一种双GPS天线智能切换的实现方法及其系统与流程

本发明涉及智能定位技术领域，尤其涉及的是一种双GPS天线智能切换的实现方法及其系统。

背景技术：

目前各定位设备中的全球定位系统（Global Positioning System，GPS）天线基本上都是无源的，且大都是采用的陶瓷天线来设计，该天线是圆极化天线，有着很好的上半球效率，因为所有的GPS卫星都是在高空中，天线的方向图向上增益高是对GPS性能有很好的提升作用的。

陶瓷天线的好处是方向性较强，一般情况下其朝上方向的增益比较好，朝下方向的增益就会很差。这点对很多位置固定设计的设备是很有优势的，因为我们可以在安装设备的时候，刻意使设备的GPS天线方向图朝上。但是这种设计限制非常大，且不灵活。对那些位置不固定或者不好固定的设备、对那些位置、方位可能需要经常变化的设备品就会存在问题，可能会因为设备的方位变化了，导致天线的方向朝地下，GPS信号变得很差，减少十几个dB的能量，GPS可能出现无法工作的情况，对设备使用造成影响。

因此，现有技术有待于进一步的改进。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于为用户提供一种双GPS天线智能切换的实现方法及其系统，克服现有技术中GPS定位设备定位的角度范围窄，不能满足全方位GPS定位的缺陷。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种双GPS天线智能切换的实现方法，其中，包括以下步骤：

A、获取设备中重力传感器采集到的空间位置坐标；

B、判断所述空间位置坐标是否位于预设空间位置坐标范围内，若是，则执行步骤C，否则执行步骤D；

C、控制与GPS模块相连接的射频开关与第一GPS天线连接；

D、控制与GPS模块相连接的射频开关与第二GPS天线连接；

所述第一GPS天线和第二GPS天线背靠背相对设置在设备中；所述预设空间位置坐标范围为：第一GPS天线位于第二GPS天线之上。

所述的双GPS天线智能切换的实现方法，其中，所述步骤A之前还包括：

A0、设备开机后，对预设空间位置坐标范围进行设置并保存,同时设定系统MCU持续读取重力传感器的空间位置坐标。

所述的双GPS天线智能切换的实现方法，其中，所述步骤A0还包括：

步骤A01、将空间位置坐标对应的范围设定对应数据-10到10，并将预设空间位置坐标范围设定为：X>6、Y<0和Z>-5，其中X、Y和Z分别为空间位置坐标的X轴、Y轴和Z轴。

所述的双GPS天线智能切换的实现方法，其中，所述预设空间位置坐标范围还包括坐标缓冲区：

所述坐标缓冲区的坐标范围为： 6＜x＜8，-2＜y＜0，-5＜z＜-3。

所述的双GPS天线智能切换的实现方法，其中，所述步骤D之后还包括：

步骤E、每隔预定时间，读取重力传感器采集到的空间位置坐标，并返回步骤B。

一种双GPS天线智能切换的实现系统，其中，包括：

位置数据获取模块，用于获取设备中重力传感器采集到的空间位置坐标；

范围比对模块，用于将所述空间位置坐标与预设空间位置坐标范围进行比对，判断所述空间位置坐标是否处于预设空间位置坐标范围内；

第一控制连接模块，用于当所述空间位置坐标处于预设空间位置坐标范围内时，控制与GPS模块相连接的射频开关与第一GPS天线连接；

第二控制连接模块，用于当所述空间位置坐标不处于预设空间位置坐标范围内时，控制与GPS模块相连接的射频开关与第二GPS天线连接；

所述第一GPS天线和第二GPS天线背靠背相对设置在设备中；所述预设空间位置坐标范围为：第一GPS天线位于第二GPS天线之上。

所述的双GPS天线智能切换的实现系统，其中，所述系统还包括：

预先设定模块，用于在设备开机后，对预设空间位置坐标范围进行设置并保存,同时设定系统MCU持续读取重力传感器的空间位置坐标。

所述的双GPS天线智能切换的实现系统，其中，所述预先设定模块还包括：

范围设定单元，用于将空间位置坐标对应的范围设定对应数据-10到10，并将预设空间位置坐标范围设定为：X>6、Y<0和Z>-5，其中X、Y和Z分别为空间位置坐标的X轴、Y轴和Z轴。

