专利名称：多功能全球定位系统(gps)的接收机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线电通信、导航系统中的一种多功能全球定位系统(GPS)的接收机，特别适用于无线电通信、导航等系统中作定位、导航、大地测量、精密授时和时/频标准等功能。
全球定位系统(GPS)是美国陆海空三军联合研制的卫星定位系统，随着GPS系统的日臻完善，它被广泛应用于定位、导航、大地测量、授时等领域内。目前市售GPS的接收机大都是导航型或作定位，如用于飞机和舰船的导航或大地的测量，极少数具有授时功能的接收机，其输出的时间信息均是从导航电文中解出来，时间只有到秒级，时间分辨率低，不能满足更高时间分辨率的要求。在时/频标准方面，目前我国普遍采用的是甚低频接收机，利用国家时间基准台发布的时间信号来实现时/频标准，而甚低频接收机由晶体管等分立元器件组装而成，接收机体积大、功耗大、性能稳定性差、受气候、地域、无线电波等环境因素影响大、时/频标准精度不高，功能单一，使用操作繁琐，不便维护。
本实用新型的目的在于避免上述背景技术中不足之处而提供一种既能作定位、导航、又能作精密授时和时/频标准的多功能全球定位系统(GPS)的接收机，并本实用新型还具有集成化程度高，性能稳定可靠，精度高，体积小，成本低廉、制作简单，操作维护方便，能应用于通信、导航等多种领域。
本实用新型的目的是这样实现的它由天线1、卫星信号传感及预处理器2、控制及信息处理器3、显示器4、通信接口5、时频综合器6、电源7组成。其中天线1的出端与卫星信号传感及予处理器2入端1脚连接，卫星信号传感及予处理器2的数据发送端2脚、数据接收端3脚、控制端4脚分别与控制及信息处理器3对应的各2、3、4脚连接，控制及信息处理器3出入端D0至D7脚通过8根数据总线分别与显示器4、通信接口5的各出入端D0至D7脚并接、出端A0至A1 2脚其中A0、A1、A2脚通过地址总线分别与显示器4、通信接口5的各入端A0、A1及A0至A2脚并接、出端C0、C1脚通过控制总线分别与显示器4、通信接口5的入端C0、C1脚并接、出端1脚与脉冲信号输出端A端连接、入端5脚与时频综合器6时钟输出1脚连接，时频综合器6时钟输出1脚还与输出端E并接、时钟输出2、3、4、脚分别与输出端B、C、D连接，电源7输出+V电压分别与各级电源端连接。
本实用新型的目的还可以通过以下措施达到本实用新型的控制及信息处理器3由微型计算机8、程序存贮器9、数据存贮器10、输入输出口11、地址译码器12、或门25至29组成，其中卫星信号传感及预处理器2的数据发送端2脚、数据接收端3脚、控制端4脚分别与微型计算机8的各2、3、4脚连接，微型计算机8出入端D0至D7通过8根数据总线分别与程序存贮器9、数据存贮器10、输入输出口11、显示器4、通信接口5的各出入端D0至D7脚并接，微型计算机8出端A0至A12脚通过13根地址总线分别与程序存贮器9、数据存贮器10的入端A0至A12脚并接、其中A0、A1脚还通过地址线与显示器4入端A0、A1脚并接、A0至A2脚还通过地址总线与通信接口5入端A0至A2脚并接、出端A13至A14脚通过2根地址线与地址译码器12的入端A13、A14脚连接、出端程序选通8脚与程序存贮器9入端1脚连接、出端读控制C0脚分别与数据存贮器10入端1脚、或门25、27、28入端1脚并接、出端写控制C1脚分别与或门26、29入端1脚并接、入端5脚与时频综合器6时钟输出1脚连接，地址译码器12译码出端1脚与数据存贮器10入端2脚连接、译码出端2脚与或门25入端2脚连接、译码出端3脚与或门26、27入端2脚并接、译码出端4脚与或门28、29入端2脚并接，或门25出端3脚与输入输出口11入端1脚连接、或门26、27各出端3脚分别与显示器4入端1、2脚连接，或门28、29各出端3脚分别与通信接口5入端1、2脚连接，微型计算机8、程序存贮器9、数据存贮器10、输入输出口11、地址译码器12、卫星信号传感及预处理器2、显示器4、通信接口5的各6脚与电源7输出+V电压端并接、各7脚与接地端并接。
