端，第三SIP插座J3的BI至B8端连接至8位双电源总线收发器的输出端。
[0049]在本实用新型的示例中，8位双电源总线收发器的芯片型号为SN74AVCBT245。第三SIP插座包括16端子。
[0050]AD模块4连接至FPGA处理单元。如图8所示，AD模块4的芯片信号为AD9460。AD模块4实现对输入的模拟信号进行模数AD转换，生成对应的数字信号。
[0051]存储模块5连接至FPGA处理单元。在本实用新型的实施例中，存储模块包括:闪存Flash和SD卡。其中，存储模块5中可以作为外部存储设备，存储FPGA处理单元工作工程中的相关数据。例如，作为备份和测试使用。
[0052]触摸屏6连接至FPGA处理单元和移动通信模块8，是人机交流的窗口，具有操作简便、安全可靠、一目了然等特点。例如，在触摸屏6上可以显示用户当前所处位置的经纬度、实时时间、接收到的短信、来电等。
[0053]电源模块7连接至北斗接收机1、FPGA处理模块2、数据1模块3、AD模块4存储模块5和触摸屏6。其中，电源模块7包括:电源管理芯片、同步降压转换器和电源电压监控器。其中，同步降压转换器连接至电源管理芯片，电源电压监控器分别与电源管理芯片和同步降压转换器相连。
[0054]图9为根据本实用新型实施例的电源管理芯片的电路图。在本实用新型的示例中，电源管理芯片Ul的芯片型号为TPS75003。其中，电源管理芯片的SWl端连接至第一场效应管Ql的栅极，SW2端连接至第二场效应管Q2的栅极。
[0055]图10为根据本实用新型实施例的同步降压转换器的电路图。在本实用新型的示例中，同步降压转换器U8的芯片型号为TPS54610。
[0056]图11为根据本实用新型实施例的电源电压监控器的电路图。在本实用新型的示例中，电源电压监控芯片U12的芯片型号为TPS3823-33。
[0057]在本实用新型的一个实施例中，电源模块7可以采用干电池或锂电池作为供电电源，向各个功能模块进行供电。例如，供电电压为9?24V。
[0058]需要说明的是，本实用新型的电源模块7对大电流、高电压采取了过流、过压保护设计措施，高温过压采取温控设计，一旦阐述过流、过压、过热都会自动保护，并自动回复重新启动工作。
[0059]在本实用新型的实施例中，北斗接收机1、FPGA处理模块2、数据1模块3、AD模块4、存储模块5和电源模块7均位于壳体内，触摸屏6安装于壳体的外表面上。
[0060]在本实用新型的一个实施例中，壳体为气密密封式结构。此外，在壳体的外部设置有防水层。其中，防水层可以在用户不小心将水喷洒到壳体上时，防止水分进入壳体内部，保证北斗手持终端的正常工作。
[0061]进一步，本实用新型实施例的北斗手持终端还包括:扩展接口，其中扩展接口连接至FPGA处理模块2。其中，扩展接口包括:RS232串口、485接口、CAN总线接口和1接口，以用于外接设备以及传输数据。
[0062]进一步，本实用新型实施例的北斗手持终端还包括:语音播报模块。其中，语音播报模块与FPGA处理模块2相连。语音播报模块包括:语音处理单元和扬声器，其中，语音处理单元的输入端与FPGA处理模块2相连，语音处理单元的输出端与扬声器相连，从而可以以语音形式播放用户的当前地理位置以及发出求救信号。例如，当用户在野外迷路或遇到其他危险情况时，除了将自己的当前地理位置发送给监控中心外，还可以通过语音播放模块播放预存的求救信号。
[0063]本实用新型的北斗手持终端具有路径导航和定位监控的功能。具体地，本实用新型可以根据用户提供给的目的地，实现从当前位置到目的地的最优路径实时查找，引导用户顺利到达目的地。根据卫星信息对用户的当前位置进行定位监控，可以将用户的当前位置在触摸屏上的电子地图实时显示。
