一種多功能定位通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種多功能定位通信系統(tǒng)，其特征在于，包括用于確定所述系統(tǒng)的定位相關(guān)信息的北斗/GPS雙模定位裝置、用于在GSM覆蓋范圍內(nèi)將所述定位相關(guān)信息向外傳輸?shù)腉SM通信裝置、用于在射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)將所述定位相關(guān)信息向外傳輸?shù)挠性碦FID裝置、用于對(duì)所述定位相關(guān)信息進(jìn)行處理的ARM處理裝置、以及用于為所述系統(tǒng)供電的電源裝置，所述ARM處理裝置的輸入端分別與所述北斗/GPS雙模定位裝置和所述有源RFID裝置相互連接，所述ARM處理裝置的輸出端分別與所述GSM通信裝置和所述有源RFID裝置相互連接，該系統(tǒng)能夠?qū)ξ锲钒ㄎ恢脜?shù)的位置相關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄、存儲(chǔ)和傳輸。
【專利說(shuō)明】一種多功能定位通信系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種定位通信系統(tǒng)，特別涉及一種多功能定位通信系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的定位通信系統(tǒng)，一般都是基于GPS或者北斗的定位通信系統(tǒng)，這種定位通信系統(tǒng)功能比較單一，不能滿足日益增長(zhǎng)的定位通信需求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的主要目的是提供一種結(jié)合了北斗/GPS、GSM和RFID技術(shù)的綜合性的多功能定位通信系統(tǒng)。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出了一種多功能定位通信系統(tǒng)，其特征在于，包括用于確定所述系統(tǒng)的定位相關(guān)信息的北斗/GPS雙模定位裝置、用于在GSM覆蓋范圍內(nèi)將所述定位相關(guān)信息向外傳輸?shù)腉SM通信裝置、用于在射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)將所述定位相關(guān)信息向外傳輸?shù)挠性碦FID裝置、用于對(duì)所述定位相關(guān)信息進(jìn)行處理的ARM處理裝置、以及用于為所述系統(tǒng)供電的電源裝置，所述ARM處理裝置的輸入端分別與所述北斗/GPS雙模定位裝置和所述有源RFID裝置相互連接，所述ARM處理裝置的輸出端分別與所述GSM通信裝置和所述有源RFID裝置相互連接。
[0005]所述北斗/GPS雙模定位裝置包括用于接收衛(wèi)星射頻信號(hào)并將其變換為中頻信號(hào)的RF前端單元、用于對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的基帶處理單元、以及用于從解調(diào)后的中頻信號(hào)中解算出所述定位相關(guān)信息的應(yīng)用處理單元，所述RF前端單元包括定位天線、放大器和濾波器，所述定位天線為雙波束圓極化天線，所述應(yīng)用處理單元將包括位置、速度和時(shí)間的所述定位相關(guān)信息傳入所述ARM處理裝置。
[0006]所述北斗/GPS雙模定位裝置還包括用于選擇工作在GPS模式、或北斗2代模式、或GPS/北斗2代混合模式的工作模式選擇單元。
[0007]所述GSM通信裝置包括用于在有GSM覆蓋時(shí)接收所述ARM處理裝置輸出的所述定位相關(guān)信息的第一接收單元、用于選擇根據(jù)移動(dòng)距離或根據(jù)時(shí)間發(fā)送所述定位相關(guān)信息的上傳頻率選擇單元、以及用于將所述定位相關(guān)信息向服務(wù)器傳輸?shù)牡谝粋鬏攩卧?，所述第一傳輸單元包括第一天線。
[0008]所述有源RFID裝置包括與解讀器射頻通信的有源RFID標(biāo)簽，所述有源RFID標(biāo)簽包括用于在有射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)接收所述ARM處理裝置輸出的所述定位相關(guān)信息的第二接收單元、用于將所述定位相關(guān)信息通過(guò)所述解讀器向服務(wù)器傳輸并接收服務(wù)器發(fā)送的經(jīng)所述解讀器傳入的控制信號(hào)的第二傳輸單元、所述第二傳輸單元包括第二天線，所述第二傳輸單元接收的包括修改所述系統(tǒng)的ID及對(duì)應(yīng)的服務(wù)器IP地址和端口號(hào)的所述控制信號(hào)通過(guò)所述第二接收單元傳入所述ARM處理裝置。
