一种测距对讲机及其测距方法与流程

本发明涉及无线通讯设备技术领域，具体涉及一种测距对讲机及其测距方法。

背景技术：

现如今，对讲机在团队活动中应用广泛，比如车队、登山队、旅游、探险等，常规的对讲机解决了沟通问题，但在团队活动中经常会碰到一个问题：我的队友在哪里？

有鉴于此，申请人对对讲机进行深入研究，发明了一种具有测距功能的对讲机，遂有本案产生。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种测距对讲机及其测距方法，其可在两台讲机之间获取相互的距离和方位信息。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测距对讲机，其主机电路包括天线端口、射频收发电路总成、微处理器单元、音频处理电路总成、麦克风、扬声器、电源单元、显示单元和按键单元；由电源单元为整个对讲机提供工作电源，麦克风连接于音频处理电路总成的音频输入端，扬声器连接于音频处理电路总成的音频输出端，显示单元连接于微处理器单元的显示输出端，按键单元连接于微处理器单元的按键输入端，音频处理电路总成和射频收发电路总成分别与微处理器单元进行双向连接，天线端口连接于射频收发电路总成的天线连接端；所述射频收发电路总成采用基于4fsk的调制方式的射频收发电路总成，还包括bds&gps双模天线，以及支持北斗和gps的双模导航定位模块，所述双模导航定位模块连接于所述微处理器单元的数据接收端，所述bds&gps双模天线连接于所述双模导航定位模块的天线连接端。

所述bds&gps双模天线采用可同时支持北斗卫星导航系统和gps导航系统的双频段天线。

一种测距对讲机的测距方法，测距方的对讲机通过短信协议发送请求测距的短信到被测方的对讲机上，被测方的对讲机收到该短信后将自身的定位信息返还给测距方的对讲机，由测距方的对讲机计算得出两台对讲机之间的距离及方位。

所述的测距方法具体通过如下步骤实现：

s1：根据不同的应用场合，测距功能分为：在通话过程中获取对方距离和方位信息、根据联系人列表定时探测对方的距离和方位信息、手动拨号定时探测对方的距离和方位信息、在测距信道下定时探测对方的距离和方位信息；使用时，测距方的对讲机通过按键单元进入菜单设置，根据相应的应用场合设置好被测方的对讲机的id信息，cc码信息和时隙信息；

s2：测距方的对讲机将请求测距的短信内容填充到短信数据发送缓冲区中根据当前的设置发送出去，并等待被测方的对讲机的响应；

s3：被测方的对讲机在收到数据并解析后判断是否属于测距信息，若是则将当前自身的定位信息以设定的测距回复格式发送返回给测距方的对讲机；

s4：当测距方的对讲机成功收到该定位信息后解析出其中包含的被测方的对讲机的经纬度信息后，将其与自身的定位信息进行计算，根据公式ab＝r·arccos[cosβ1cosβ2cos(α1-α2)+sinβ1sinβ2]计算出双方的距离；

其中，ab为代表测距双方的距离，r为地球的平均半径；α1为测距方的对讲机的经度值，β1为测距方的对讲机的纬度值，α2为被测方的对讲机的经度值，β2为被测方的对讲机的纬度值，其中按照0度经线的基准，记东经为正、西经为负、北纬为正、南纬为负；

s5：通过双方的经纬度信息判断测距方的对讲机在以被测方的对讲机为原点的单位圆内的位置，这样就有了双方之间的距离以及被测方的对讲机相对于测距方的对讲机的方位；

s6：若是测距成功，则在测距方的对讲机的显示单元中显示一张单位圆，即平面直角坐标系上，圆心为原点即为测距方，半径为单位长度即为双方之间的距离，并根据计算出来的角度在相应位置显示一个点表示；

s7：若是测距失败则在测距方的对讲机的显示单元中显示对应失败原因。

所述步骤s7中的测距失败包括如下两种情况：

被测方的对讲机在收到测距方的对讲机请求测距的短信时，如果被测方的对讲机未开启gps，则将未开启gps的信息反馈回给测距方的对讲机，测距方未开启gps功能收到此信息后则在其显示单元上显示对方未开启gps；