本实用新型的时频综合器6由集成晶振15、集成鉴相器16、运算放大器17、集成压控振荡器18、分频器19至22、非门23、24组成。其中集成晶振15出端1脚与集成鉴相器16入端1脚、输出端C、电阻R1一端并接，集成鉴相器16出端2脚串接电阻R3、R4后与运算放大器17入端1脚连接，电容C1一端连接在电阻R3、R4之间、另一端与运算放大器17出端3脚连接，出端3脚还与集成压控振荡器18入端1脚、电阻R6一端并接，电阻R6另一端串接电阻R5后接地端、电阻R5、R6之间与运算放大器17入端2脚连接，集成压控振荡器18出端2脚一路与输出端B连接、另一路串接分频器19入出端1、3脚后与集成鉴相器16入端3脚连接，分频器19的2、4脚串接，电阻R1另一端一路串接电阻R2后与非门24出端2脚、分频器20入端1脚并接、另一路串接非门23后与非门24入端1脚连接，分频器20出端3脚依次串接分频器21、22的入出端1、3脚后与控制及信息处理器3入端5脚连接，分频器20、21、22的各2、4脚串接，分频器21出端3脚与输出端D并接、分频器22出端3脚与输出端E并接，集成晶振15、集成鉴相器16、运算放大器17、集成压控振荡器18、分频器19至22的各6脚与电源7输出电压+V端并接、各7脚与地端并接。
本实用新型相比背景技术有如下优点1.本实用新型集定位、导航、授时和时/频标准等多种功能于一体，因此具有多功能。
2.本实用新型具有定位、授时精度高和实时导航及显示功能，能提供高精度、高稳定度的不同频率信号输出。
3.本实用新型具有IEEE488数据通信接口，因此应用范围广泛，可提供毫秒级时间数据和可程控时统脉冲信号。
4.本实用新型集成化程度高，性能稳定可靠，体积小，成本低廉，制作简单，操作维护方便，具有推广应用价值。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
图1是本实用新型原理方框图。
图2是本实用新型控制及信息处理器3的电原理图。
图3是本实用新型时频综合器6的电原理图。
参照图1至图3，本实用新型由天线1、卫星信号传感及预处理器2、控制及信息处理器3、显示器4，通信接口5、时频综合器6、电源7组成。其中天线1的出端与卫星信号传感及予处理器2入端1脚连接，卫星信号传感及予处理器2的数据发送端2脚、数据接收端3脚、控制端4脚分别与控制及信息处理器3对应的各2、3、4脚连接。天线1其作用接收全球定位系统(GPS)卫星发送的信号，并将其输入卫星信号传感及予处理器2，卫星信号传感及予处理器2其作用把天线1接收的信号进行预处理，从中解调出包含有卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟状态，卫星轨道修正参数等信息的导航电文。
实施例天线1采用自制的微带天线制作，卫星信号传感及预处理器2采用市售的85003型OEM集成模块制作。
控制及信息处理器3由微型计算机8、程序存贮器9、数据存贮器10、输入输出口11、地址译码器12、或门25至29组成。其实施例连接关系卫星信号传感及预处理器2的数据发送端2脚、数据接收端3脚、控制端4脚分别与微型计算机8的各2、3、4脚连接，微型计算机8出入端D0至D7通过数据总线分别与程序存贮器9、数据存贮器10、输入输出口11、显示器4、通信接口5的各出入端D0至D7脚并接，微型计算机8出端A0至A12脚通过地址总线分别与程序存贮器9、数据存贮器10的入端A0至A12脚并接、其中A0、A1脚还通过地址总线与显示器4入端A0、A1脚并接、A0至A2脚还通过地址总线与通信接口5入端A0至A2脚并接、出端A13至A14脚通过2根地址线