基于北斗系统的井盖定位模块的制作方法

本发明涉及井盖，尤其是一种基于北斗系统的井盖定位模块。

背景技术：

北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）作为世界三大卫星导航系统之一，是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统，致力于为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务，从北斗一号服务国内到北斗二号服务亚太地区，再到目前成功完成北斗三号基本系统星座部署，标志着北斗系统组网正式迈入全球化时代。

随着城市的发展，市政设施日益完善，目前国内对市政设施的定位管理大多使用美国的gps定位系统，虽然gps系统具备定位精度高、覆盖范围广等优点，但由于gps系统为他国军方所控制，在特定情况下会人为增加其定位误差或者定位失效，从而对市政设备管理带来安全隐患。

各种功能的井盖是城市中最为常见的市政设施，如何对井盖进行集中管理，实现定位，从而即使在发生自然灾害或者其他异常情况下，即使地面电力中断、移动通讯网络失效，也能实现集中管理，这是目前函待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种基于北斗系统的井盖定位模块，对井盖的定位管理中采用北斗定位技术，可实现北斗定位，存储井盖id信息和位置信息；定位和授时信息完全自主可控，即使在发生自然灾害或者其他异常情况下，即使地面电力中断、移动通讯网络失效，也可以通过北斗系统进行数据传送，有效保障城市的市政设备的数据安全和全天候全地域数据采集管理。

本发明是采取以下技术方案实现的：

基于北斗系统的井盖定位模块包括定位模块、rfid模块和接口模块；接口模块接通外部设备时为定位模块提供工作电压。

所述定位模块包括天线、射频子模块、rnss功能子模块、电源管理子模块、控制子模块和定位子模块，其中射频子模块、rnss功能子模块、电源管理子模块和控制子模块集成于定位子模块中；天线与定位子模块通过射频同轴线缆相连，用于接收无线信号；定位子模块采用市售的北斗定位模块；所述射频子模块用于处理天线接收的无线信号，从天线接收的来自北斗卫星系统的无线信号通过射频子模块经下变频、a/d转换、经过时间基准对入站信号进行捕获、抽样判决、入站信号解析等一系列处理后，送rnss功能子模块，由此解算出位置信息数据，并存储于定位模块中；电源管理子模块在有外部电源输入时为射频子模块和控制子模块提供工作电压；控制子模块在有外部电源输入时，控制射频子模块将处理过的无线信号传送至rnss功能子模块用于解算位置信息，在有外部设备连接通信接口时，将存储于定位模块内的位置信息数据，通过通信接口传送给外部设备。

所述北斗定位模块采用中科微atgm336h全星座定位导航模块。

短报文作为北斗定位系统特有功能，该功能通过以下步骤实现：

1）发送方首先将包含接收方id号和通讯内容的通讯申请信号加密后通过卫星转发入站；

2）地面中心站接收到通讯申请信号后，经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中，经卫星广播给用户；

3）接收方用户机接收出站信号，解调解密出站电文，完成一次通讯。

所述rfid模块采用市售的rfid模块，包含rfid射频模块和rfid子模块，rfid射频模块采用感应线圈，用于发射和接收无线信号，rfid子模块采用rfid芯片，用于存储井盖id信息和位置信息数据；当rfid模块进入射频读写器磁场范围时，rfid射频模块接收射频读写器，发出的射频信号，由线圈感应产生电压为rfid芯片供电，射频读写器通过感应线圈对rfid芯片进行读取或者写入信息操作。

所述rfid芯片采用ntag213芯片；所述rfid芯片与感应线圈相连接。

所述接口模块包含通信接口子模块和指示灯子模块，通信接口子模块用于连接外部电源为定位模块和指示灯子模块提供工作电压，用于连接外部设备传送存储于定位模块中的定位信息数据；指示灯子模块用于指示井盖北斗模块的工作状态。

所述通信接口模块采用usb通信接口，所述指示灯子模块采用led发光二极管，通信接口模块与指示灯子模块相连接。

本发明使用时，当外部设备通过usb通信接口连接北斗井盖模块时，指示灯点亮，外部设备通过usb通信接口为北斗定位模块提供工作电压，北斗定位模块对通过天线接收到的无线信号进行处理，解算得到相应井盖的位置信息数据，同时将该位置信息数据储存于定位模块中，当外部设备需要获取井盖位置信息数据时，定位模块通过usb通信接口将存储的位置信息数据传送给外部设备；当北斗井盖模块进入射频读写器磁场范围时，北斗井盖模块中的rfid模块通过感应线圈接收射频读写器发出的射频信号，由线圈感应产生电压为rfid芯片供电，射频读写器可以通过对rfid芯片进行读操作，完成对井盖id信息以及位置信息数据的获取，通过对rfid芯片进行写操作，将井盖的位置信息数据存入rfid芯片。

本发明的优点包括：

1、本发明定位模块体积小，安装方便，应用广泛；

2、壳体内采用环氧树脂胶封，隔离水汽，减震抗压；

3、无需电池供电，重量轻，易于安装于井盖底部；

4、功耗小，定位模块仅在连接usb接口时进行位置定位；

5、设有一个usb接口，提供定位模块工作电压，并且具有数据通信功能，使用便捷；

6、内含rfid芯片，可存储井盖id信息和位置信息，易于读写，便于实现井盖智能化监管。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例的产品结构图；