被测方的对讲机在收到测距方的对讲机请求测距的短信时，如果被测方的对讲机自身还未定位，则将自身还未定位的信息反馈回给测距方的对讲机，测距方的对讲机收到此信息后则在其显示单元上显示对方无gps定位。

采用上述方案后，本发明的测距对讲机，工作时，测距方的对讲机通过其微处理器单元中的短信协议经其射频收发电路总成和天线端口发送请求测距的短信到被测方的对讲机上，被测方的对讲机经其天线端口、射频收发电路总成收到该短信后，将该短信送至被测方的对讲机的微处理器单元，被测方的对讲机的微处理器单元接收到此短信并解析其内容后，将自身gps定位信息(通过其bds&gps双模天线和双模导航定位模块获得)经其射频收发电路总成和天线端口发送给测距方的对讲机，测距方的对讲机通过其天线端口和射频收发电路总成接收被测方的对讲机的gps定位信息，将此gps定位信息送至测距方的对讲机的微处理器单元，通过测距方的对讲机的微处理器单元分析计算得出两台对讲机之间的距离及方位，并在测距方的对讲机的显示单元中显示两台对讲机之间的距离及方位信息。

附图说明

图1为本发明的整机电路原理框图；

图2为本发明中测距功能的显示示意图；

图3为本发明中测距功能的控制流程图。

具体实施方式

本发明的一种测距对讲机，如图1所示，其主机电路包括天线端口1、射频收发电路总成2、bds&gps双模天线3、双模导航定位模块4、微处理器单元5、音频处理电路总成6、麦克风7、扬声器8、电源单元9、显示单元10和按键单元11。上述各部分均采用行业内公知通用的电路元件或模块。其中：

由电源单元9为整个对讲机提供工作电源，麦克风7连接于音频处理电路总成6的音频输入端，扬声器8连接于音频处理电路总成6的音频输出端，显示单元10连接于微处理器单元5的显示输出端，按键单元11连接于微处理器单元5的按键输入端，音频处理电路总成6和射频收发电路总成2分别与微处理器单元5进行双向连接，天线端口1连接于射频收发电路总成2的天线连接端，双模导航定位模块4连接于微处理器单元5的数据接收端，bds&gps双模天线3连接于双模导航定位模块4的天线连接端。

本发明中，微处理器单元5采用型号为gd32f303vgt6的mcu芯片，该芯片具有强大的运算效能和丰富的外设接口，最高主频可达120mhz并支持dsp指令运算，内核访问闪存高速零等待。其中，该芯片的i2c接口支持快速plus(fm+)模式,频率最高可达1mhz(1mb/s)，是以往速度的两倍，从而以更高的数据传输速率来适配高带宽应用场合。spi接口也已经支持四线制，方便扩展quadspinorflash并实现高速访问。

本发明中，所涉及的对讲机是基于4fsk的调制方式的数字对讲机，其射频收发电路总成2采用基于4fsk的调制方式的射频收发电路总成，例如可采用dmr或者dpmr数字格式进行发送和接收。

本实施例以dmr格式为例进行说明，对讲机之间通过dmr短信协议支持以短信格式的数据传输。

本发明中双模导航定位模块4采用支持北斗和gps的双模导航定位模块，具有高跟踪、高捕获灵敏度、高定位精度、低功耗、低成本的优点。

本发明中bds&gps双模天线3采用双频段天线，可同时支持北斗卫星导航系统和gps导航系统。

如图2所示，显示单元10用于为测距功能提供距离和方位的信息显示。具体地，信息c以方位图的方式代表被测方的对讲机的方位信息，信息d代表被测方的对讲机的id信息，信息e代表测距方的对讲机与被测方的对讲机的相对方位和距离信息。

本发明中，包括天线端口1、射频收发电路总成2、微处理器单元5、音频处理电路总成6、麦克风7、扬声器8、电源单元9和显示单元10、按键单元11的对讲机的基本通讯框架为本领域的公知技术，在此不做详细展开。