[0009]所述ARM處理裝置包括接收所述北斗/GPS雙模定位裝置傳入的所述定位相關(guān)信息的第三接收單元、用于在沒有GSM和射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)存儲(chǔ)所述定位相關(guān)信息的存儲(chǔ)單元、用于在有GSM覆蓋時(shí)將所述定位相關(guān)信息傳入所述GSM通信裝置的第一控制單元、用于在有射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)將所述定位相關(guān)信息傳入所述有源RFID裝置的第二控制單元、以及用于接收所述有源RFID裝置傳入的包括修改所述系統(tǒng)的ID及對(duì)應(yīng)的服務(wù)器IP地址和端口號(hào)的控制信號(hào)的第三控制單元。
[0010]所述ARM處理裝置還包括用于選擇主動(dòng)定位模式或被動(dòng)定位模式的定位模式選擇單元，所述ARM處理裝置在主動(dòng)定位模式下在非休眠狀態(tài)時(shí)實(shí)時(shí)接收所述定位相關(guān)信息并在休眠狀態(tài)時(shí)停止接收所述定位相關(guān)信息，所述ARM處理裝置在被動(dòng)定位模式下時(shí)強(qiáng)制將所述系統(tǒng)從休眠狀態(tài)喚醒進(jìn)入非休眠狀態(tài)，并在非休眠狀態(tài)下實(shí)時(shí)接收所述定位相關(guān)信肩、O
[0011]所述電源裝置分別與所述北斗/GPS雙模定位裝置、GSM通信裝置、有源RFID裝置和ARM處理裝置相連，所述電源裝置包括充電電池、以及在所述充電電池電量較低時(shí)報(bào)警的報(bào)警裝置，所述充電電池上設(shè)有與外置于所述系統(tǒng)的充電電路相連接充電用的電池觸點(diǎn)。
[0012]所述系統(tǒng)包覆在外殼內(nèi)，所述外殼內(nèi)還設(shè)有回路形式并定時(shí)巡檢的防拆系統(tǒng)電路，所述防拆系統(tǒng)電路在回路損壞時(shí)將異常信息傳入所述ARM處理裝置，所述外殼采用能屏蔽干擾源的屏蔽罩結(jié)構(gòu)。
[0013]所述外殼內(nèi)部的集成電路結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)為上、中、下三層，其中，中層的尺寸最大為50mmX 35mmX 4mm,上層和下層尺寸最大為50mmX 30mmX 4mm。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型的多功能定位通信系統(tǒng)采用了北斗/GPS多模綜合定位技術(shù)并通過(guò)GSM和有源RFID實(shí)現(xiàn)通信功能，能夠?qū)ξ锲?例如汽車)包括位置參數(shù)的位置相關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄、存儲(chǔ)和傳輸，也方便在后臺(tái)服務(wù)器上進(jìn)行顯示和查詢，可以應(yīng)用于例如對(duì)物品(特別是危險(xiǎn)品，例如輻射源)管理提供實(shí)時(shí)的監(jiān)控。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]為了更清楚的說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是本實(shí)用新型的多功能定位通信系統(tǒng)的外殼結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的多功能定位通信系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是定位天線的輻射方向圖；
[0019]圖4是有源RFID裝置的第二天線的輻射方向圖
