一種機車北斗衛星、gps雙模定位系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于鐵路通信技術領域，具體涉及一種機車北斗衛星、GPS雙模定位系統。
【背景技術】
[0002]目前機車安裝的機車綜合無線通信設備的衛星定位系統大多采用美國GPS，負責提供公用位置信息，其中時鐘信息作為設備的標準時鐘。
[0003]北斗導航系統是我國自主研發、獨立運行的全球衛星導航系統，從維護國家信息安全的角度出發，迫切需要研制北斗、GPS雙模的衛星定位系統，可以使定位更可靠，精度更高，為全路機車提供安全可靠的產品。
[0004]目前CIR上使用的衛星定位系統都是通過GPS模塊串口直接與主控單元串口相連，即GPS數據傳給主控單元，由主控單元進行后續經瑋度和時間的提取；前面板原始數據是GPS模塊直接發出，前面板公用數據由主控單元發出，電源上是96pin引腳5V取電，無電源冗余設計，具體結構參見圖1。這種系統架構就決定了定位系統的功能是為主控單元和原始數據口提供GPS模塊的原始數據信息、為主控單元到公用數據口提供通路。同時，也限制了雙模定位系統發送給主控的定位數據與既有定位單元定位數據的一致。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種機車北斗衛星、GPS雙模定位系統，解決了現有技術采用單一 GPS定位存在的問題，可以將CIR中的GPS衛星定位單元更換為GPS+BD2 (美國GPS+北斗2)雙模衛星定位單元。
[0006]本實用新型所采用的技術方案是:
[0007]機車北斗衛星、GPS雙模定位系統，其特征在于:
[0008]包括GPS+BD2雙模模塊、MCU微控制器AVR、主控單元和前面板；
[0009]GPS+BD2雙模模塊接入MCU微控制器AVR，MCU微控制器AVR接入主控單元；
[0010]MCU微控制器AVR接入前面板的原始數據端口和公用數據端口。
[0011]所述MCU微控制器AVR通過I擴5串口擴展芯片GM8125與4個串口連接，分別為:
[0012]主控串口，TTL電平，速率9600bps，格式8N1 ；
[0013]GPS+BD2雙模模塊串口，TTL電平，速率9600bps，格式8N1 ；
[0014]前面板原始數據串口，RS422電平，速率9600bps，格式8N1，采用SP2490芯片進行RS422與TTL的電平轉換；
[0015]前面板公用數據串口，RS422電平，速率9600bps，格式8N1，采用SP2490芯片進行RS422與TTL的電平轉換。
[0016]所述GPS+BD2雙模模塊為UM220和TD3020C雙模塊。
[0017]系統的電源方面采用96pin引腳12V和5V雙引電，冗余供電，與主控單元連接；
[0018]采用TI TPS5430電源芯片將12V轉為5V，采用Micrel Inc MIC37302電源芯片將5V轉為3.3V。
[0019]本實用新型具有以下優點:
[0020]本實用新型涉及的定位系統接收GPS和BD2兩個衛星系統的信號，從而可以利用兩個不同的衛星系統進行授時和定位，具有北斗衛星、GPS衛星雙套定位導航系統定位能力，具有更高的可靠性、穩定性、精確性，可以工作在單GPS定位、單BD2定位、GPS+BD2聯合定位三種工作模式下，便于進行模式切換和對比實驗，其中GPS+BD2聯合定位模式下最能保證授時、定位的準確性和連續性，是系統的默認運行模式。
[0021]可以預見，機車北斗衛星、GPS雙模定位系統將在鐵路安全監測系統中得到更加廣泛的應用；同時，單獨北斗衛星定位雖然在熱啟動定位時間上不及GPS定位快，但實際使用中也依舊能夠為機車提供準確、穩定的位置信息和時鐘信息，使用北斗衛星單獨定位依舊可以順利完成運輸任務。
【附圖說明】
[0022]圖1為既有衛星定位系統框圖。
[0023]圖2為本發明的雙模定位系統框圖。
[0024]圖3為本發明的數據流程圖。
[0025]圖4為電源部分電路圖。
[0026]圖5為MCU微控制器AVR電路圖。
[0027]圖6為GPS+BD2雙模模塊電路圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合【具體實施方式】對本實用新型進行詳細的說明。
[0029]本實用新型涉及的機車北斗衛星、GPS雙模定位系統，可以接收GPS和BD2兩個衛星系統的信號，從而利用兩個不同的衛星系統進行授時和定位，考慮到需要將GPS+BD2雙模模塊數據轉換為原來GPS模塊格式的數據，增加了一個MCU微控制器AVR，用來進行數據轉換。
[0030]系統具體包括GPS+BD2雙模模塊、MCU微控制器AVR、主控單元和前面板幾部分。GPS+BD2雙模模塊接入MCU微控制器AVR，MCU微控制器AVR接入主控單元；MCU微控制器AVR接入前面板的原始數據端口和公用數據端口。
[0031]所述MCU微控制器AVR通過I擴5串口擴展芯片GM8125與4個串口連接，分別為:
[0032]主控串口，TTL電平，速率9600bps，格式8N1 ；
[0033]GPS+BD2雙模模塊串口，TTL電平，速率9600bps，格式8N1 ；
[0034]前面板原始數據串口，RS422電平，速率9600bps，格式8N1，采用SP2490芯片進行RS422與TTL的電平轉換；
[0035]前面板公用數據串口，RS422電平，速率9600bps，格式8N1，采用SP2490芯片進行RS422與TTL的電平轉換。
