北斗天通通信接口模块的制作方法

本发明涉及卫星通信领域，具体地，涉及一种北斗天通通信接口模块，特别应用于装甲车载北斗天通通信系统中。

背景技术：

随着现代电子技术、信息技术以及计算机技术的发展，卫星导航与通信系统在军事领域发挥着越来越重要的作用，逐步成为一项基础性战略性资源。卫星导航与通信装备已经成为先进武器装备必需的技术保障和效能倍增器，对于战略格局的确定起着举足轻重的作用。北斗一号、二号、三号系统、天通系统的建设以及多导航卫星系统并存的局面，使具有以北斗定位、通信为主、多模兼容为辅并兼顾指挥能力的装备成为装甲定位集群装备发展的必然趋势。针对装甲机械化部队的使命与任务，装甲车载北斗天通通信系统装备需满足车辆行动与作战的定位、导航、通信和指令控制等需求，卫星导航北斗天通通信接口模块在天通系统中是至关重要的组成部分，随着卫星导航技术的快速发展，对其功能性能的提高成为研究的热点。

公开号为cn104639898b的专利文献公开了一种基于rapidio交换网络的多功能业务传输装置，其特征在于，多功能业务传输装置包括多功能业务装置、传输节点装置以及fmc接插件；所述多功能业务装置包括：ad视频处理模块、da视频处理模块、音频处理模块、串口处理模块、控制量处理模块、第一fpga处理模块和第一fmc接口；所述传输节点装置包括：第二fpga处理模块、光电转换模块、第二fmc接口；所述第二fpga处理模块分别与第二fmc接口和光电转化模块相连；所述多功能业务装置、所述传输节点装置分别通过所述第一fmc接口以及所述第二fmc接口与所述fmc接插件相连；所述传输节点装置中的光电转化模块通过光纤与串行rapidio交换网络相连。该传输装置不能单独完成定位和数据通信的同时传输与交换。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种北斗天通通信接口模块。

根据本发明提供的北斗天通通信接口模块，所述北斗天通通信接口模块分别连接任务核心处理机、射频信号，包括北斗射频基带一体化单元、天通射频基带一体化单元、接口控制单元、bmc单元、供电单元以及vpx接口，所述北斗射频基带一体化单元、天通射频基带一体化单元分别连接接口控制单元，接口控制单元连接vpx接口，vpx接口分别连接bmc单元、任务核心处理机，北斗射频基带一体化单元、天通射频基带一体化单元分别连接射频信号，所述供电单元分别连接bmc单元、接口控制单元、北斗射频基带一体化单元以及天通射频基带一体化单元。

优选地，所述北斗射频基带一体化单元包括射频处理部分、基带处理部分、电源电路以及rct电路，所述射频处理部分包括射频芯片、saw滤波器以及晶振，所述射频芯片分别连接saw滤波器与晶振，所述saw滤波器、射频芯片连接射频信号；

所述基带处理部分包括基带芯片，所述基带芯片分别连接rct电路、接口控制单元以及射频芯片，所述电源电路连接供电单元并为北斗射频基带一体化单元供电。

优选地，所述saw滤波器为多个，每个saw滤波器连接不同的射频信号输入；

所述北斗天通的通信接口模块还包括保密模块，所述保密模块连接基带芯片。

优选地，所述天通射频基带一体化单元包括基带单元、射频单元、电源处理单元以及接口单元，所述射频单元包括射频收发芯片、收/发端saw滤波器以及温度补偿振荡器tcxo，所述射频收发芯片分别连接收/发端saw滤波器以及温度补偿振荡器tcxo，所述收/发端saw滤波器收发射频信号，所述射频收发芯片连接bd/gps天线接口；

所述基带单元包括基带处理芯片、mcp内存芯片，mcp内存芯片包括计算机闪存设备nand和同步动态随机存取内存sdram，所述基带处理芯片连接mcp内存芯片，基带处理芯片连接射频收发芯片；

所述电源处理单元内部集成电源管理单元pmu以及codec单元，所述电源处理单元连接温度补偿振荡器tcxo、射频收发芯片、基带处理芯片、mcp内存芯片以及供电单元；

所述接口单元包括btb连接器，所述btb连接器连接接口控制单元并能够向其发送信号。

优选地，所述天通射频基带一体化单元还包括sim卡与加密cf卡接口。

优选地，所述接口控制单元包括fpga、扩展数据接口以及fsk数据调制器，所述fpga连接北斗射频基带一体化单元、天通射频基带一体化单元以及vpx接口，所述fpga分别连接扩展数据接口和fsk数据调制器；

