GPS/北斗双模数据分路器和分路控制系统的制作方法

本实用新型涉及定位系统技术领域，特别是涉及一种GPS/北斗双模数据分路器和分路控制系统。

背景技术：

自20实际90年代，GPS系统(Globl Positioning System，全球定位系统) 向全世界免费开放以来，已广泛应用于导航、交通、大地测量、精确守时等与位置、速度、时间相关的领域中。北斗卫星导航系统(BeiDou Nvigtion Stellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域。

基于GPS和北斗各自的优缺点，目前，GPS/北斗双模式系统已在众多终端设备中得到应用，而已常常出现在同一应用场景环境下，多个终端设备由于数据接口，每个终端设备都需要一个的GPS/北斗双模系统，分别使用各自携带的 GPS/北斗双模系统。各个终端设备无法共用GPS/北斗双模系统，在某种程度上造成了资源的极大浪费。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种GPS/北斗双模数据分路器和分路控制系统，以解决现有技术中，各个终端设备无法共用GPS/北斗双模系统，造成资源极大浪费的问题。

一种GPS/北斗双模数据分路器，包括天线、与所述天线连接的GPS/北斗双模模块及与所述GPS/北斗双模模块连接的RJ-45接口；

所述天线用于接收GPS或北斗射频信息；

所述GPS/北斗双模模块用于对接收到的所述GPS或北斗射频信息进行解码，输出解码信息，并将所述解码信息通过所述RJ-45接口输出至收发器；

在所述GPS/北斗双模模块接收到各终端设备中任意一个终端设备发送的控制命令时，所述收发器将所述解码信息发送至各终端设备。

一种GPS/北斗双模数据分路控制系统，其特征在于，包括GPS/北斗双模数据分路器、收发器、控制单元以及各终端设备，其中所述GPS/北斗双模数据分路器包括依次连接的天线、GPS/北斗双模模块及RJ-45接口；

所述控制单元分别连接所述各终端设备、所述收发器以及所述GPS/北斗双模模块；

所述收发器分别连接所述RJ-45接口和所述各终端设备；

所述天线接收GPS或北斗射频信息，并将所述GPS或北斗射频信息传输至所述GPS/北斗双模模块；

所述GPS/北斗双模模块对所述GPS或北斗射频信息进行解码，输出解码信息，将所述解码信息通过所述RJ-45接口传输至所述收发器；

在所述GPS/北斗双模模块接收到所述各终端设备中任意一个终端设备通过所述控制单元发送的控制命令时，所述收发器将所述解码信息发送至所述各终端设备。

本实用新型中的GPS/北斗双模模块将天线接收到的GPS/北斗信息处理后经RJ-45接口发送至收发器，并接收各终端设备通过所述控制单元发送的控制命令和供电命令，在GPS/北斗双模模块接收到各终端设备中任意一个终端设备通过控制单元发送的控制命令和供电命令时，收发器将解码信息发送至各终端设备收发器，上述的GPS/北斗双模数据分路器可以使各终端设备共用一个GPS/ 北斗系统，大大减少了资源浪费。

附图说明

图1为本实用新型的GPS/北斗双模数据分路器在其中一个实施例中的结构图；

图2为本实用新型的GPS/北斗双模数据分路器在其中一个实施例中的结构图；

图3为本实用新型的GPS/北斗双模数据分路控制系统在其中一个实施例中的结构图；

图4为本实用新型的GPS/北斗双模数据分路控制系统在其中一个实施例中的结构图；

图5为本实用新型的GPS/北斗双模数据分路控制系统中第一控制器和第二控制器结构示意图；

图6为本实用新型的GPS/北斗双模数据分路控制方法在其中一个实施例中的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本实用新型的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。应当说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

图1为本实用新型的GPS/北斗双模数据分路器在一个实施例中的流程示意图，如图1所示，本实用新型实施例中的GPS/北斗双模数据分路器，包括天线 10、与天线连接的GPS/北斗双模模块20及与GPS/北斗双模模块连接的RJ-45 接口30。

天线10用于接收GPS或北斗射频信息；GPS/北斗双模模块20用于对接收到的GPS或北斗射频信息进行解码，输出解码信息，并将解码信息通过RJ-45 接口30输出至收发器40；在GPS/北斗双模模块20接收到各终端设备50中任意一个终端设备发送的控制命令时，收发器40将解码信息发送至各终端设备50。