[0036]所述GPS+BD2雙模模塊為UM220和TD3020C雙模塊。
[0037]系統的電源方面采用96pin引腳12V和5V雙引電，冗余供電，與主控單元連接，最大限度提供電源供給。采用TI TPS5430電源芯片將12V轉為5V，采用Micrel Inc MIC37302電源芯片將5V轉為3.3V。
[0038]上述機車北斗衛星、GPS雙模定位系統的具體定位方法，由以下步驟實現:
[0039]系統上電后，MCU微控制器AVR進行GPS+BD2雙模模塊的初始化任務；
[0040]主控單元經MCU微控制器AVR向GPS+BD2雙模模塊發送設置命令數據；
[0041 ] GPS+BD2雙模模塊向MCU微控制器AVR發送定位信息數據，經MCU微控制器AVR轉換的定位信息數據轉發至主控單元，未經MCU微控制器AVR轉換的定位信息數據轉發至前面板的原始數據端口；
[0042]來自主控單元的公用數據經MCU微控制器AVR直接轉發到前面板的公用數據端
□ O
[0043]系統通過Mode Select撥碼開關進行單GPS定位、單BD2定位、GPS+BD2聯合定位三種工作模式切換，便于進行模式切換和對比實驗。其中GPS+BD2聯合定位模式下最能保證授時、定位的準確性和連續性，是系統的默認運行模式。
[0044]MCU微控制器AVR每秒通過AVR升級口輸出轉發統計信息。
[0045]上述內容包括的信息交互參見圖3，具體包括:
[0046]①來自主控單元的公用數據處理
[0047]②轉發至主控單元的定位信息數據
[0048]③來自GPS+BD2雙模模塊的定位信息數據
[0049]④發向GPS+BD2雙模模塊的設置命令數據
[0050]⑤發向原始數據端口的定位信息數據
[0051]⑥發向公用數據端口的公用數據
[0052]⑦發向AVR升級口的轉發統計信息數據
[0053]所述MCU微控制器AVR進行的控制、管理:
[0054]1、控制I擴5串口擴展芯片GM8125芯片；
[0055]2、4位撥碼開關進行模式選擇；
[0056]3、GPS+BD2雙模模塊的RESET控制；
[0057]4、天線供電檢測輸入；
[0058]5、天線連接檢測輸入；
[0059]6、JTAG 程序燒錄；
[0060]7、AVR程序升級預留串口。
[0061]96pin連接器與主控連接，包括:
[0062]1、串口，TTL 電平，速率 9600bps，格式 8N1 ；
[0063]2、定位單元電源檢測；
[0064]3、天線連接檢測；
[0065]4、定位單元復位信號。
[0066]本實用新型的內容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術方案采取的任何等效的變換，均為本實用新型的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種機車北斗衛星、GPS雙模定位系統，其特征在于: 包括GPS+BD2雙模模塊、MCU微控制器AVR、主控單元和前面板； GPS+BD2雙模模塊接入MCU微控制器AVR，MCU微控制器AVR接入主控單元； MCU微控制器AVR接入前面板的原始數據端口和公用數據端口。2.根據權利要求1所述的一種機車北斗衛星、GPS雙模定位系統，其特征在于: 所述MCU微控制器AVR通過I擴5串口擴展芯片GM8125與4個串口連接，分別為: 主控串P，TTL電平，速率9600bps，格式8N1 ； GPS+BD2雙模模塊串口，TTL電平，速率9600bps，格式8N1 ； 前面板原始數據串口，RS422電平，速率9600bps，格式8N1，采用SP2490芯片進行RS422與TTL的電平轉換； 前面板公用數據串口，RS422電平，速率9600bps，格式8N1，采用SP2490芯片進行RS422與TTL的電平轉換。3.根據權利要求2所述的一種機車北斗衛星、GPS雙模定位系統，其特征在于: 所述GPS+BD2雙模模塊為UM220和TD3020C雙模塊。4.根據權利要求3所述的一種機車北斗衛星、GPS雙模定位系統，其特征在于: 系統的電源方面采用96pin引腳12V和5V雙引電，冗余供電，與主控單元連接； 采用TI TPS5430電源芯片將12V轉為5V，采用Micrel Inc MIC37302電源芯片將5V轉為3.3Vo
【專利摘要】本實用新型涉及一種機車北斗衛星、GPS雙模定位系統。CIR使用的衛星定位系統通過GPS模塊串口直接與主控單元相連，限制了雙模定位系統發送給主控的定位數據與既有定位單元定位數據的一致。本實用新型中，MCU微控制器AVR進行GPS+BD2雙模模塊的初始化；主控單元經MCU微控制器AVR向GPS+BD2雙模模塊發送設置命令數據；GPS+BD2雙模模塊向MCU微控制器AVR發送定位信息數據，經轉換的轉發至主控單元，未經轉換的轉發至前面板的原始數據端口；主控單元的公用數據直接轉發到前面板的公用數據端口。本實用新型具有北斗衛星、GPS衛星雙套定位導航系統定位能力，可靠性、穩定性、精確性更高，可工作在單GPS定位、單BD2定位、GPS+BD2聯合定位三種工作模式下，便于進行模式切換和對比實驗。
【IPC分類】G01S19/33
【公開號】CN204832526
【申請號】CN201520524765
【發明人】李慶, 王丹, 蹇峽, 李黎, 路長平, 羅文 , 王鵬
【申請人】中鐵第一勘察設計院集團有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月20日