所述fpga包括测试接口、串口控制单元、授时接口、数据接口，所述测试接口分别连接串口控制单元、授时接口以及数据接口，所述北斗射频基带一体化单元和天通射频基带一体化单元通过串口控制单元、授时接口连接fpga。

优选地，所述串口控制单元能够将北斗射频基带一体化单元或天通射频基带一体化单元的数据转化成srio数据并传输至vpx接口；

所述授时接口能够将北斗射频基带一体化单元和天通射频基带一体化单元的1pps信号以及vpx接口发送的1pps信号进行有效性判定，择其有效的1pps信号按照协议生成tod信息；

所述fsk数据调制器能够将含地理位置信息的数据进行封装打包调制到射频载波上，与导航、天通信号合路，传输到北斗天通一体化天线。

优选地，所述数据接口包括tod数据传输接口、rapidio数据传输接口以及差分1pps接口。

优选地，所述bmc单元包括电流传感器、温度传感器以及单片机，所述单片机分别连接电流传感器、温度传感器以及vpx接口。

优选地，所述供电单元包括数字电源和模拟电源，所述供电单元能够提供不同的工作电压。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明具有天通、北斗rnss、北斗rdss、gps、glonass信号的接收处理能力，以及天通、北斗rdss发射处理能力的北斗天通通信接口模块，完成北斗、天通信号的调制与解调、定位解算、信息处理等功能。

2、本发明能够实现信号处理和信息处理，一方面完成导航信号、通信信号的接收处理，实现各种定位算法、通信处理的实现，另一方面完成发射信号的产生、编码等处理，以及对外接口输出。

3、本发明具有天通语音、高速数据通信功能，采用的天通模块用于实现天通的通信，运行天通协议栈、实现和核心板的数据传输，并实现模块与天线组件之间的天通射频收发，具有sim卡、加密cf卡等接口。

4、本发明通过采用温度传感器，能够实现对温度的实时监控，有效避免了因温度影响而产生的故障；通过采用电流传感器，能够实现对电流的实时监控，有效避免了因电流影响而产生的故障。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构框图；

图2为北斗射频基带一体化单元的结构框图；

图3为天通射频基带一体化单元的结构框图；

图4为接口控制单元的结构框图；

图5为bmc单元的结构框图；

图6为供电单元的电路示意框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本发明具有天通、北斗rnss、北斗rdss、gps、glonass信号的接收处理能力，以及天通、北斗rdss发射处理能力的北斗天通通信接口模块，完成北斗、天通信号的调制与解调、定位解算、信息处理等功能。能够实现信号处理和信息处理，一方面完成导航信号、通信信号的接收处理，实现各种定位算法、通信处理的实现，另一方面完成发射信号的产生、编码等处理，以及对外接口输出。本发明具有天通语音、高速数据通信功能，采用的天通模块用于实现天通的通信，运行天通协议栈、实现和核心板的数据传输，并实现模块与天线组件之间的天通射频收发，具有sim卡、加密cf卡等接口。本发明可实现各种数据交互及对外接口工作，包括tod接口输入输出控制、rapidio数据传输接口控制、差分1pps输入输出控制、加注串口、调试串口控制，及向射频信号中调制通过天通射频基带一体化单元获取的位置信息等。本发明可实现对北斗天通通信接口模块的电压、电流、温度进行检测，并实时上报检测结果，必要时可关断电源，避免故障扩大化。针对北斗某应用的特殊要求，本发明具有北斗系统某受权信息的处理能力，提供prm芯片、保密模块、ic卡或ic卡芯片的集成接口。

根据本发明提供的北斗天通通信接口模块，如图1所示，所述北斗天通通信接口模块分别连接任务核心处理机、射频信号，包括北斗射频基带一体化单元、天通射频基带一体化单元、接口控制单元、bmc单元、供电单元以及vpx接口，所述北斗射频基带一体化单元、天通射频基带一体化单元分别连接接口控制单元，接口控制单元连接vpx接口，vpx接口分别连接bmc单元、任务核心处理机，北斗射频基带一体化单元、天通射频基带一体化单元分别连接射频信号，所述供电单元分别连接bmc单元、接口控制单元、北斗射频基带一体化单元以及天通射频基带一体化单元。依据装甲车载北斗天通通信系统的要求，本发明具备vpx总线接口、数据串口、1pps输出、irig-b(dc)时间码输出、rapidio输出、测试等接口，以满足集成、测试、应用等需求，其中，考虑到设备的维护，测试接口应支持授权信息加注及变更处理。接口控制单元集成fsk数据调制器，用于将地理位置信息发送给北斗天通一体化天线的波束控制器。另外，考虑到设备的未来能力扩展及升级，预留了数据接口，以实现未来的能力升级(如支持惯导数据接入等)，为实现装备的更高性能奠定了基础。