图中：1、壳体，2、rfid模块，3、天线，4、定位模块（除天线），5、led指示灯，6、usb通信接口。

图2是本发明的功能模块示意图；

图3是本发明的定位模块功能框图；

图4是本发明的rfid模块功能框图；

图5是本发明的接口模块功能框图。

具体实施方式

下面将结合附图1-5和具体实施例，进一步说明本发明。

图1所示，本发明实施例的井盖定位模块包含壳体1，壳体1内部灌有环氧树脂胶，用于隔离水汽、固定模块位置，rfid模块2、天线3和定位模块（除天线）4安装于壳体1内部，rfid模块2和天线3贴装于壳体1第一侧面内，rfid模块2用于存储井盖id信息和位置信息数据，天线3用于接收无线信号，使用时尽量将壳体1第一侧面朝向正南，定位模块（除天线）4与天线3通过射频同轴线缆相连接；壳体1第一侧面设有led指示灯5和usb通信接口6，usb通信接口6在连接外部设备时为定位模块（除天线）4提供工作电压。

如图2所示，基于北斗系统的井盖定位模块包括定位模块、rfid模块和接口模块；接口模块接通外部设备时为定位模块提供工作电压。

基于北斗系统的井盖定位模块的定位方法，包括如下步骤：

1）当外部设备通过usb通信接口连接北斗井盖模块时，指示灯点亮，外部设备通过usb通信接口为北斗定位模块提供工作电压；

2）北斗定位模块对通过天线接收到的无线信号进行处理，解算得到相应井盖的位置信息数据，同时将该位置信息数据储存于定位模块中；

3）需要获取井盖位置信息数据的外部设备，通过rx数据线向定位模块发送传输位置信息数据的指令，定位模块接收到指令后，定位模块通过tx数据线向外部设备传送存储的位置信息数据；所述外部设备包括pc机和数据发射终端等；

4）当北斗井盖模块进入射频读写器磁场范围时，北斗井盖模块中的rfid模块通过感应线圈接收射频读写器发出的射频信号，由线圈感应产生电压为rfid芯片供电，射频读写器通过对rfid芯片进行读操作，完成对井盖id信息以及位置信息数据的获取，通过对rfid芯片进行写操作，将井盖的位置信息数据存入rfid芯片。

当通过射频读写器对定位模块进行读写操作时，定位模块是被动响应射频读写器发出的无线信号，由射频读写器决定是否对定位模块中的rfid模块进行读写操作。

如图3所示，本发明中的定位模块包括天线、射频子模块、rnss功能子模块、电源管理子模块、控制子模块和定位子模块，其中射频子模块、rnss功能子模块、电源管理子模块和控制子模块集成于定位子模块中；天线与定位子模块通过射频同轴线缆相，用于接收无线信号；定位子模块采用市售北斗定位模块，其中射频子模块用于处理天线接收的无线信号，从天线接收的来自北斗卫星系统的无线信号通过射频子模块经下变频、a/d转换、经过时间基准对入站信号进行捕获、抽样判决、入站信号解析等一系列处理后，送rnss功能子模块，由此解算出位置信息数据，并记录于定位模块中；电源管理子模块在有外部电源输入时为射频子模块和控制子模块提供够工作电压；控制子模块在有外部电源输入时，控制射频子模块将处理过的无线信号传送至rnss功能子模块用于解算位置信息，在有外部设备连接通信接口时，将存储于定位模块内的位置信息数据，通过通信接口传送给外部设备。在本实施例中，所述定位子模块采用中科微atgm336h全星座定位导航模块。

短报文作为北斗定位系统特有功能，该功能通过以下步骤实现：

1）发送方首先将包含接收方id号和通讯内容的通讯申请信号加密后通过卫星转发入站；

2）地面中心站接收到通讯申请信号后，经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中，经卫星广播给用户；

3）接收方用户机接收出站信号，解调解密出站电文，完成一次通讯。

如图4所示，本发明中rfid模块采用市售的rfid模块，包含rfid射频模块和rfid子模块，rfid射频模块采用感应线圈，用于发射和接收无线信号，rfid子模块采用rfid芯片，用于存储井盖id信息和位置信息数据；当rfid模块进入射频读写器磁场范围时，rfid射频模块接收射频读写器发出的射频信号，由线圈感应产生电压为rfid芯片供电，射频读写器通过感应线圈对rfid芯片进行读取或者写入信息操作。在本实施例中，所述rfid芯片采用ntag213芯片，所述rfid芯片与感应线圈相连接。

图5所示，本发明中的接口模块包含通信接口子模块和指示灯子模块，通信接口子模块用于连接外部电源为定位模块和指示灯子模块提供工作电压，用于连接外部设备传送存储于定位模块中的定位信息数据；指示灯子模块用于指示井盖北斗模块的工作状态。在本实施例中，所述通信接口模块采用usb通信接口，所述指示灯子模块采用led发光二极管，通信接口模块与指示灯子模块相连接。

本发明基于北斗系统的井盖定位模块，在对井盖的定位管理中采用北斗定位技术，其定位和授时信息完全自主可控，即使在发生自然灾害或者其他异常情况下，即使地面电力中断、移动通讯网络失效，也可以通过北斗系统进行数据传送，有效保障城市的市政设备的数据安全和全天候全地域数据采集管理。