[0020]圖5是相互干擾控制圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，不是全部的實(shí)施例，基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0022]如圖1-5，本實(shí)用新型提供了一種多功能定位通信系統(tǒng)，包括用于確定所述系統(tǒng)的定位相關(guān)信息的北斗/GPS雙模定位裝置、用于在GSM覆蓋范圍內(nèi)將所述定位相關(guān)信息向外傳輸?shù)腉SM通信裝置、用于在射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)將所述定位相關(guān)信息向外傳輸?shù)挠性碦FID裝置、用于對(duì)所述定位相關(guān)信息進(jìn)行處理的ARM處理裝置、以及用于為所述系統(tǒng)供電的電源裝置，所述ARM處理裝置的輸入端分別與所述北斗/GPS雙模定位裝置和所述有源RFID裝置相互連接，所述ARM處理裝置的輸出端分別與所述GSM通信裝置和所述有源RFID裝置相互連接。
[0023]這里，由于采用了北斗/GPS多模綜合定位技術(shù)并通過(guò)GSM和有源RFID實(shí)現(xiàn)通信功能，能夠?qū)ξ锲?例如汽車)包括位置參數(shù)的位置相關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄、存儲(chǔ)和傳輸，也方便在后臺(tái)服務(wù)器上進(jìn)行顯示和查詢，可以應(yīng)用于例如對(duì)物品(特別是危險(xiǎn)品，例如輻射源)管理提供實(shí)時(shí)的監(jiān)控。
[0024]所述北斗/GPS雙模定位裝置包括用于接收衛(wèi)星射頻信號(hào)并將其變換為中頻信號(hào)的RF前端單元、用于對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的基帶處理單元、以及用于從解調(diào)后的中頻信號(hào)中解算出所述定位相關(guān)信息的應(yīng)用處理單元，所述RF前端單元包括定位天線、放大器和濾波器，所述定位天線為雙波束圓極化天線，所述應(yīng)用處理單元將包括位置、速度和時(shí)間的所述定位相關(guān)信息傳入所述ARM處理裝置。
[0025]這里，通過(guò)定位天線、放大器和濾波器構(gòu)成的RF前端單元能夠接收衛(wèi)星射頻信號(hào)并將其變換為中頻信號(hào)，隨后通過(guò)基帶處理單元實(shí)現(xiàn)解調(diào)，并通過(guò)應(yīng)用處理單元解算出所述定位相關(guān)信息，從而實(shí)現(xiàn)定位功能。
[0026]所述北斗/GPS雙模定位裝置還包括用于選擇工作在GPS模式、或北斗2代模式、或GPS/北斗2代混合模式的工作模式選擇單元。
[0027]這里，工作模式選擇單元能夠選擇北斗/GPS雙模定位裝置工作在哪一模式下，例如GPS模式、或北斗2代模式、或GPS/北斗2代混合模式這三種模式之一，只要能夠?qū)崿F(xiàn)定位功能即可。
[0028]所述GSM通信裝置包括用于在有GSM覆蓋時(shí)接收所述ARM處理裝置輸出的所述定位相關(guān)信息的第一接收單元、用于選擇根據(jù)移動(dòng)距離或根據(jù)時(shí)間發(fā)送所述定位相關(guān)信息的上傳頻率選擇單元、以及用于將所述定位相關(guān)信息向服務(wù)器傳輸?shù)牡谝粋鬏攩卧龅谝粋鬏攩呜０ǖ谝惶炀€。
[0029]這里，GSM通信裝置通過(guò)第一接收單元、上傳頻率選擇單元和第一傳輸單元能夠?qū)⒔邮盏亩ㄎ幌嚓P(guān)信息傳輸給服務(wù)器，從而在GSM覆蓋的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)定位信息的實(shí)時(shí)傳輸。
[0030]所述有源RFID裝置包括與解讀器射頻通信的有源RFID標(biāo)簽，所述有源RFID標(biāo)簽包括用于在有射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)接收所述ARM處理裝置輸出的所述定位相關(guān)信息的第二接收單元、用于將所述定位相關(guān)信息通過(guò)所述解讀器向服務(wù)器傳輸并接收服務(wù)器發(fā)送的經(jīng)所述解讀器傳入的控制信號(hào)的第二傳輸單元、所述第二傳輸單元包括第二天線，所述第二傳輸單元接收的包括修改所述系統(tǒng)的ID及對(duì)應(yīng)的服務(wù)器IP地址和端口號(hào)的所述控制信號(hào)通過(guò)所述第二接收單元傳入所述ARM處理裝置。