如图2所示，所述北斗射频基带一体化单元包括射频处理部分、基带处理部分、电源电路以及rct电路，所述射频处理部分包括射频芯片、saw滤波器以及晶振，所述射频芯片分别连接saw滤波器与晶振，所述saw滤波器、射频芯片连接射频信号；所述基带处理部分包括基带芯片，所述基带芯片分别连接rct电路、接口控制单元以及射频芯片，所述电源电路连接供电单元并为北斗射频基带一体化单元供电。所述saw滤波器为多个，每个saw滤波器连接不同的射频信号输入；所述北斗天通的通信接口模块还包括保密模块，所述保密模块连接基带芯片。射频处理部分具有收发处理两大职能。一是对接收到的rdss-s、rnss-b1、rnss-b3、gps-l1、glonass等各频点的卫星信号进行滤波、变频和放大，输出rdss-s、rnss-b1、rnss-b3、gps-l1、glonass各路中频信号，为基带导航信号的接收处理提供输入，同时还能够实现接收通道的agc控制。二是对来自基带处理的待发射基带信号进行调制，输出rdss-l频点信号完成发射。基带处理部分一方面完成导航信号、通信信号的接收处理，实现各种定位算法、通信处理的实现，另一方面完成发射信号的产生、编码等处理，以及对外接口输出。针对北斗军事应用的特殊要求，北斗射频基带一体化单元，具有北斗系统军用受权信息的处理能力，提供prm芯片、保密模块、ic卡或ic卡芯片的集成接口。

如图3所示，所述天通射频基带一体化单元包括基带单元、射频单元、电源处理单元以及接口单元，所述射频单元包括射频收发芯片、收/发端saw滤波器以及温度补偿振荡器tcxo，所述射频收发芯片分别连接收/发端saw滤波器以及温度补偿振荡器tcxo，所述收/发端saw滤波器收发射频信号，所述射频收发芯片连接bd/gps天线接口；所述基带单元包括基带处理芯片、mcp内存芯片，mcp内存芯片包括计算机闪存设备nand和同步动态随机存取内存sdram，所述基带处理芯片连接mcp内存芯片，基带处理芯片连接射频收发芯片；所述电源处理单元内部集成电源管理单元pmu以及codec单元，所述电源处理单元连接温度补偿振荡器tcxo、射频收发芯片、基带处理芯片、mcp内存芯片以及供电单元；所述接口单元包括btb连接器，所述btb连接器连接接口控制单元并能够向其发送信号。所述天通射频基带一体化单元还包括sim卡与加密cf卡接口。天通射频基带一体化单元，是北斗天通通信接口模块实现具备天通语音、高速数据通信功能的核心部分。本发明采用s频段无线模块msmo1b模块，该模块集成基带单元、射频单元、电源处理和接口单元，实现天通的通信，运行天通协议栈、实现和核心板的数据传输，并实现模块与天线组件之间的天通射频收发，具有sim卡、加密cf卡接口。基带单元使用军用基带处理芯片mskt01a，mcp芯片内存芯片包含nand(计算机闪存设备)和sdram(同步动态随机存取内存)。射频单元使用射频收发芯片msr01a，收/发端saw滤波器和温度补偿振荡器tcxo，温度补偿振荡器tcxo采用6m压控振荡器。接口单元采用btb连接器：qts-025-0-1-l-d-a和axk6s50447yg及射频接口s/bd天线连接器。

如图4所示，所述接口控制单元包括fpga、扩展数据接口以及fsk数据调制器，所述fpga连接北斗射频基带一体化单元、天通射频基带一体化单元以及vpx接口，所述fpga分别连接扩展数据接口和fsk数据调制器；所述fpga包括测试接口、串口控制单元、授时接口、数据接口，所述测试接口分别连接串口控制单元、授时接口以及数据接口，所述北斗射频基带一体化单元和天通射频基带一体化单元通过串口控制单元、授时接口连接fpga。所述串口控制单元能够将北斗射频基带一体化单元或天通射频基带一体化单元的数据转化成srio数据并传输至vpx接口；所述授时接口能够将北斗射频基带一体化单元和天通射频基带一体化单元的1pps信号以及vpx接口发送的1pps信号进行有效性判定，择其有效的1pps信号按照协议生成tod信息；所述fsk数据调制器能够将含地理位置信息的数据进行封装打包调制到射频载波上，与导航、天通信号合路，传输到北斗天通一体化天线。所述数据接口包括tod数据传输接口、rapidio数据传输接口以及差分1pps接口。fpga是接口控制单元的核心，内部集成了数据接口，授时接口以及串口控制单元。串口控制单元可将北斗射频基带一体化单元的串口数据通过转化成srio数据和vpx总线相连接。传输的数据包括北斗定位信息、星历信息、短消息信息和控制信息。授时接口是北斗天通通信接口模块的时间信息控制单元，将北斗的1pps信号以及vpx数据上传输过来的1pps信号进行有效性判定，则其有效的1pps信号按照协议生成tod信息，并通过tod接口传输至vpx总线上，为电台同步提供时间参考。在tod转发模式下，授时可将vpx总线上传输过来的信息透明转发至其他的tod接口上，从而实现电台的内部时钟同步工作模式。fsk数据调制器，用于将含地理位置信息的串口数据进行封装打包调制到射频载波上，与导航、天通信号合路，通过“一线通”传输到北斗天通一体化天线。测试接口主要是为了方便接收北斗射频基带一体化单元以及一些的tod数据信息。扩展数据接口系统升级以及系统调试。