所述的双GPS天线智能切换的实现系统，其特征在于，所述预设空间位置坐标范围还包括坐标缓冲区：

所述坐标缓冲区的坐标范围为： 6＜x＜8，-2＜y＜0，-5＜z＜-3。

所述的双GPS天线智能切换的实现系统，其特征在于，所述系统还包括：

持续控制模块，用于每隔预定时间读取重力传感器采集到的空间位置坐标，并触发所述范围比对模块、第一控制连接模块和第二控制连接模块工作。

有益效果，本发明提供了一种双GPS天线智能切换的实现方法及其系统，通过获取设备中重力传感器采集到的空间位置坐标；判断所述空间位置坐标是否位于预设空间位置坐标范围内，若是，则控制与GPS模块相连接的射频开关与第一GPS天线连接；否则控制与GPS模块相连接的射频开关与第二GPS天线连接。由于本发明和系统中，将所述第一GPS天线和第二GPS天线背靠背相对设置在设备中，且所述预设空间位置坐标范围对应设备空间位置为第一GPS天线位于第二GPS天线之上，因此视频开关可以自动根据获取的空间位置信息对GPS天线做切换，从而实现GPS全方位的位置定位，为得到准确的位置数据提供了方便。

附图说明

图1是本发明所述的双GPS天线智能切换的实现方法的步骤流程图。

图2是本发明所述方法第一GPS天线和第二GPS天线布局后合成的GPS天线示意图。

图3是本发明所述方法在具体实施例中的步骤流程图。

图4是本发明所述系统的原理结构示意图。

图5是本发明所述系统具体实施例的原理结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

由于天线的方向性较强，而且一般情况下均是其朝向上方才能得到很好的增益，而并不是每个使用GPS天线的设备在使用时，都能保住GPS天线的方向是朝上的，尤其是那些安装位置不固定，或者使用时其自身空间位置会发生变化的设备，因此在本发明所述的方法中，采用通过双天线解决这样的问题，公开了一种双GPS天线智能切换的实现方法及其系统。

本发明提供了一种双GPS天线智能切换的实现方法，如图1所示，所述实现方法包括以下步骤：

S1、获取设备中重力传感器采集到的空间位置坐标。

在使用GPS天线的设备中，还设置有重力传感器，且可以通过重力传感器获取当前设备所处的空间位置坐标，判断当前设备的空间状态，所述空间状态为：正立、倒立还是倾斜等。若设备是处于正立的状态。可以想到的是，在重力传感器中设置有三维坐标，并且根据所述三维坐标采集三维坐标轴的数据，并根据所述三维坐标轴的数据判断当前设备所处于的空间状态。由于本步骤是公知常识，因此在此不再赘述。

S2、判断所述空间位置坐标是否位于预设空间位置坐标范围内，若是，则执行步骤S3，否则执行步骤S4。

将获取到的空间位置坐标与预先设置的空间位置坐标范围进行比对，判断当前是否出处所述预设空间位置坐标范围内。

所述第一GPS天线和第二GPS天线背靠背相对设置在设备中。如图2所示，当第一GPS天线和第二GPS天线背靠背设置在设备中的两端时，则天线获取的增益可以满足全方位获取信号的要求。他们合成的天线方向图几乎是360°无死角的，无论设备如何放置，都能保证向上具有良好的GPS信号增益，保障设备定位的使用。

进一步的，所述预设空间位置坐标范围对应设备空间位置为第一GPS天线位于第二GPS天线之上，因此当处于预设空间位置坐标范围内时，处于当前设备的第一GPS天线处于第二GPS天线上方的状态，则执行步骤S3，若不在预设空间位置坐标范围内，则可以判定出所述第二GPS天线处于第一GPS天线上方，则执行步骤S4。