[0031]這里，有源RFID裝置通過(guò)有源RFID標(biāo)簽和解讀器，能夠在射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)將定位信息傳輸給服務(wù)器，從而在射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)定位信息的實(shí)時(shí)傳輸。而第二傳輸單元還能夠接收修改所述系統(tǒng)的ID及對(duì)應(yīng)的服務(wù)器IP地址和端口號(hào)的所述控制信號(hào)，并通過(guò)ARM處理裝置對(duì)系統(tǒng)的ID及對(duì)應(yīng)的服務(wù)器IP地址和端口號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)修改。
[0032]所述ARM處理裝置包括接收所述北斗/GPS雙模定位裝置傳入的所述定位相關(guān)信息的第三接收單元、用于在沒有GSM和射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)存儲(chǔ)所述定位相關(guān)信息的存儲(chǔ)單元、用于在有GSM覆蓋時(shí)將所述定位相關(guān)信息傳入所述GSM通信裝置的第一控制單元、用于在有射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)將所述定位相關(guān)信息傳入所述有源RFID裝置的第二控制單元、以及用于接收所述有源RFID裝置傳入的包括修改所述系統(tǒng)的ID及對(duì)應(yīng)的服務(wù)器IP地址和端口號(hào)的控制信號(hào)的第三控制單元。
[0033]這里，ARM處理裝置能夠接收相應(yīng)的定位信息并在沒有GSM和射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)對(duì)定位信息進(jìn)行存儲(chǔ)，在有射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)將所述定位相關(guān)信息傳入所述有源RFID裝置并通過(guò)射頻的方式向外傳輸，在有GSM覆蓋時(shí)將所述定位相關(guān)信息傳入所述GSM通信裝置并通過(guò)GSM的方式向外傳輸。
[0034]所述ARM處理裝置還包括用于選擇主動(dòng)定位模式或被動(dòng)定位模式的定位模式選擇單元，所述ARM處理裝置在主動(dòng)定位模式下在非休眠狀態(tài)時(shí)實(shí)時(shí)接收所述定位相關(guān)信息并在休眠狀態(tài)時(shí)停止接收所述定位相關(guān)信息，所述ARM處理裝置在被動(dòng)定位模式下時(shí)強(qiáng)制將所述系統(tǒng)從休眠狀態(tài)喚醒進(jìn)入非休眠狀態(tài)，并在非休眠狀態(tài)下實(shí)時(shí)接收所述定位相關(guān)信肩、O
[0035]這里，ARM處理裝置的定位模式選擇單元能夠選擇主動(dòng)定位模式或被動(dòng)定位模式兩種定位模式，并在主動(dòng)定位模式下在非休眠狀態(tài)時(shí)實(shí)時(shí)接收所述定位相關(guān)信息，在休眠狀態(tài)時(shí)停止接收所述定位相關(guān)信息；此外，在被動(dòng)定位模式下時(shí)強(qiáng)制將所述系統(tǒng)從休眠狀態(tài)喚醒進(jìn)入非休眠狀態(tài)，并在非休眠狀態(tài)下實(shí)時(shí)接收所述定位相關(guān)信息，這兩種定位模式可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行靈活選擇。
[0036]所述電源裝置分別與所述北斗/GPS雙模定位裝置、GSM通信裝置、有源RFID裝置和ARM處理裝置相連，所述電源裝置包括充電電池、以及在所述充電電池電量較低時(shí)報(bào)警的報(bào)警裝置，所述充電電池上設(shè)有與外置于所述系統(tǒng)的充電電路相連接充電用的電池觸點(diǎn)。
[0037]這里，通過(guò)充電電池的電池觸點(diǎn)可以對(duì)例如處于野外的系統(tǒng)進(jìn)行充電,在電池電量較低時(shí)通過(guò)報(bào)警裝置報(bào)警，從而便于對(duì)其進(jìn)行管理。
[0038]所述系統(tǒng)包覆在外殼內(nèi)，所述外殼內(nèi)還設(shè)有回路形式并定時(shí)巡檢的防拆系統(tǒng)電路，所述防拆系統(tǒng)電路在回路損壞時(shí)將異常信息傳入所述ARM處理裝置，所述外殼采用能屏蔽干擾源的屏蔽罩結(jié)構(gòu)。