[0064]根据本实用新型实施例的北斗手持终端，作为独立设备由用户手持使用，采用FPGA芯片实现基地信号处理、数据分析和导航定位，利用FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚，具有开发周期短、费用低的特点，可以作为导航信号的基带相关运算器设计，负责导航信号的载波剥离和扩频码剥离，实现对用户当前的地理位置的定位监控。本实用新型采用FPGA芯片，具有结构集成化，占用体积小、重量轻等特点。
[0065]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0066]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。
【权利要求】
1.一种北斗手持终端，其特征在于，包括:北斗接收机、FPGA处理模块、移动通信模块、数据1模块、AD模块、存储模块、触摸屏、电源模块和壳体，其中，所述北斗接收机与北斗卫星进行通信， 所述FPGA处理模块的一端连接至所述北斗接收机以接收北斗卫星信息，所述FPGA处理模块的另一端连接至所述移动通信模块，其中，所述FPGA处理模块包括:FPGA配置单元和FPGA处理单元，其中， 所述FPGA配置单元包括:第一 FPGA芯片和第一 PROM存储芯片，其中，所述第一 FPGA处理芯片连接至所述第一 PROM存储芯片和所述电源模块； 所述FPGA处理单元包括:多个第二 FPGA处理芯片，其中，每个所述第二 FPGA处理芯片均与所述电源模块和所述第一 FPGA芯片相连； 所述移动通信模块与外部基站进行通信； 所述数据1模块连接至所述FPGA处理模块，包括:可编程多协议收发器、第一和第二SIP插座、8位双电源总线收发器和第三SIP插座，其中，所述可编程多协议收发器的输入端连接至所述第一 SIP插座，所述第二 SIP插座连接至所述可编程多协议收发器的输出端，所述8位双电源总线收发器的输入端连接至所述FPGA处理单元，所述第三SIP插座连接至所述8位双电源总线收发器的输出端； 所述AD模块和所述存储模块均连接至所述FPGA处理单元； 所述触摸屏与所述FPGA处理单元和所述移动通信模块相连； 所述电源模块连接至所述北斗接收机、所述FPGA处理模块、所述移动通信模块、所述数据1模块、所述AD模块、所述存储模块和所述触摸屏，其中，所述电源模块包括:电源管理芯片、同步降压转换器和电源电压监控器，其中，所述同步降压转换器连接至所述电源管理芯片，所述电源电压监控器分别与所述电源管理芯片和所述同步降压转换器相连； 其中，所述北斗接收机、所述FPGA处理模块、所述移动通信模块、所述数据1模块、所述AD模块、所述存储模块和所述电源模块位于所述壳体内，所述触摸屏安装于所述壳体的外表面上。
2.如权利要求1所述的北斗手持终端，其特征在于，还包括:扩展接口，所述扩展接口连接至所述FPGA处理模块。
3.如权利要求2所述的北斗手持终端，其特征在于，所述扩展接口包括:USB接口、RS232串口、485接口、CAN总线接口和1接口。
4.如权利要求1所述的北斗手持终端，其特征在于，所述存储模块包括:闪存Flash和SD卡。
5.如权利要求1所述的北斗手持终端，其特征在于，所述壳体为气密密封式结构。
6.如权利要求1或5所述的北斗手持终端，其特征在于，所述壳体外部设置有防腐蚀层和防水层。
7.如权利要求1所述的北斗手持终端，其特征在于，还包括:语音播报模块，所述语音播报模块与所述FPGA处理模块相连，包括:语音处理单元和扬声器，其中，所述语音处理单元的输入端与所述FPGA处理模块相连，所述语音处理单元的输出端与所述扬声器相连。
8.如权利要求1所述的北斗手持终端，其特征在于，所述移动通信模块至少采用以下一种通信方式:3G、4G、GPRS或WIFI。
【文档编号】G01S19/13GK204086544SQ201420566134
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】罗希 申请人:北京星睿哲科技有限公司