S3、控制与GPS模块相连接的射频开关与第一GPS天线连接。

由于上述步骤S2中判断出当前设备的第一GPS天线处于第二GPS天线上方的状态，则控制射频开关与第一GPS天线连接，GPS模块通过第一GPS天线获取信息。

S4、控制与GPS模块相连接的射频开关与第二GPS天线连接。

由于上述步骤S2中判断出当前设备的第二GPS天线处于第一GPS天线上方的状态，则控制射频开关与第二GPS天线连接，GPS模块通过第二GPS天线获取信息。

为了实现上述方法，在具体实施时，在所述步骤S1之前还包括：

S0、设备开机后，对预设空间位置坐标范围进行设置并保存,同时设定系统MCU持续读取重力传感器的空间位置坐标。

在开机后，对预设空间位置坐标范围进行判断之前，需要先将所述预设空间位置坐标范围进行设定，并设置系统MCU从重力传感器获取信息。

具体的，本步骤还包括：

步骤S01、将空间位置坐标对应的范围设定对应数据-10到10，并将预设空间位置坐标范围设定为：X>6、Y<0和Z>-5，其中X、Y和Z分别为空间位置坐标的X轴、Y轴和Z轴。

重力传感器可以采集到产品的相对位置的三维坐标信息（x，y，z），设定x， y， z是-10到10的数值，精度为0.1。在具体实施时，可以通过设置阈值来对设备的空间位置进行判定，若空间位置坐标超出上述范围，则判断设备当前的上端部处于下方。为了避免当获取的空间位置坐标范围处于上述范围的边界，射频开关会在第一GPS开关和第二GPS开关之间来回切换，在所述预设空间位置坐标范围中还包括一个缓冲区。

所述预设空间位置坐标范围还包括坐标缓冲区：

所述坐标缓冲区的坐标范围为： 6＜x＜8，-2＜y＜0，-5＜z＜-3。

当空间位置坐标超出了上述范围后，则直接切换成有第二GPS天线与GPS模块相连接。

为了实现系统可以自动根据获取的空间位置坐标进行GPS天线之间的智能切换，所述步骤S4之后还包括：

步骤S5、每隔预定时间，读取重力传感器采集到的空间位置坐标，并重复步骤S2到S4。

在系统运行过程中，需要持续根据设备的状态自动对GPS天线进行切换，因此系统MCU每隔预定时间读取重力传感器采集到的空间位置坐标，并对采集到的数据进行判断，并根据判断出的设备所处状态，建立GPS模块与第一GPS天线或者与第二GPS天线的连接。

可以想到的是，射频开关实现天线的选择；一个GPS模块的射频通路是不可能同时接两个天线，这样会导致射频通路上形成一个彼此的分路，首先会形成一个不可预计的射频阻抗，其次造成的GPS信号的能量损失是不可估量的。因此当GPS模块与第一GPS天线相连时，则第二GPS天线关闭。当GPS模块与第二GPS天线相连时，则第一GPS天线关闭。本发明在GPS射频通路上增加一个射频开关来实现天线的选择。射频开关可以选择RFMD或者SKY的2T开关来设计即可。根据设备的空间位置状态来选择使用第一GPS天线或第二GPS天线。

为了对所述方法做进一步的说明，结合图3所示的所述方法具体实施方法的步骤流程图，对本发明所述方法做进一步的说明。

H1、系统开机，系统MCU持续读取重力传感器的三维坐标信息（x，y，z）； 系统得到获取位置请求时，系统启动GPS模块，同时根据重力传感器的三维坐标信息（x1，y1，z1）判断当前三维坐标信息是否满足预先设置的规则1，若满足则将射频开关通向设定好的GPS天线。

H2、系统每隔一定时间，读取重力传感器的三维坐标信息，根据新的信息（x2，y2，z2）判断当前三维坐标信息是否满足预设设置的规则2，若满足，则进行开关切换，重新选择开启对应的GPS天线。

H3、系统休眠后，GPS模块进入低功耗模式，这时将不再读取重力传感器的数据，GPS天线也不做切换。

上述规则1可以为当第一GPS天线位于第二GPS天线上方时，将射频开关与第一GPS天线连接，所述规则2为当第二GPS天线位于第一GPS天线上方时，将射频开关与第二GPS天线连接；或者规则1可以为当第二GPS天线位于第一GPS天线上方时，将射频开关与第二GPS天线连接，所述规则2为当第一GPS天线位于第二GPS天线上方时，将射频开关与第一GPS天线连接。

