专利名称：小型定位、通讯一体化控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种小型定位、通讯一体化控制器，可与现有具备RS232串行通讯接口的通讯设备相连，用于提供车辆定位信息，属于通讯设备技术领域。
背景技术：
全球卫星定位系统(GPS)定位装置包括全球卫星定位系统接收模块(GPS接收模块)、全球卫星定位系统接收天线(GPS天线)、控制器、系统接口。
GPS接收机捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。
静态定位中，GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变，接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，利用GPS卫星在轨的已知位置，解算出接收机天线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体，如航行中的船舰，空中的飞机，行走的车辆等。车辆上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动，接收机用GPS信号实时地测得运动车辆的状态参数即瞬间三维位置和三维速度。
目前，市场上的车载GPS定位设备大都采用分体的结构设计，即控制器和GPS接收机以及GPS天线分开连接，这样的设计方法导致设备体积较大，数据传输线长，GPS信号衰减较大，在信号噪声较大的环境下使用影响到定位的精度。同时由于设备外接的连接线较多，也导致了设备在安装上的不方便和快捷。

发明内容
本实用新型的目的是发明一种设备体积较小，数据传输线短，GPS信号不易衰减，设备外接连接线少的小型定位、通讯一体化控制器。
为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种小型定位、通讯一体化控制器，其特点在于，它由GPS接收机、GPS天线、封闭式的外壳、数据线和电源线、电路板及相关软件组成，电路板置于封闭式的外壳的底部，电路板的一端与数据线和电源线连接，电路板的上面置有GPS接收机并相互连接，GPS天线置于GPS接收机上面并相互连接。
所述电路板由MCU控制器、电源模块、接口模块、看门狗组成。
GPS接收机通过GPS天线接收到卫星信号后，经过解译获得车辆位置信息，然后通过电路板上的MCU控制器，通过GPS实现系统的同步，再按照预先设定的发送时序，通过接口模块的RS-232数据接口经过已有的通讯模块发送车辆位置信息。它不仅可以获取当前车辆位置的坐标资料，而且可与现有通讯设备相连接从而使之既具有定位功能又能达到对追踪目标的监控、追踪、救援等目的。
本实用新型将GPS天线、GPS接收机和MCU控制器一体化设计，通过内置的GPS天线，接收定位卫星的导航电文，由于天线和接收机之间的连接线大大的缩短，使得信号的衰减降到最小，同时减小了信号在传输过程中所带来的干扰，为设备在信号不理想的环境下使用创造了条件。
本实用新型采用高稳定性的电源模块，为设备提供稳定的电源，提高设备的抗干扰性。
采用看门狗的设计，一是能够提高设备的稳定性，二是可以利用看门狗内部的EEPROM，来存储设备的原始信息，便于设备的维修。
外壳采用高分子的工程塑料，通过一次注塑成型，具有良好的密封性能，保证了设备在雨天的使用，同时也增加了设备的使用寿命。
本实用新型的优点是1.采用了一体化的技术，使得GPS接收机和GPS天线以及控制器三合一，实现了设备的小型化，减少了设备的外接连线，提高了设备的抗干扰能力；2.具有GPS定位功能，能够准确地获得经纬度、时间、速度等信息；3.远程实时跟踪车辆的位置，本装置按一定时间间隔，自动通过连接的通讯设备向监控中心或其他安装有接收装置的地方发送车辆的位置信息；4.提供系统接口，可以与现有车载通讯设备进行互连；5.可远程动态更改产品参数，以适应不同的控制需求；
6.采用看门狗设计，增强设备的稳定性；7.采用封闭外壳，可防雨防水，延长产品的使用寿命。


图1为小型定位、通讯一体化控制器结构示意图；图2为小型定位、通讯一体化控制器电路板原理图；图3为小型定位、通讯一体化控制器程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例如图1所示，为小型定位、通讯一体化控制器结构示意图，由GPS接收机1、GPS天线2、封闭式的外壳7、数据线和电源线8、电路板9及相关软件组成，电路板9置于封闭式的外壳7的底部，电路板9的一端与数据线和电源线8连接，电路板9的上面置有GPS接收机1并相互连接，GPS天线2置于GPS接收机1上面并相互连接。
如图2所示，为小型定位、通讯一体化控制器电路板原理图，电路板9由MCU控制器3、电源模块4、接口模块5、看门狗6组成，GPS接收机1的第11、12端与MCU控制器3第4、5端相互连接，第15端与接口模块5的第9端连接，第3端与GPS天线2连接，MCU控制器3的第11、13端与接口模块5的第9、10端相互连接，接口模块5的第7、8端与外围的通讯模块相互连接，看门狗6的CS、SDO、RST、SCLK、SDI端分别与MCU控制器3的CS、SDO、RST、SCLK、SDI端连接，电源模块4的5V端分别与GPS接收机1、MCU控制器3、接口模块5和看门狗6的5V端连接。
MCU控制器3既有数据的处理又有开关量的控制，同时对数据的处理速度有较高的要求，所以选用8位的MCS-51系列单片机，MCS-51单片机内部含有一个功能很强的8位处理器，它有算术逻辑运算、布尔处理、控制和工作寄存功能。内部通过三总线即数据线、地址线、控制线方式连接。