与地址译码器12的入端A13、A14脚连接、出端程序选通8脚与程序存贮器9入端1脚连接、出端读控制C0脚分别与数据存贮器10入端1脚、或门25、27、28入端1脚并接、出端写控制C1脚分别与或门26、29入端1脚并接、入端5脚与时频综合器6时种输出1脚连接，地址译码器12译码出端1脚与数据存贮器10入端2脚连接、译码出端2脚与或门25入端2脚连接、译码出端3脚与或门26、27入端2脚并接、译码出端4脚与或门28、29入端2脚并接，或门25出端3脚与输入输出口11入端1脚连接，或门26、27各出端3脚分别与显示器4入端1、2脚连接，或门28、29各出端3脚分别与通信接口5入端1、2脚连接，微型计算机8、程序存贮器9、数据存贮器10、输入输出口11、地址译码器12、卫星信号传感及预处理器2、显示器4、通信接口5的各6脚与电源7输出+V电压端并接、各7脚与接地端并接。
实施例微型计算机8其作用控制卫星信号传感及预处理器2的工作进程，处理卫星信号传感及预处理器2输出的信息。实施例采用市售MCS-51型单片微机制作。
程序存贮器9其作用存贮控制及信息、处理用的指令代码。实施例采用市售M27C64型集成块制作。
数据存贮器10其作用保存信息处理过程中的有关数据项和暂在处理过程中的中间结果数据。实施例采用市售HM62256型集成块制作。
输入输出口11其作用设置接收机的工作参数和状态。实施例采用市售74CS245型集成块制作。
地址译码器12其作用对微型计算机8的高端地址进行译码，将计算机的存贮地址空间进行分段，并将不同的段分配给不同的部件使用。实施例采用市售74LS139型集成块制作。
或门25至29其作用产生输入输出口11、显示器4、通信接口5等所需的控制信号，实施例或门25至29各采用市售74LS32型集成块制作。
显示器4其作用显示接收机的工作状态、及定位、导航和授时等信息。实施例采用市售带背光的MDL40260型液晶显示器制作。
通信接口5其作用与具有IEEE488接口的通讯设备连接，将定位和导航、授时等信息传输给这些设备。实施例采用自制的IEEE488通讯接口制作。
本实用新型控制及信息处理器3其简要作用原理如下通过其控制端4脚控制卫星传感及预处理器2的工作进程，从输入端2脚接收卫星传感及预处理器2输出的导航电文，对接收到的导航电文进行处理，从而解算出位置、导航、时间、卫星健康状况等信息，并将这些信息以及接收机的工作状态，在显示器4上显示出来，也可以通过通讯接口5将有关信息传输给其它设备。通过输入输出口11可以接收其它主控计算机送来的控制指令，并将有关数据信息反馈给主控计算机。
时频综合器6由集成晶振15、集成鉴相器16、运算放大器17、集成压控振荡器18、分频器19至22、非门23、24组成，其实施例连接关系集成晶振15出端1脚与集成鉴相器16入端1脚、输出端C、电阻R1一端并接，集成鉴相器16出端2脚串接电阻R3、R4后与运算放大器17入端1脚连接，电容C1一端连接在电阻R3、R4之间、另一端与运算放大器17出端3脚连接，出端3脚还与集成压控振荡器18入端1脚、电阻R6一端并接，电阻R6另一端串接电阻R5后接地端、电阻R5、R6之间与运算放大器17入端2脚连接，集成压控振荡器18出端2脚一路与输出端B连接、另一路串接分频器19入出端1、3脚后与集成鉴相器16入端3脚连接，分频器19的2、4脚串接，电阻R1另一端一路串接电阻R2后与非门24出端2脚、分频器20入端1脚并接、另一路串接非门23后与非门24入端1脚连接，分频器20出端3脚依次串接分频器21、22的入出端1、3脚后与控制及信息处理器3入端5脚连接，分频器20、21、22的各2、4脚串接，分频器21出端3脚与输出端D并接、分频器22出端3脚与输出端E并接，集成晶振15、集成鉴相器16、运算放大器17、集成压控振荡器18、分频器19至22的各6脚与电源7输出电压+V端并接、各7脚与地端并接。