GPS(Global Positioning System，全球定位系统)是由分布在6个轨道面上的24颗卫星组成的星座。GPS卫星的轨道高度为20000km，星上装有10-13高精确度的原子钟。地面上有一个主控站和多个监控站，定期地对星座的卫星进行精确的位置和时间测定，并向卫星发出星历信息。用户使用GPS接收机同时接收4颗以上卫星的信号，即可确定自身所在的经纬度、高度及精确时间。北斗卫星导航系统(Bei Dou Navigation Satellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，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10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。在本实施例中，将GPS 和北斗卫星系统结合起来，使得获得的数据信息更加准确。

RJ-45接口，是布线系统中信息插座(即通信引出端)连接器的一种，连接器由插头(接头、水晶头)和插座(模块)组成，插头有8个凹槽和8个触点。 RJ是Registered Jack的缩写，意思是“注册的插座”。在FCC(美国联邦通信委员会标准和规章)中RJ是描述公用电信网络的接口，计算机网络的RJ45是标准8位模块化接口的俗称。

具体而言，天线10为GPS/北斗天线，用于接收GPS或北斗射频信号。GPS/ 北斗双模模块20可以是GPS/北斗双模多系统定位与守时装置，能支持GPS或北斗模式，接收天线传输的GPS或北斗射频信号，对GPS或北斗射频信号进行解码，输出解码信息，并将解码信息输出至RJ-45接口30。RJ-45接口30连接收发器40，将解码信息传输至收发器，再通过收发器40传输至各终端设备；同时收发器也可以接收各终端设备50的信息，并将各终端设备的信息传输至RJ-45 接口30，再通过RJ-45接口30传输至GPS/北斗双模模块20，完成GPS/北斗双模20与外部各个终端设备50的信息交互。

上述的GPS/北斗双模数据分路器中GPS/北斗双模模块20将天线10接收到的GPS/北斗信息处理后(即解码)通过RJ-45接口30发送至收发器40，收发器40可以将处理后GPS/北斗信息传输至各终端设备50，各终端设备50可以共用一个GPS/北斗系统，大大减少了资源浪费。

在其中一个实施例中，GPS/北斗双模模块20与RJ-45接口30通过网线连接；GPS/北斗双模模块20将解码信息通过差分线的方式通过RJ-45接口30发送至收发器40。

在本实施例中，GPS/北斗双模模块20可以安装在户外楼顶、塔顶等空旷位置，减少障碍物的影响，以获得更加精确的GPS或北斗信息。在本实施例中，将GPS/北斗双模模块20与RJ-45接口30通过网线连接，GPS/北斗双模模块20 将GPS或北斗射频信号解码后得到的解码信息以差分线的形式通过RJ-45接口 30传输至收发器。利用差分线形式传输数据，抗干扰能力强，且传输距离远。

在其中一个实施例中，如图2所示，GPS/北斗双模数据分路器还包括避雷电路60，避雷电路60分别连接RJ-45接口30、收发器40、各终端设备50以及控制单元70。

在本实施例中，由于GPS/北斗双模模块20放置在户外，在雷雨天气，容易遭受雷击，利用避雷电路减少对RJ-45接口30、收发器40以及后级电路的损坏。

在其中一个实施例中，GPS/北斗双模模块对接收的GPS或北斗射频信息进行解码后得到经度、纬度、时间、高度、秒脉冲信息中的一种或多种。

根据上述本实用新型的GPS/北斗双模数据分路器，本实用新型还提供一种 GPS/北斗双模数据分路控制系统，下面结合附图及较佳实施例对本实用新型的 GPS/北斗双模数据分路控制系统进行详细说明。

图3为本实用新型的GPS/北斗双模数据分路控制系统在一个实施例中的结构示意图。如图3所示，该实施例中的GPS/北斗双模数据分路控制系统，包括：

GPS/北斗双模数据分路器、收发器40、控制单元70以及各终端设备50，其中GPS/北斗双模数据分路器包括依次连接的天线10、GPS/北斗双模模块20 及RJ-45接口30；控制单元70分别连接各终端设备50、收发器40以及GPS/ 北斗双模模块20。收发器40分别连接RJ-45接口30和各终端设备50。