[0039]所述外殼內(nèi)部的集成電路結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)為上、中、下三層，其中，中層的尺寸最大為50mm(長(zhǎng)度)X35mm(寬度)X4mm(高度)，上層和下層尺寸最大為50mm(長(zhǎng)度)X 30mm (寬度)X 4mm (高度)。
[0040]這里，通過(guò)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的外殼，可以在足夠小的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)北斗/GPS、GSM/GPRS, RFID及各自天線的組合，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊。
[0041]本實(shí)用新型的多功能定位通信系統(tǒng)的各個(gè)裝置分別介紹如下:
[0042]1、北斗/GPS雙模定位裝置
[0043]北斗/GPS雙模衛(wèi)星定位，可以靈活配置信號(hào)處理通道工作于GPS模式或北斗2代模式或GPS/北斗2代混合模式，且能實(shí)現(xiàn)雙模捕獲、雙模跟蹤，更加智能化集成化。主要功能是實(shí)施接收北斗2代和GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，提取原始觀測(cè)量，并解調(diào)數(shù)據(jù)，通過(guò)衛(wèi)星電文分析及數(shù)據(jù)處理。主要包含RF前端單元、基帶處理單元和應(yīng)用處理單元。
[0044]RF前端單元包含了從定位天線到基帶處理單元之間的所有部件，其主要功能是將定位衛(wèi)星射頻信號(hào)變換為基帶處理單元工作范圍內(nèi)的中頻信號(hào)，盡可能抑制多徑干擾和帶外干擾，同時(shí)將信噪提高到基帶處理單元可以工作的電平，并提供一定的信號(hào)變化動(dòng)態(tài)范圍，RF前端單元中前置放大器將直接影響接收信號(hào)的信噪比，一般采用噪聲系數(shù)小、增益高和動(dòng)態(tài)范圍大的放大器。其中為了滿足多方位能與定位衛(wèi)星通信，定位天線特采用一種雙波束圓極化天線技術(shù)來(lái)保證。
[0045]基帶處理單元是北斗/GPS雙模定位裝置的核心，主要功能是從多址信號(hào)中分離識(shí)別多衛(wèi)星信號(hào)，對(duì)擴(kuò)頻衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)，在恢復(fù)信噪比的基礎(chǔ)上解調(diào)載波，消除頻率偏移(包括多普勒頻移等)的影響，恢復(fù)基帶信號(hào)；最后將相關(guān)解擴(kuò)、解調(diào)處理的歷元時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的碼狀態(tài)、載波及相位狀態(tài)形成原始觀測(cè)量，與定位數(shù)據(jù)一起傳送給應(yīng)用處理單
J Li ο
[0046]應(yīng)用處理單元對(duì)基帶處理單元提供實(shí)時(shí)控制，并對(duì)其輸出作進(jìn)一步的處理，解算出位置、速度、時(shí)間(PVT)和其他信息以滿足各種應(yīng)用的要求。
[0047]這里，北斗/GPS雙模定位裝置相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)介紹如下:
[0048]工作頻率GPS L1:1575±2MHz (這里，一般的GPS可以接收LI L2兩個(gè)波段信號(hào)，民用GPS如車載導(dǎo)航儀，行駛記錄儀等，只接收LI波段信號(hào))；BD2B1:1561 ±2MHz (這里，一般的北斗2代，也即BD2，可以接收B1、B2、B3三個(gè)頻點(diǎn)的信號(hào)，其中BI頻點(diǎn)經(jīng)常用于民用領(lǐng)域)；
[0049]天線極化方式:右旋圓極化(這里，衛(wèi)星接收天線的極化方式有兩類:一種是線極化，一種是圓極化。其中在線極化方式下又分為水平極化和垂直極化；在圓極化方式下又分左旋圓極化和右旋圓極化，因?yàn)榫€極化波在穿過(guò)大氣層時(shí)可能有極化面旋轉(zhuǎn)，而且接收天線必須調(diào)整極化角，而圓極化就不會(huì)有這些問(wèn)題，所以早期衛(wèi)星通信一般都用圓極化)
[0050]LNA 增益:26±2dB (也即 Low Noise Amplifier,低噪聲放大器)
[0051]噪聲系數(shù):2dB
[0052]輸出阻抗:50 Ω
[0053]跟蹤靈敏度:-l65dBm