实施例集成晶振15产生一个1MHz的正弦波信号，一路输入接线端C，另一路作为集成鉴相器16的比相信号，实施例采用市售集成恒温高稳定晶振制作。实施例集成鉴相器16、运算放大器17、集成压控振荡器18、分频器19构成一个锁相环路，运算放大器17其作用为低通滤波器，实施例采用市售LM318型集成块制作。集成压控振荡器10产生输出一个10MHz的压控正弦波信号，由输出端B输出。实施例采用市售MC4024型集成块制作。分频器19对集成压控振荡器10输出的10MHz信号分频成1MHz信号输入集成鉴相器16作鉴相信号。实施例采用市售74LS90型集成块制作。集成晶振15产生的1MHz信号还有一路经非门23、24后输入分频器20、21、22分频后，由分频器21输出10KHz方波信号由输出端D输出，由分频器22输出1KHz方波信号由输出端E输出并输入控制及信息处理器3作时钟信号。实施例非门23、24采用市售74LS04型集成块制作。分频器20至22采用市售74LS90型集成块制作。本实用新型电源7采用自制的通用直流稳压电源制作，其输出+5V电压。所有的电阻R、电容C均采用市售通用器件制作。
本实用新型简要工作原理；先由天线1接收全球定位系统(GPS)的卫星转发的信号，经卫星信号传感及预处理器2对天线接收的信号进行预处理，并从中解算出GPS卫星所发布的导航电文，控制及信息处理器3控制卫星信号传感及预处理器2的工作状态、并从卫星信号传感及预处理器2获取其接收的信息、经信息处理后解算出定位信息、时间信息、导航信息等。并由显示器4把信息结果显示或通过通信接口将有关信息输入给监测设备。控制及信息处理器3依据精确的GPS时间信息，产生高精度的时统脉冲信号和时/频标准等信号。时统脉冲及其它不同频率的标准信号通过各输出端A、B、C、D、E输出。实现本实用新型目的。
本实用新型安装结构如下把本实用新型附图1至附图3中的电路除天线1、卫星信号传感及预外理器2外安装在一块长×宽为240×380毫米的印刷板上。然后把卫星信号传感及预处理器2及印刷板安装在长×宽×高为430×300×44毫米的机箱中，在机箱前面板上安装显示器4及电源开关，在后面板上安装天线输入插座、各输出端A、B、C、D、E电缆插座，还安装通信接口5的输出插座及交流电源输入插座，天线1一般使用时安装在室外，通过电缆线与机箱的天线1输入插座连接，组装成本实用新型。
权利要求1.一种由天线(1)、卫星信号传感及预处理器(2)、显示器(4)、通信接口(5)、电源(7)组成的多功能全球定位系统(GPS)的接收机，其特征在于还有控制及信息处理器(3)、时频综合器(6)组成，其中天线(1)的出端与卫星信号传感及予处理器(2)入端1脚连接，卫星信号传感及予处理器(2)的数据发送端2脚、数据接收端3脚、控制端4脚分别与控制及信息处理器(3)对应的各2、3、4脚连接，控制及信息处理器(3)出入端D0至D7脚通过8根数据总线分别与显示器(4)、通信接口(5)各出入端D0至D7脚并接、出端A0至A12脚其中A0、A1、A2脚通过地址总线分别与显示器(4)、通信接口(5)的各入端A0、A1及A0至A2脚并接、出端C0、C1脚通过控制总线分别与显示器(4)、通信接口(5)的入端C0、C1脚并接、出端1脚与脉冲信号输出端A端连接、入端5脚与时频综合器(6)的时钟输出1脚连接，时频综合器(6)的时种输出1脚还与输出端E并接、时钟输出2、3、4脚分别与输出端B、C、D连接，电源(7)输出+V电压分别与各级电源端连接。
