一种基于智能手机和北斗中继器的通信终端的制作方法

本发明属于通信领域，特别涉及一种基于智能手机和北斗中继器的通信终端。

背景技术：

随着我国通信产业的发展，北斗一代和二代系统已经逐步成型并投入使用，截至2019年5月18日，我国已经发射的在轨北斗卫星数量已经达到45颗。虽然北斗定位功能已经越来越多地集成在智能手机和其他大部分移动设备上，并广泛应用于导航定位、救灾、测绘等多个行业，但人们对北斗系统通信功能的利用尚不及北斗通信容量的10%。

更主要的，当前的北斗终端产品大多存在体积大、不易便携、价格高和操作复杂的特点，难以满足民用北斗终端市场的易用和便携等需求。因此如何开发出一种便携、易用、符合人们操作习惯的北斗终端成为了一个重要问题，尤其是在应急救灾、自驾个人导航等对便携要求比较高的场合。

技术实现要素：

针对当前的商用北斗终端存在的体积大、不易便携、价格高和操作复杂等问题，本发明提出了一种基于智能手机和北斗中继器的通信终端。本发明将传统终端中的北斗组件和对数据操作的键盘、显示等组件独立开来，将北斗组件集成在北斗中继器上，将对数据操作的键盘、显示等组件用智能手机上的北斗应用程序来完成。操作人员只需将北斗应用程序安装在自己的手机上，配合小体积的北斗中继器即可实现北斗终端的全部功能，而北斗中继器可以安装在操作人员的头盔或者衣服上。这样更符合人们的操作习惯，减小了北斗终端的体积，更加便携，有利于北斗终端的应用和推广。

本发明提供的技术方案是：

一种基于智能手机和北斗中继器的通信终端，包括智能手机和北斗中继器，智能手机和北斗中继器通过wifi链路建立全双工通信；北斗中继器由北斗天线、射频处理单元、单片机主控单元和wifi通信单元组成，北斗天线完成射频信号的收发，射频处理单元完成射频信号和基带信号之间的转换，单片机主控单元完成对数据通信流程的控制，wifi通信单元负责建立和拆除wifi连接。

进一步优选的是，所述智能手机通过自身的wifi与北斗中继器的wifi通信单元建立全双工通信，智能手机向北斗中继器发送定位更新命令和通信数据，北斗中继器向智能手机发送定位信息和收到的通信数据。

进一步优选的是，所述智能手机通过开发的北斗应用程序来实现数据的交互和管理，其功能单元包括地图定位单元、数据显示单元、数据发送单元和数据存储单元。

进一步优选的是，所述北斗中继器包括北斗天线、射频处理单元、单片机主控单元和wifi通信单元，所有单元都由电源模块供电；单片机主控单元由stm32主控单片机实现，射频处理单元通过rs232与单片机主控单元建立连接，单片机主控单元通过自身的uart接口与wifi通信单元连接。

本发明的有益效果是，将常用的智能手机安装北斗应用程序后，利用wifi通信建立智能手机和北斗中继器的链接，在手机上即可实现北斗定位、通信和授时的全部功能，操作人员仅需携带北斗中继器。该发明极大地缩减了北斗终端的复杂度和体积，且对个人的智能手机进行操作更符合操作人员的使用习惯，有利于北斗终端的应用和推广。

附图说明

图1是本发明专利的结构示意图

图2是北斗应用程序的功能示意图

图3是北斗中继器的结构图

图4是主控单片机收到wifi数据后的处理流程图

图5是主控单片机收到北斗数据后的处理流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种基于智能手机和北斗中继器的通信终端，包括智能手机和北斗中继器，智能手机和北斗中继器通过wifi链路建立全双工通信；北斗中继器由北斗天线、射频处理单元、单片机主控单元和wifi通信单元组成，北斗天线完成射频信号的收发，射频处理单元完成射频信号和基带信号之间的转换，单片机主控单元完成对数据通信流程的控制，wifi通信单元负责建立和拆除wifi连接。

进一步优选的是，所述智能手机通过自身的wifi与北斗中继器的wifi通信单元建立全双工通信，智能手机向北斗中继器发送定位更新命令和通信数据，北斗中继器向智能手机发送定位信息和收到的通信数据。

进一步优选的是，所述智能手机通过开发的北斗应用程序来实现数据的交互和管理，其功能单元包括地图定位单元、数据显示单元、数据发送单元和数据存储单元。

进一步优选的是，所述北斗中继器包括北斗天线、射频处理单元、单片机主控单元和wifi通信单元，所有单元都由电源模块供电；单片机主控单元由stm32主控单片机实现，射频处理单元通过rs232与单片机主控单元建立连接，单片机主控单元通过自身的uart接口与wifi通信单元连接。

参照图1，本发明提供的一种基于智能手机和北斗中继器的通信终端，包括智能手机和北斗中继器，智能手机和北斗中继器通过wifi链路建立全双工通信。北斗中继器由北斗天线、射频处理单元、单片机主控单元和wifi通信单元组成，北斗天线完成射频信号的收发，射频处理单元完成射频信号和基带信号之间的转换，单片机主控单元完成对数据通信流程的控制，wifi通信单元负责建立和拆除wifi连接。