天线10接收GPS或北斗射频信息，并将GPS或北斗射频信息传输至GPS/ 北斗双模模块20；GPS/北斗双模模块20对GPS或北斗射频信息进行解码，输出解码信息，将解码信息通过RJ-45接口30传输至收发器40。在GPS/北斗双模模块20接收到各终端设备50中任意一个终端设备通过控制单元70发送的控制命令时，收发器40将解码信息发送至各终端设备50。

在其中一个实施例中，如图3所示，控制命令包括GPS/北斗双模模块启动命令、GPS/北斗模式选择命令和解码信息传输速率命令，各终端设备50产生 GPS/北斗双模模块启动命令、GPS/北斗模式选择命令和解码信息传输速率命令，并通过收发器70发送GPS/北斗双模模块启动命令、述GPS/北斗模式选择命令和解码信息传输速率命令至GPS/北斗双模模块20，GPS/北斗双模模块20根据 GPS/北斗双模模块启动命令启动、GPS/北斗双模模块根据述GPS/北斗模式选择命令选择相应模式，且根据解码信息传输速率命令确定解码信息传输速率，并将解码信息按照相应模式以及解码信息传输速率通过所述RJ-45接口30传输至收发器40。

具体地，控制命名包括：GPS/北斗模式选择命令、解码信息传输速率命令、 GPS/北斗双模模块启动命令(包括冷启动、热启动等)、终端设备所在当前位置命令以及当前时间命令等。GPS/北斗双模模块可以根据控制命令中的这些命令做相应处理。例如根据GPS/北斗模式选择命令选择GPS或北斗模式等。

在其中一个实施例中，如图3所示，GPS/北斗双模数据分路控制系统还包括避雷电路60，避雷电路分别连接RJ-45接口30、收发器40、各终端设备50 以及控制单元70。

在其中一个实施例中，如图4所示，控制单元包括与门73、与每一个终端设备对应设置的第一控制器71以及与每一个终端设备对应设置的第二控制器 72，各终端设备50分别连接对应设置的第一控制器71的控制端和命令输入端、对应设置的第二控制器72的控制端和电源输入端、与门73以及收发器40和避雷电路60；

第一控制器71的控制命令输入端用于接收与第一控制器71对应设置的终端设备发送的控制命令，并通过第一控制器71的控制命令输出端发送至收发器 40。

每一个终端设备对应设置的第一控制器71控制命令输出端连接收发器40；

每一个终端设备对应设置的第二控制器72的电源输出端连接避雷电路60；

各终端设备50发送控制器控制命令至对应设置的第一控制器71的控制端、对应设置的第二控制器72的控制端以及与门73的输入端，并经过与门73输出后返回至各终端设备50，且发送控制命令经收发器40至GPS/北斗双模模块20；各终端设备50接收收发器40发送的解码信息；

在各终端设备50中每一个终端设备对应设置的第一控制器71的控制端响应控制命令时，第一控制器71将与第一控制器71对应设置的终端设备发送的控制命令通过收发器40传输至GPS/北斗双模模块20；

在各终端设备50中每一个终端设备对应设置的第二控制器72的控制端响应控制器控制命令时，第二控制器72的控制与第二控制器72对应设置的终端设备50的电源模块与GPS/北斗双模模块20的通断。

具体地，当各终端设备中任意一个终端设备需要接收GPS/北斗双模模块的解码信息时，该终端设备通过控制总线(即CTRL_1)发送控制器控制命令至第一控制器71的控制端和第二控制器72的控制端，第一控制器71的控制端和第二控制器72的控制端接收到控制器控制命令时控制第一控制器71和第一控制器7172导通，第一控制器71导通时，可以将该终端设备产生的控制命令发送至收发器40；第二控制器72导通时，可以控制该移动终端的电源模块VCC与 GPS/北斗双模模块20的导通，为GPS/北斗双模模块20供电，当终端设备不需要接收解码信息时，该终端设备通过控制总线(即CTRL_1)发送控制器控制命令至第一控制器71的控制端和第二控制器72的控制端控制第一控制器71和第二控制器72关闭。

