一种便携式GPS信号模拟装置的制作方法

本实用新型涉及一种GPS信号模拟器，尤其是涉及一种便携式GPS信号模拟装置。

背景技术：

GPS（Global Positioning System的简称）即全球定位系统，是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，也是全世界应用最广的定位系统。

GPS定位技术广泛应用于各个专业领域，特别是近年来，该技术也被各种各样的移动通信终端所使用，成为信息社会的一大标志。这些应用给我们的生活提供便利的同时，也出现了某些利用GPS的产品严重扰乱了人们正常的生产、生活秩序的案例，比如利用GPS定位的无人机违法飞行，干扰了民用机场的安全飞行，却没有直接有效的解决方法，产生了恶劣影响。利用GPS信号模拟装置对GPS信号进行研究，以更好地运用GPS信号，有利于解决利用GPS信号进行违法问题。

软件无线电技术(即软件定义的无线电技术，英文Software Definition Radio，缩写SDR)，是用现代化软件来操纵、控制传统的“纯硬件电路”的无线通信。SDR技术的价值在于：打破了原有设备通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展的格局，通过软件实现通信的要求。SDR技术构造了一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，能够形成各种调制波形和通信协议，故可以模拟各种无线电通信，大大拓展了该技术的使用范围，也节约了开发成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种便携式GPS信号模拟装置，具有使用便捷、结构简单可靠、制作成本低、实用性强、可长时间稳定工作等优点。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种便携式GPS信号模拟装置，包括壳体和无线输入设备，所述壳体内设有树莓派开发板、HackRF电路板、射频信号放大器、DC-DC可调降压电源模块和电池，壳体的顶面设有显示屏，壳体的外壁上设有可伸缩天线，所述树莓派开发板分别连接HackRF电路板和显示屏，所述HackRF电路板经射频信号放大器连接可伸缩天线，所述电池连接DC-DC可调降压电源模块的输入端，所述DC-DC可调降压电源模块的输出端分别连接树莓派开发板的供电端、HackRF电路板的供电端和射频信号放大器的供电端，所述无线输入设备与树莓派开发板无线连接。

所述无线输入设备采用无线键盘和无线鼠标。

所述无线输入设备通过2.4G网络与树莓派开发板无线连接。

所述树莓派开发板连接有存储卡。

所述存储卡采用16G、32G或64G存储卡。

所述显示屏采用触摸显示屏。

所述射频信号放大器采用SBB5089型射频信号放大器。

所述壳体的底面上设有太阳能电池板，所述太阳能电池板连接电池。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、通过将树莓派开发板、HackRF电路板等集成在壳体内，实现便捷化，适用于野外场景的实验中GPS信号模拟，大大提升应用的推广价值。

2、无线输入设备采用无线键盘和无线鼠标，无线键盘和无线鼠标均通过2.4G网络与树莓派开发板无线连接，以便于用户在不同场景下快速便捷地进行输入操作。

3、整体结构简单可靠，使用便捷，显示屏采用7英寸的HDMI触摸显示屏，人机界面友好，射频信号放大器采用SBB5089型射频信号放大器，以实现射频信号的放大，满足不同场景下GPS信号模拟的需求，硬件选型树莓派开发板、HackRF电路板等，制作成本低，便于广泛的推广应用。

4、壳体的底面上设有太阳能电池板，当需要充电时，可以将壳体的底面朝上，利用太阳能电池板对电池进行供电，以保证模拟装置可以长时间稳定的工作，显示屏和太阳能电池板上可设置用于保护的盖板。

5、便携式GPS信号模拟装置除了应用在GPS信号模拟场景下，还可以应用在信号真伪识别、信号干扰、信号增强等场景下，实用性强。

附图说明

图1为便携式GPS信号模拟装置的外观示意图；

图2为便携式GPS信号模拟装置的内部电路连接框图。

图中，1、壳体，2、无线输入设备，3、树莓派开发板，4、HackRF电路板，5、射频信号放大器，6、DC-DC可调降压电源模块，7、电池，8、显示屏，9、可伸缩天线，10、存储卡，11、太阳能电池板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，一种便携式GPS信号模拟装置，包括壳体1和无线输入设备2，壳体1内设有树莓派开发板3、HackRF电路板4、射频信号放大器5、DC-DC可调降压电源模块6和电池7，壳体1的顶面设有显示屏8，壳体1的外壁上设有可伸缩天线9，树莓派开发板3分别连接HackRF电路板4和显示屏8，HackRF电路板4经射频信号放大器5连接可伸缩天线9，电池7连接DC-DC可调降压电源模块6的输入端，DC-DC可调降压电源模块6的输出端分别连接树莓派开发板3的供电端、HackRF电路板4的供电端和射频信号放大器5的供电端，无线输入设备2与树莓派开发板3无线连接。通过将树莓派开发板3、HackRF电路板4等集成在壳体1内，实现便捷化，适用于野外场景的实验中GPS信号模拟，大大提升应用的推广价值。图1中虚线表示充电线路，空心箭头表示数据线连接，实线箭头表示无线连接。

无线输入设备2采用无线键盘和无线鼠标，无线键盘和无线鼠标均通过2.4G网络与树莓派开发板3无线连接，以便于用户在不同场景下快速便捷地进行输入操作。

壳体1的底面上设有太阳能电池板11，太阳能电池板11的输出端连接电池7，当需要充电时，可以将壳体1的底面朝上，利用太阳能电池板11对电池7进行供电，以保证模拟装置可以长时间稳定的工作，显示屏8和太阳能电池板11上可设置用于保护的盖板。

HackRF电路板4是一款全开源的硬件，是首个全开源的SDR外设平台，支持GNURadio软件工具，为项目提供相对廉价的SDR方案硬件平台。本实施例中采用HackRF One设备，HackRF One能够传输和接收1 MHz至6 GHz无线电信号的软件无线电外设，旨在实现现代和下一代无线电技术的测试和开发，可用作USB外设使用，也可作为独立设备使用。

树莓派开发板3为嵌入式开发板，集成有GPIO、通信和USB、串口等各种硬件接口，数据处理效率高，可拓展性好，树莓派开发板3连接有16G、32G或64G存储卡10，本实施例中存储卡10采用32G存储卡，用以提供大容量存储，包括分别存储有动态场景和静态场景数据等的存储卡10，显示屏8采用7英寸的HDMI电容式触摸显示屏，射频信号放大器5采用SBB5089型射频信号放大器，SBB5089型射频信号放大器的输入端通过射频SMA连接线连接HackRF One设备的射频信号输出端，以实现射频信号的放大，满足不同场景下GPS信号模拟的需求，DC-DC可调降压电源模块6采用稳压板，电池7采用大容量的ACE格氏锂电池，本模拟装置的硬件部分可由市场上购买得到，制作成本低，易于推广应用。

使用时，HackRF One设备作为发射端，拥有GPS定位功能的手机作为接收端，利用无线键盘和无线鼠标进行输入操作，树莓派开发板3控制HackRF One设备发射相应场景模式下的射频信号，射频信号经过SBB5089型射频信号放大器5的放大，由可伸缩天线9向外发出，手机对该模拟装置发出的信号进行接收与识别，从而实现GPS信号模拟的功能，除了应用在GPS信号模拟场景下，还可以应用在信号真伪识别、信号干扰、信号增强等场景下，实用性强。