2.根据权利要求1所述的多功能全球定位系统(GPS)的接收机，其特征在于控制及信息处理器(3)由微型计算机(8)、程序存贮器(9)、数据存贮器(10)、输入输出口(11)、地址译码器(12)、或门(25)至(29)组成，其中卫星信号传感及预处理器(2)的数据发送端2脚、数据接收端3脚、控制端4脚分别与微型计算机(8)的各2、3、4、脚连接，微型计算机(8)出入端D0至D7通过8根数据总线分别与程序存贮器(9)、数据存贮器(10)、输入输出口(11)、显示器(4)、通信接口(5)的各出入端D0至D7脚并接，微型计算机(8)出端A0至A12脚通过13根地址总线分别与程序存贮器(9)、数据存贮器(10)的入端A0至A12脚并接、其中A0、A1脚还通过地址总线与显示器(4)入端A0、A1脚并接、A0至A2脚还通过地址总线与通信接口(5)入端A0至A2脚并接，出端A13、A14脚通过2根地址线与地址译码器(12)的入端A13、A14脚连接、出端程序选通8脚与程序存贮器(9)入端1脚连接、出端读控制C0脚分别与数据存贮器(10)入端1脚、或门(25)、(27)、(28)入端1脚并接、出端写控制C1脚分别与或门(26)、(29)入端1脚并接、入端5脚与时频综合器(6)时钟输出1脚连接，地址译码器(12)译码出端1脚与数据存贮器(10)入端2脚连接、译码出端2脚与或门(25)入端2脚连接、译码出端3脚与或门(26)、(27)入端2脚并接、译码出端4脚与或门(28)、(29)入端2脚并接，或门(25)出端3脚与输入输出口(11)入端1脚连接、或门(26)、(27)各出端3脚分别与显示器(4)入端1、2脚连接，或门(28)、(29)各出端3脚分别与通信接口(5)入端1、2脚连接，微型计算机(8)、程序存贮器(9)、数据存贮器(10)、输入输出口(11)、地址译码器(12)、卫星信号传感及预处理器(2)、显示器(4)、通信接口(5)的各6脚与电源(7)输出+V电压端并接、各7脚与接地端并接。
3.根据权利要求1或2所述的多功能全球定位系统(GPS)的接收机，其特征在于时频综合器(6)由集成晶振(15)、集成鉴相器(16)、运算放大器(17)、集成压控振荡器(18)、分频器(19)至(22)、非门(23)、(24)组成，其中集成晶振(15)出端1脚与集成鉴相器(16)入端1脚、输出端C、电阻R1一端并接，集成鉴相器(16)出端2脚串接电阻R3、R4后与运算放大器(17)入端1脚连接，电容C1一端连接在电阻R3、R4之间、另一端与运算放大器(17)出端3脚连接，出端3脚还与集成压控振荡器(18)入端1脚、电阻R6一端并接，电阻R6另一端串接电阻R5后接地端、电阻R5、R6之间与运算放大器(17)入端2脚连接，集成压控振荡器(18)出端2脚一路与输出端B连接、另一路串接分频器(19)入出端1、3脚后与集成鉴相器(16)入端3脚连接，分频器(19)的2、4脚串接，电阻R1另一端一路串接电阻R2后与非门(24)出端2脚、分频器(20)入端1脚并接、另一路串接非门(23)后与非门(24)入端1脚连接，分频器(20)出端3脚依次串接分频器(21)、(22)的入出端1、3脚后与控制及信息处理器(3)入端5脚连接，分频器(20)、(21)、(22)的各2、4脚串接，分频器(21)出端3脚与输出端D并接、分频器(22)出端3脚与输出端E并接，集成晶振(15)、集成鉴相器(16)、运算放大器(17)、集成压控振荡器(18)、分频器(19至22)的各6脚与电源(7)输出电压+V端并接、各7脚与地端并接。
专利摘要本实用新型公开了一种多功能全球定位系统(GPS)的接收机，它由天线、卫星信号传感及预处理器、控制及信息处理器、显示器、通信接口、时频综合器、电源等部件组成。它能实现集定位、导航、精密授时、时/频标准等多种功能于一体，因此应用范围广泛。并本实用新型还具有集成化程度高，性能稳定可靠、精度高，体积小，成本低廉，制作简单，操作维护方便等特点，在通信、导航等多种场合具有推广应用价值。
文档编号H04B1/16GK2265636SQ9621707
公开日1997年10月22日 申请日期1996年7月11日 优先权日1996年7月11日
发明者冯海旗 申请人:电子工业部第五十四研究所