如图5所示，所述bmc单元包括电流传感器、温度传感器以及单片机，所述单片机分别连接电流传感器、温度传感器以及vpx接口。bmc单元是北斗天通通信接口模块上的独立功能单元，可实现对北斗天通通信接口模块的电压、电流、温度进行检测，并将信息上传至核心机，从而实现核心机对北斗天通通信接口模块的状态监控。单片机选用stm32f207，其是一款基于arm-32位cortex-m3cpu，带有灵活的静态存储控制器，支持sram、nor和nand存储器，带有iic接口。温度传感器选用ds18b20数字温度传感器，能够提供9-bit到12-bit的摄氏温度精度和一个用户可编程的非易失性且具有过温和低温触发报警的报警功能，ds18b20采用的1-wire通信即仅采用一个数据线(以及地)与微控制器进行通信，温度检测范围为-55至125。电流传感器采用ina219电流传感器，ina219是一款具有iic接口的双向电流和功率监测计，能够监测分流器电压降和总线电源电压，它可以在0v-26v范围内监测总线中的分压。stm32f207通过iic接口与ina219连接，通过单线接口与ds18b20连接。stm32f207可以实时的获取ds18b20的温度数据和ina219的电流和电压数据，并将它们通过总线形式发送给fpga，进而和系统通信。此外，stm32f207还能够通过控制pw_en管脚的高低状态来进行电源的关断和打开功能，优选地，stm32f207能够通过控制pw_en管脚的高低状态来进行12v电源的关断和打开功能。

如图6所示，所述供电单元包括数字电源和模拟电源，所述供电单元能够提供不同的工作电压。供电单元在考虑在实现板载处理资源提供多种工作电压的同时，还需要考虑如何实现低功耗。本发明将电压设计分为数字电源和模拟电源两类，其中数字电源包括：扩展天通模块所包含的tiant_5v、fpga、stm32、prm、ic及uart等芯片所需的数字3.3v、xc7k325t-2ffg676i的核电1.1v以及1.2v，mgt_1v、xc7k325t-2ffg676i0和prm芯片的1.8v。该部分数字电源设计采用dc/dc变压模式和∏型滤波器滤波的模式，电压变换效率不低于93％。模拟电源部分包括射频链路3.3v和系统时钟3.3v，gtx时钟2.5v。模拟电源部分设计采用在相近已有数字电源电压的基础上利用线性稳压电源ldo芯片进行二次变压实现，该二次变压方式即减小了ldo的输入输出电压差，提高了电压变换的效率，又能够保证模拟电路对电源纹波等方面的苛刻要求，该方案下模拟电源部分的转换效率将不低于80％。

综上所述，所述的北斗射频基带一体化单元，是北斗天通通信接口模块实现信号处理、信息处理的核心部分，一方面完成导航信号、通信信号的接收处理，实现各种定位算法、通信处理的实现，另一方面完成发射信号的产生、编码等处理，以及对外接口输出。所述的天通射频基带一体化单元是北斗天通通信接口模块实现具备天通语音、高速数据通信功能的核心部分，运行天通协议栈、实现和核心板的数据传输，并实现模块与天线组件之间的天通射频收发，具有sim卡、加密cf卡等接口。所述的接口控制单元主要实现各种数据交互及对外接口工作，包括tod接口输入输出控制、rapidio数据传输接口控制、差分1pps输入输出控制、加注串口、调试串口控制，及向射频信号中调制通过天通射频基带一体化单元获取的位置信息等。所述的bmc单元是北斗天通通信接口模块上的独立功能单元，实现对北斗天通通信接口模块的电压、电流、温度进行检测，并实时上报检测结果，必要时可关断电源，避免故障扩大化。所述的供电单元是为北斗天通通信接口模块提供除bmc单元以外的模块单元电源转换及工作电压，为各功能模块正常工作提供保障。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。