[0054]捕獲靈敏度:-148dBm(這里，GPS的靈敏度指標(biāo)包括多個(gè)場(chǎng)景下的指標(biāo)，分別為:跟蹤靈敏度、捕獲靈敏度、初始啟動(dòng)靈敏度)
[0055]水平精度:5m
[0056]速度精度:0.1m/s
[0057]冷啟動(dòng)時(shí)間:38s
[0058]熱啟動(dòng)時(shí)間:1s (這里,GPS —般支持冷啟動(dòng)(Cold start)和熱啟動(dòng)(Hot start)兩種模式)
[0059]重捕獲時(shí)間:1s
[0060]工作電流:20mA@3.3V
[0061]2、GSM通信裝置
[0062]GSM通信裝置相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)介紹如下:
[0063]工作頻率:GSM1800 MHz
[0064]天線方向圖:方位面全向(這里，所謂天線方向圖，是指在離天線一定距離處，輻射場(chǎng)的相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)(歸一化模值)隨方向變化的圖形，通常采用通過(guò)天線最大輻射方向上的兩個(gè)相互垂直的平面方向圖來(lái)表示，天線方向圖是衡量天線性能的重要圖形，可以從天線方向圖中觀察到天線的各項(xiàng)參數(shù)。)
[0065]天線增益< 3dBi (這里，天線增益是用來(lái)衡量天線朝一個(gè)特定方向收發(fā)信號(hào)的能力，它是選擇基站天線最重要的參數(shù)之一，DBi是相對(duì)于點(diǎn)源天線的增益，在各方向的輻射是均勻的)
[0066]天線阻抗:50Ω (這里，天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值)
[0067]發(fā)射功率:30dBm
[0068]功能:信息傳輸
[0069]靈敏度:優(yōu)于-104dBm
[0070]工作電壓:3.3V
[0071]3、有源 RFID 裝置:
[0072]在射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)使用RFID向服務(wù)器傳送信息、輔助出入庫(kù)操作、修改系統(tǒng)的參數(shù)(系統(tǒng)ID，服務(wù)器的IP地址，端口號(hào))。有源RFID電子標(biāo)簽由控制電路、射頻電路及天線和和電池組成。有源電子標(biāo)簽又稱主動(dòng)標(biāo)簽，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的工作范圍后，電子標(biāo)簽主動(dòng)地將存儲(chǔ)的身份識(shí)別碼(UID)以電磁波的形式傳給閱讀器，有源電子標(biāo)簽可處于休眠與激活狀態(tài)，激活狀態(tài)下在有效識(shí)別區(qū)域內(nèi)和閱讀器發(fā)射的射頻微波相互作用，具有較遠(yuǎn)的識(shí)別能力。
[0073]有源RFID裝置的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)介紹如下:
[0074]工作頻率:2450MHz
[0075]天線方向圖:方位面全向
[0076]天線增益< 3dBi
[0077]識(shí)別距離:0?150米
[0078]發(fā)射功率:0dBm
[0079]功能:主動(dòng)式發(fā)射ID射頻信號(hào)
[0080]輸出阻抗:50 Ω
[0081]靈敏度:-80dbm?-9Odbm
[0082]本實(shí)用新型在實(shí)施過(guò)程中，進(jìn)行天線復(fù)用設(shè)計(jì)、節(jié)電設(shè)計(jì)以及信號(hào)抗干擾設(shè)計(jì)，可以使得系統(tǒng)具有靈敏度高，功耗小，有效工作時(shí)間長(zhǎng)特點(diǎn)，此外還需注意以下事項(xiàng):
[0083](一)干擾信號(hào)控制
[0084]1、干擾信號(hào)除了影響天線的性能，也影響系統(tǒng)的性能:例如靈敏度會(huì)降低。
[0085]2、天線間的相互干擾:調(diào)試天線的安裝位置。
[0086]3、用高性能的元件，用屏蔽罩屏蔽干擾源，屏蔽用戶板信號(hào)線纜，并設(shè)計(jì)濾波電路。
[0087](二)、應(yīng)用要求
[0088]1、本實(shí)用新型的多功能定位通信系統(tǒng)在使用GSM向服務(wù)器上傳定位信息時(shí)，上傳頻率有兩種定義方式:
[0089]根據(jù)移動(dòng)距離發(fā)送定位信息，靜止不動(dòng)時(shí)進(jìn)入休眠狀態(tài)，每天發(fā)送四次；
[0090]根據(jù)時(shí)間發(fā)送定位信息，靜止不動(dòng)時(shí)進(jìn)入休眠狀態(tài)，每天發(fā)送一次。
[0091]2、主被動(dòng)結(jié)合定位
[0092]當(dāng)多功能定位通信系統(tǒng)在非休眠狀態(tài)時(shí)(如在移動(dòng)時(shí))，按要求實(shí)時(shí)上傳定位信息；當(dāng)系統(tǒng)在休眠狀態(tài)時(shí)，需要知道系統(tǒng)的位置時(shí)，可以進(jìn)行主動(dòng)喚醒。
[0093]3、多功能定位通信系統(tǒng)添加回路方式的防拆系統(tǒng)電路，每隔一定時(shí)間巡檢一次，如果回路損壞則上傳異常信息到ARM處理裝置，并由其發(fā)送到服務(wù)器。
[0094](三)、多功能定位通信系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定:
[0095]1、多功能定位通信系統(tǒng)ID:通過(guò)RFID通信發(fā)送指令。
[0096]2、服務(wù)器IP地址:通過(guò)RFID通信發(fā)送指令，多功能定位通信系統(tǒng)接收到指令后修改服務(wù)器IP地址。
[0097]3、端口號(hào):通過(guò)RFID通信發(fā)送指令，多功能定位通信系統(tǒng)接收到指令后修改端口號(hào)。
[0098](四)、位置信息的儲(chǔ)存與傳送:
[0099]1、在沒有GSM網(wǎng)絡(luò)的情況下，所產(chǎn)生的位置信息暫儲(chǔ)存在內(nèi)存中，在檢測(cè)到有GSM網(wǎng)絡(luò)時(shí)即向預(yù)設(shè)定IP地址服務(wù)器發(fā)送位置信息。
[0100]2、位置信息儲(chǔ)存量為兩個(gè)月時(shí)間段的位置信息，在GSM傳送后清空。
[0101](五)、電池補(bǔ)電系統(tǒng):
[0102]1、為盡量縮小系統(tǒng)體積，電池充電電路外置,系統(tǒng)僅外露充電用電池觸點(diǎn)，多功能定位通信系統(tǒng)專用充電模塊可與例如通用手機(jī)充電寶相連。
[0103]2、電池電量低于滿電的30%時(shí)，向服務(wù)器發(fā)送告警；在低于10%時(shí)發(fā)送報(bào)警。
[0104](六)、工作、存儲(chǔ)環(huán)境
[0105]1、工作溫度范圍:-30°C?+75°C
[0106]2、存儲(chǔ)溫度范圍:-40°C?+85°C
[0107]本實(shí)用新型的系統(tǒng)制作時(shí)，可以在足夠小的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)北斗/GPS、GSM/GPRS、RFID及各自天線的組合。整體系統(tǒng)(含天線、電池等所有器件)分為上、中、下三層。其中，中間層的尺寸最大為50 X 35 X 4，上層和下層尺寸最大為50 X 30 X 4，單位為mm。上下層與中間層的區(qū)別在于寬度，所以整體系統(tǒng)厚度為12mm，長(zhǎng)度為50mm，寬度為35和30mm。
[0108]本實(shí)用新型涉及的術(shù)語(yǔ)解釋如下:
[0109]GPS是英文Global Posit1ning System(全球定位系統(tǒng))的簡(jiǎn)稱。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是以全球24顆定位人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的一種無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。它由三部分構(gòu)成，一是地面控制部分，由主控站、地面天線、監(jiān)測(cè)站及通訊輔助系統(tǒng)組成。二是空間部分，由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個(gè)軌道平面。三是用戶裝置部分，由GPS接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成。民用的定位精度可達(dá)10米內(nèi)。用戶設(shè)備部分即GPS信號(hào)接收機(jī)。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，就可測(cè)量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。