本发明主要的创新点在于测距功能，工作时，测距方的对讲机通过其微处理器单元5中的dmr短信协议经其射频收发电路总成和天线端口发送请求测距的短信到被测方的对讲机上，被测方的对讲机经其天线端口、射频收发电路总成收到该短信后，将该短信送至被测方的对讲机的微处理器单元，被测方的对讲机的微处理器单元接收到此短信并解析其内容后，将自身gps定位信息(通过其bds&gps双模天线和双模导航定位模块获得)经其射频收发电路总成和天线端口发送给测距方的对讲机，测距方的对讲机通过其天线端口和射频收发电路总成接收被测方的对讲机的gps定位信息，将此gps定位信息送至测距方的对讲机的微处理器单元，通过测距方的对讲机的微处理器单元分析计算得出两台对讲机之间的距离及方位，并在测距方的对讲机的显示单元中显示两台对讲机之间的距离及方位信息。

本发明中，如图3所示，测距对讲机的测距方法具体通过如下步骤实现：

s1：根据不同的应用场合，测距功能分为：在通话过程中获取对方距离和方位信息、根据联系人列表定时探测对方的距离和方位信息、手动拨号定时探测对方的距离和方位信息、在测距信道下定时探测对方的距离和方位信息；使用时，测距方的对讲机通过按键单元11进入菜单设置，根据相应的应用场合(在通话过程中获取对方距离和方位信息，根据联系人列表定时探测对方的距离和方位信息，手动拨号定时探测对方的距离和方位信息，或在测距信道下定时探测对方的距离和方位信息)设置好被测方的对讲机的id信息，cc码信息和时隙信息；

s2：测距方的对讲机通过按键单元11将请求测距的短信内容(短信内容是固定，是测距方的对讲机截取从双模导航定位模块4收到的rmv格式定位信息中的纬度和经度部分加回复头字符串:qxcmd004)填充到dmr短信数据发送缓冲区中根据当前的设置发送出去，并等待被测方的对讲机的响应；

s3：被测方的对讲机在收到数据并解析后判断是否属于测距信息，若是则将当前自身的定位信息(被测方的对讲机定位失败时会回复缺省信息)以设定的测距回复格式发送返回给测距方的对讲机；其中，设定的测距回复格式具体可采用：回复头字符串qxcmd004+纬度+经度；

s4：当测距方的对讲机成功收到该定位信息后解析出其中包含的被测方的对讲机的经纬度信息后，将其与自身的定位信息进行计算，根据公式ab＝r·arccos[cosβ1cosβ2cos(α1-α2)+sinβ1sinβ2]计算出双方的距离；

其中，ab为测距双方的距离，r为地球的平均半径；α1为测距方的对讲机的经度值，β1为测距方的对讲机的纬度值，α2为被测方的对讲机的经度值，β2为被测方的对讲机的纬度值，其中按照0度经线的基准，记东经为正、西经为负、北纬为正、南纬为负；

s5：通过双方的经纬度信息判断测距方的对讲机在以被测方的对讲机为原点的单位圆内的位置(比如被测方的对讲机位于测距方的对讲机的南边时则其纵坐标为负)，这样就有了双方之间的距离以及被测方的对讲机相对于测距方的对讲机的方位；

s6：若是测距成功，则在测距方的对讲机的显示单元中显示一张单位圆，即平面直角坐标系上，圆心为原点即为测距方，半径为单位长度即为双方之间的距离，并根据计算出来的角度在相应位置显示一个点表示；

s7：若是测距失败则在测距方的对讲机的显示单元中显示对应失败原因。

所述步骤s7中的测距失败包括如下两种情况：

被测方的对讲机在收到测距方的对讲机请求测距的短信时，如果被测方的对讲机未开启gps，则将未开启gps的信息反馈回给测距方的对讲机，测距方未开启gps功能收到此信息后则在其显示单元上显示对方未开启gps；

被测方的对讲机在收到测距方的对讲机请求测距的短信时，如果被测方的对讲机自身还未定位，则将自身还未定位的信息反馈回给测距方的对讲机，测距方的对讲机收到此信息后则在其显示单元上显示对方无gps定位。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同结构形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。