在上述实现方法的基础上，本发明还提供了一种双GPS天线智能切换的实现系统，如图4所示，所述系统包括：

位置数据获取模块110，用于获取设备中重力传感器采集到的空间位置坐标；

范围比对模块120，用于将所述空间位置坐标与预设空间位置坐标范围进行比对，判断所述空间位置坐标是否处于预设空间位置坐标范围内；

第一控制连接模块130，用于当所述空间位置坐标处于预设空间位置坐标范围内时，控制与GPS模块相连接的射频开关与第一GPS天线连接；

第二控制连接模块140，用于当所述空间位置坐标不处于预设空间位置坐标范围内时，控制与GPS模块相连接的射频开关与第二GPS天线连接；

所述第一GPS天线和第二GPS天线背靠背相对设置在设备中；所述预设空间位置坐标范围对应设备空间位置为第一GPS天线位于第二GPS天线之上。

所述系统还包括：

预先设定模块，用于在设备开机后，对预设空间位置坐标范围进行设置并保存,同时设定系统MCU持续读取重力传感器的空间位置坐标。

所述预先设定模块还包括：

范围设定单元，用于将空间位置坐标对应的范围设定对应数据-10到10，并将预设空间位置坐标范围设定为：X>6、Y<0和Z>-5，其中X、Y和Z分别为空间位置坐标的X轴、Y轴和Z轴。

所述预设空间位置坐标范围还包括坐标缓冲区：

所述坐标缓冲区的坐标范围为： 6＜x＜8，-2＜y＜0，-5＜z＜-3。

所述系统还包括：

持续控制模块，用于每隔预定时间读取重力传感器采集到的空间位置坐标，并触发所述范围比对模块、第一控制连接模块和第二控制连接模块工作。

结合图5所示，下面以车载导航仪中设置双天线切换系统为例，对所述系统做进一步的说明。

所述双GPS天线智能切换的实现系统包括：第一GPS天线、第二GPS天线、射频开关、GPS模块、MCU和重力传感器。

给重力传感器的三维坐标信息值设定规则，当（x>6, y<0, z>-5）的情况下，系统选择第一GPS天线；设置一定重叠范围的坐标信息（6＜x＜8，-2＜y＜0，-5＜z＜-3），形成缓冲区。防止（x，y，z）值在临界值附近时，系统会不停的切换GPS天线造成GPS的不稳定性；其他情况则选择第二GPS天线。

车载导航仪系统开机，切换系统的MCU持续检测获取重力传感器的三维坐标信息（x，y，z），当系统接受到车载导航仪的位置请求时，系统MCU将最新读取到的三维坐标信息，例如读取值为（8，-2，-2）；系统读取坐标信息后，根据设定的规则值，处于（x>6, y<0, z>-5）的坐标区域内，启动GPS模块，射频开关打开第一GPS天线，关闭第二GPS天线；每隔1分钟，重力传感器重新获取车载导航仪的三维坐标信息；当坐标信息数据处于（6＜x＜8，-2＜y＜0，-5＜z＜-3）范围内时，第一GPS天线继续保持开启状态；当坐标信息处于其它情况时，射频开关打开第二GPS天线，关闭第一GPS天线；当坐标信息数据处于（6＜x＜8，-2＜y＜0，-5＜z＜-3）范围内时，第二GPS天线继续保持开启状态；

系统休眠后，GPS模块进入低功耗模式，这时将不再读取重力传感器的数据，GPS天线也不做切换。

本方案可以很好的适用于移动车载导航仪位置无法固定、不好固定的，甚至会经常变动的情况，系统会根据产品的当前实际情况对GPS天线进行切换，让GPS的性能一直处于比较好的状态，极大的提高了设备的安装灵活性和用户体验。

本发明提供了一种双GPS天线智能切换的实现方法及其系统，通过获取设备中重力传感器采集到的空间位置坐标；判断所述空间位置坐标是否位于预设空间位置坐标范围内，若是，则控制与GPS模块相连接的射频开关与第一GPS天线连接；否则控制与GPS模块相连接的射频开关与第二GPS天线连接。由于本发明和系统中，将所述第一GPS天线和第二GPS天线背靠背相对设置在设备中，且所述预设空间位置坐标范围对应设备空间位置为第一GPS天线位于第二GPS天线之上，因此视频开关可以自动根据获取的空间位置信息对GPS天线做切换，从而实现GPS全方位的位置定位，为得到准确的位置数据提供了方便。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。