常用的智能手机都自带wifi功能，操作人员打开手机wifi之后，搜索并连接至北斗中继器的wifi热点上，从而建立了智能手机与北斗中继器的wifi通信链路。智能手机预先安装好已经开发的北斗应用程序。特别地，在安卓手机中，预先在电脑上采用androidstudio集成开发环境进行开发，发布并生成北斗应用程序。该北斗应用程序和智能手机的wifi模块建立socket接口，因此通过该应用程序可以实现数据的接收和发送。

北斗应用程序的功能如附图2所示，包括地图定位单元、数据显示单元、数据发送单元和数据存储单元。北斗应用程序中的地图定位单元用arcgisforandroid插件来实现，可以在线载入本地地图，也可以通过离线的方式自动加载已经下载到手机的本地地图。当北斗应用程序收到北斗中继器发来的定位信息后，对该定位信息进行解算，并将经纬度信息显示在地图中，操作人员由此可以看到自身在地图中的位置。

数据显示单元用alertdialog显示框插件来实现。北斗应用程序收到北斗中继器发来的定位信息或者通信数据后，可以将数据实时显示在程序的显示框中。如果收到的是通信数据，则手机会通过扬声器连续发出3声滴滴声，以提示操作人员收到新的消息。

数据发送单元中的数据输入框用edittext插件实现，按钮用button插件实现。当操作人员需要向指定目标发送数据时，在北斗应用程序的数据输入框中输入信息，输入完成后，点击“发送”按钮，即可将通信数据通过wifi发送至北斗中继器。此外，该单元还有“定位更新按钮”，点击该按钮后，将内置的定位更新命令发送至北斗中继器，北斗中继器收到后会将主控单片机定位缓存中的定位信息发送至智能手机。北斗应用程序收到新的定位信息后实时解算经纬度，并将经纬度显示在地图中。

数据存储单元用androidstudio中的openfileoutput和write函数来实现。每当北斗应用程序收到一帧新的数据或者发送数据时，都会将该数据存储在本地文件中，以便查询历史数据时使用。

所述的北斗中继器如附图3所示。北斗中继器包括北斗天线、射频处理单元、单片机主控单元和wifi通信单元，所有单元都由电源模块统一供电。单片机主控单元是整个北斗中继器的核心，用于完成所有外部设备和接口的初始化、数据收发管理等功能。由stm32主控单片机实现，在本实施例中，具体型号选用stm32f103rbt6。该单片机通过rs232与射频处理单元相连，具体地，单片机的接收端口连接rs332的txd口，单片机的发送端口连接rs332的rxd口。此外，单片机通过uart接口与wifi通信单元相连，wifi通信单元选用rtl8189em芯片，通过wifi的传输数据采用wpa2-psk加密方式进行加密。

北斗射频处理单元采用bgm7012芯片实现，通过在扩展板中插入北斗sim卡可以实现北斗通信。北斗天线用圆极化无源天线实现，并通过细同轴电缆与bgm7012芯片的射频端口连接。此外，电源模块采用ams1117芯片实现，该芯片可以同时输出稳定的5v和3.3v电压，给stm32单片机、wifi通信单元和射频处理单元供电。

当北斗中继器上电后，stm32单片机开始初始化所有外设和接口，并且通过wifi通信单元建立wifi热点，等待智能手机wifi信号的接入。智能手机通过wifi接入后，由智能手机和北斗中继器组成的通信终端便可正常工作。在北斗中继器中，stm32主控单片机是数据交互与处理的核心，从上电后就处于数据等待接收的状态，附图4是主控单片机收到wifi数据后的处理流程图。

当主控单片机收到wifi数据后，先根据协议对该帧wifi数据进行校验，如果该帧数据校验错误，则丢弃该帧数据；如果该帧数据校验正确，则进入下一步的流程。判断该数据是否属于手机发来的通信数据，如果是，则将该帧数据通过rs232发送至射频处理单元。射频处理单元将该数据调制到射频频率，并通过北斗天线发送出去。如果该帧数据不是手机发来的通信数据，则判断该帧数据是否属于手机发来的定位更新命令，如果是，则将主控单片机定位缓存中的定位数据发送至wifi通信单元。如果收到的wifi数据不是上述数据，则不进行任何处理。

附图5是主控单片机收到北斗数据后的处理流程图。当主控单片机从rs232口收到射频处理单元发来的北斗数据后，先对该帧数据进行校验，如果校验错误，则直接丢弃；如果校验正确，则判断该帧数据是否属于定位数据。如果属于定位数据，则将该帧数据发送至wifi通信单元，经wifi天线发送出去。如果该帧数据不属于定位数据，则判断该帧数据是否属于通信数据，如果属于通信数据，则将该帧数据发送至wifi通信单元，由wifi天线发送出去，随后将确认回复数据发送至射频处理单元，即告知发送方本终端已经收到通信数据。如果该帧数据不属于上述数据，则不进行任何处理。