在其中一个实施例中，如图5所示，第一控制器为三态缓冲门，其中三态缓冲门的使能控制端为第一控制器的控制端，三态缓冲门的输入端为第一控制器的控制命令输入端；

三态缓冲门的使能控制端和输入端分别连接与第一控制器71对应设置的终端设备，三态缓冲门的输出端连接收发器40。

三态缓冲器(Three-state buffer)，又称为三态门、三态驱动器，其三态输出受到使能输出端的控制，当使能输出有效时，器件实现正常逻辑状态输出(逻辑0、逻辑1)，当使能输入无效时，输出处于高阻状态，即等效于与所连的电路断开。在本实施例中，利用三态缓冲门，可以在外部各终端设备中任意一个终端设备需要接收GPS或北斗信息(即解码信息时)，向GPS/北斗双模模块发生控制命令时，控制GPS/北斗双模模块，从而获取解码信息，在不需要接收解码信息时，不发送控制命令(即断开与GPS/北斗双模模块)的联系。

在其中一个实施例中，如图4所示，第二控制器72为PMOS控制电路，PMOS 控制电路的控制端和电源输入端分别连接与第二控制器对应设置的终端设备，PMOS控制电路的输出端连接避雷电路60的电源端；

PMOS控制电路用于在接收到与第二控制器对应设置的终端设备的控制器控制命令时，PMOS控制电路导通或关断，PMOS控制电路导通时控制与第二控制器72对应设置的终端设备的电源模块与GPS/北斗双模模块20导通，为 GPS/北斗双模模块20供电。PMOS控制电路关断时控制与第二控制器72对应设置的终端设备的电源模块与GPS/北斗双模模块20关断，不再为GPS/北斗双模模块20供电。

在本实施例中，PMOS控制电路主要用于在各终端设备中任意一个终端设备需要接收GPS或北斗信息(即解码信息时)，向GPS/北斗双模模块发生控制命令时，控制GPS/北斗双模模块并为GPS/北斗双模模块供电，从而获取解码信息，当不需要接收解码信息时，断开与GPS/北斗双模模块电源(即停止为GPS/ 北斗双模模块供电)。

可选地，如图5所示，PMOS控制电路包括电压输入端(VCC in)、电压输出端(VCC out)、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻PNP三极管组成、、PMOS管组成NPN 三极管以及反相器；

其中PNP三极管的基极位于第一电容和第一电阻之间，电压输出端位于第二电阻与第一电阻之间，PNP三极管的发射极与电压输入端连接，PNP三极管的集电极与PMOS管的栅极连接。第一电容一端与电压输入端连接，另一端与PNP 三极管的基极连接，第一电阻的一端与PNP三极管的基极连接，另一端与电压输出端连接，第二电阻的一端与电压输出端连接，另一端接地。

PMOS管的栅极还与第六电阻相连，PMOS管的源级与电压输入端连接， PMOS管的漏极与电压输出端连接。第二电容与第三电阻并联在PNP三极管的发射极和集电极之间。

NPN三极管的基极与电压输入端(即VCC in)连接，NPN的基极与电压输入端之间串联了第四电路，NPN三极管的发射极接地，NPN三极管的集电极与 PMOS管的栅极连接，并串联了第六电阻。第五电阻的一端与反相器的输出端连接，另一端与另一个接地端相连，即第五电阻位于反相器的输出端与NPN的发射极不同的接地端之间。反相器的输入端连接终端设备的第一接线端。

在一种具体的实施例中，如图4所示，终端设备50包括第一接线端、第二接线端、第三接线端、第四接线端、第五接线端、第六接线端和第七接线端，各终端设备的第一接线端连接对应设置的第一控制器的控制端、对应设置的第二控制器的控制端以及与门的输入端；与门的输出端连接各终端设备的第七接线端；

各终端设备50的第二接线端连接对应设置的第一控制器71的控制命令输入端；各终端设备的第四接线端连接对应设置的第二控制器72的电源输入端；各终端设备的第三接线端和第六接线端分别连接收发器40，各终端设备的第五接线端接地。

各终端设备50的第一接线端发送控制器控制命令至对应设置的第一控制器 71的控制端、对应设置的第二控制器72的控制端以及与门的输入端。各终端设备50的第二接线端发送控制命令至对应设置的第一控制器71的控制命令输入端。各终端设备50的第三接线端和各终端设备50的第六接线端分别接收收发器50发送的解码信息。