在芯片的选用上，因为外围的设备较少，但通讯的要求较多，同时对数据处理的速度要求较高，所以采用主频位24MHZ、且片内带有1K的RAM和64K的ROM的双串口高速单片微处理器。
W77LE58芯片是最新生产的与MCS-51系列完全兼容的微处理器。采用PLCC44的标准封装，同时提供MCS-51系列单片机的所有功能，GPS接收机1为RS-232串行接口，由于采用了双串口的设计，使得系统的通讯口由原先的一个增加到两个，增强了系统的实时处理能力，具有很高的性价比。
GPS接收机1采用JUPITER的GPS-OEM模块作为GPS信息接收设备，它具有变频、标频、传输、信息处理和存储功能，在完成系统内部自检后，它将自动接收来自天线的GPS射频信号，经过信号的变频、放大、相关、混频于晶体管逻辑(TTL)转换等一系列的处理过程，完成并行通道对其视界内几何位置最佳的数颗卫星的连续跟踪，测量出信号从卫星到接收天线的传播时间，解释出GPS卫星所发出的导航电文，最后输出串行数据。输出的数据格式采用美国国家海洋电子协会制定的NAME-0183通信标准格式。它与通讯接口转换模块相连，以异步通信的工作方式将数据传送到主控单元。
GPS接收机的性能如下1、无差分GPS时，定位误差小于15米(SA OFF)；2、使用差分GPS时，定位误差小于5米；3、速度测量误差小于0.2m/s；4、并行12通道，可以快速捕获卫星，无静态漂移；5、提供载波相位输出，自动检测天线状态；6、提供1PPS标准时钟、10KHZ频率输出；7、体积最小(71×41×11毫米)。
动态性能1、速度950米/秒；2、加速度9g；3、捕获时间(测试温度-30-+85℃)；TTFF典型温启动15秒，典型初始化启动45秒；TTFF典型冷启动120秒；TTFF典型重捕获时间2.0秒；GPS-OEM模块的输入输出语句均按照异步通讯的协议，数据格式设定位8个数据位、一个起始位、一个停止位、无奇偶校验，波特率默认为9600。其中NAME-0183输出数据采用ASCII字符码，其内容包括经度、纬度、速度、时间、日期、航向等众多信息。
电源模块4采用DC-DC模块(MIC4574)，输入电源电压范围为7～30V，输出电源电压为5V，内部采用开关电源，内含平滑滤波，电源纹波较小，适合单片机系统使用。
接口模块5采用MAX3232芯片，实现通讯接口电平的转换，由RS232转换到TTL或由TTL转换到RS232，此芯片可同时进行两路信号的转换。
看门狗6采用MAX25045，片内带有EEPROM，可作为固定信息的存储空间，同时具有看门狗功能，可防止程序发生死机的故障，增强系统的可靠性。
如图3所示，为小型定位、通讯一体化控制器程序流程图，开机后CPU进行初始化，延时1秒后开始读EEPROM程序并对数字进行校验，如果校验不正确，则通过接受处理中心数据重新设置直到正确后GPS接收机1通过GPS天线2接收卫星信号，通过RS-232串行接口向MCU控制器3提供当前时间、经纬度、定位状态、运动方向、速度等信息；MCU控制器3接收该信息并经过处理后暂存于其存储器之中，按照TDMA的方式，通过系统接口中的RS-232串行线向与之连接的外部通讯设备传送远程监控车辆的经纬度、定位状态、运动方向、速度等编码信息，而该通讯设备则将该信息发送给监控中心或其他特定的接收场所。同样的道理，从监控中心或其他特定的接收场所发送来的命令信息，由通讯设备接收，反复进行循环。
权利要求1.一种小型定位、通讯一体化控制器，其特征在于，它由GPS接收机(1)、GPS天线(2)、封闭式的外壳(7)、数据线和电源线(8)、电路板(9)及相关软件组成，电路板(9)置于封闭式的外壳(7)的底部，电路板(9)的一端与数据线和电源线(8)连接，电路板(9)的上面置有GPS接收机(1)并相互连接，GPS天线(2)置于GPS接收机(1)上面并相互连接。
2.根据权利要求1所述的小型定位、通讯一体化控制器，其特征在于，所述电路板(9)由MCU控制器(3)、电源模块(4)、接口模块(5)、看门狗(6)组成，GPS接收机(1)的第11、12端与MCU控制器(3)的第4、5端相互连接，第15端与接口模块(5)的第9端连接，第3端与GPS天线(2)连接，MCU控制器(3)的第11、13端与接口模块(5)的第9、10端相互连接，接口模块(5)的第7、8端与外围的通讯模块相互连接，看门狗(6)的CS、SDO、RST、SCLK、SDI端分别与MCU控制器(3)的CS、SDO、RST、SCLK、SDI端连接，电源模块(4)的5V端分别与GPS接收机(1)、MCU控制器(3)、接口模块(5)和看门狗(6)的5V端连接。
3.根据权利要求1所述的小型定位、通讯一体化控制器，其特征在于，所述GPS接收机(1)为RS-232串行接口。
专利摘要本实用新型涉及一种小型定位、通讯一体化控制器，其特征在于，它由GPS接收机、GPS天线、封闭式的外壳、数据线和电源线、电路板及相关软件组成，电路板置于封闭式的外壳的底部，电路板的一端与数据线和电源线连接，电路板的上面置有GPS接收机并相互连接，GPS天线置于GPS接收机上面并相互连接。本实用新型的优点是采用了一体化的技术，使得GPS接收机和GPS天线以及控制器三合一，实现了设备的小型化，减少了设备的外接连线，提高了设备的抗干扰能力。
文档编号G01S5/02GK2650147SQ03210048
公开日2004年10月20日 申请日期2003年8月26日 优先权日2003年8月26日
发明者魏靓, 袁征, 魏宇, 陈友康, 王能良 申请人:上海三吉电子工程有限公司