具体地，当各终端设备中任意一个终端设备需要接收GPS/北斗双模模块的解码信息时，该终端设备的第一接线端通过控制总线(即CTRL_1)发送控制器控制命令至第一控制器71的控制端和第二控制器72的控制端，第一控制器71 的控制端和第二控制器72的控制端接收到控制器控制命令时控制第一控制器71 和第一控制器72导通，第一控制器71导通时，可以将该终端设备的第二接线端产生的控制命令(即通过TXD传输的命令)发送至收发器40；第二控制器 72导通时，可以控制该移动终端的电源模块VCC(即第四接线端的VCC)与 GPS/北斗双模模块20的导通，为GPS/北斗双模模块20供电，当终端设备不需要接收解码信息时(即完成接收解码信息时)，该终端设备的第一接线端通过控制总线(即CTRL_1)发送控制器控制命令至第一控制器71的控制端和第二控制器72的控制端控制第一控制器71和第二控制器72关闭。

如图6所示，其中针对本实施例中的GPS/北斗双模数据分路控制系统，其分路控制方法为：

步骤S10，各终端设备检测第七接线端电平；在第七接线端电平为1时运行步骤S30；在在第七接线端电平不为1时运行步骤S20；

步骤S20，终端设置异常，检查各终端设备，并让其恢复正常；

步骤S30，在各终端设备都正常时，GPS/北斗双模模块可以接收终端设备发出控制命令；

步骤S40，在终端设备N(其中N为任意值)的第一接线端为低电平且各终端设备的第七接线脚输出低电平时，GPS/北斗双模模块接收终端设备N控制命令；

步骤S50，GPS/北斗双模模块禁止其余N-1个终端设备控制；

步骤S60，判断终端设备N是否为GPS/北斗双模模块供电？若是，运行步骤S70；如否，运行步骤S10；

步骤S70，判断GPS/北斗双模模块是否进行了模式和解码信息传输速率的选择？若是，则运行步骤S80；

步骤S80，判断GPS/北斗双模模块模式和解码信息传输速率是否切换？若是，则运行步骤S90；

步骤S90，GPS/北斗双模模块将解码信息按照相应模式以及解码信息传输速率通过RJ-45接口传输至收发器；

步骤S100，收发器将解码信息传输至各终端设备。

具体地，各终端设备初始化时，每个终端设备的1管脚均输出高电平，即所有终端设备的控制线均为高电平，此时与门输出为高电平，各终端设备7管脚检测到高电平，不进行任何动作；当任一终端设备第一接线端(N.1，例如1.1、 2.1)发出“0”控制请求命令时，与门输出为“0”，各终端设备的第一接线端检测到低电平，其它终端设备经过软件控制禁止发送请求控制命令；紧接着相应的控制单元允许发出控制命令的终端设备与总线的连接接通，电源控制网络允许该终端设备向GPS/北斗双模模块供电，即可完成单一终端设备与GPS/北斗双模模块的请求交互，进而获取相关定位与授时数据信息，避免了资源的浪费。

在其中一个实施例中，如图4所示，收发器的数目为两个，分别为第一收发器和第二收发器，第一收发器和第二收发器主要是接收通过RJ-45接口30以差分解码信息，并将解码信息合并成单端信息，其中差分解码信息包括RX⁺、 RX^-、TX⁺、TX^-、1PPS⁺、1PPS^-、VCC、GND，其中RX⁺和RX^-是一个差分对信息，表示数据接收；TX⁺和TX^-是一个差分对信息，表示数据发送；1PPS⁺和1PPS^-是一个差分对信息，表示秒脉冲信号。另外，差分信号经过收发器将差分变成了单端。可选地，差分RX⁺、RX^-经第一收发器变成RXD，TXD主要负责传输 GPS/北斗模式选择命令、解码信息传输速率命令、GPS/北斗双模模块启动命令 (包括冷启动、热启动等)、终端设备所在当前位置命令以及当前时间命令等； TX⁺、TX^-经第一收发器变成TXD，TXD数据传输线，主要负责解码信息中经度、纬度、时间、高度等数据传输；差分1PPS⁺、1PPS^-经第二收发器变成1PPS，PPS 表示脉冲信信号，主要负责时间脉冲信号传输。

在一种可选的实施方式中，第一收发器为RS422收发器，可选用 ISL83077EIBZA。第二收发器为RS422收发器，选用ISL83078EIBZA。利用差分线形式传输数据，抗干扰能力强，且传输距离远，可达300米。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。