[0110]中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDouNavigat1n Satellite System-〃BDS〃)是我國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш健⒍ㄎ缓褪跁r(shí)能力，定位精度優(yōu)于20m,授時(shí)精度優(yōu)于100ns。
[0111]GSM 全名為:Global System for Mobile Communicat1ns,中文為全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)，俗稱〃全球通"，是一種起源于歐洲的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)，其開發(fā)目的是讓全球各地可以共同使用一個(gè)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全球。目前，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通各擁有一個(gè)GSM網(wǎng)，為世界最大的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。GSM系統(tǒng)包括 GSM 900:900MHz、GSM1800: 1800MHz 及 GSM1900: 1900MHz 等幾個(gè)頻段。GSM 也是北京大學(xué)下光華管理學(xué)院(Guanghua School of Management)的英文簡(jiǎn)稱。
[0112]GPRS是通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)(General Packet Rad1 Service)的簡(jiǎn)稱,它是GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS可說(shuō)是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封?Packet)式來(lái)傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算，并非使用其整個(gè)頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps ο
[0113]射頻識(shí)別即RFID (Rad1 Frequency Identificat1n)技術(shù),又稱無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜:標(biāo)簽(TAG)進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器(Reader)發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(Passive Tag，無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽)，或者由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽)，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。有源RFID，又稱為主動(dòng)式RFID (Active tag)，有源電子標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，無(wú)源射頻標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池，半無(wú)源電子標(biāo)簽(Sem1-passive tag)部分依靠電池工作。RFID標(biāo)簽可以解決短距離尤其是室內(nèi)物體的定位，可以彌補(bǔ)GPS等定位系統(tǒng)只能適用于室外大范圍的不足。GPS定位、手機(jī)定位再加上RFID短距離定位手段與無(wú)線通信手段一起可以實(shí)現(xiàn)物品位置的全程跟蹤與監(jiān)視。各個(gè)閱讀器內(nèi)部存儲(chǔ)了自身的位置信息，并能通過(guò)無(wú)線射頻的方式發(fā)送給進(jìn)人該區(qū)域的標(biāo)簽。標(biāo)簽與閱讀器之間通過(guò)射頻通信可以測(cè)量出無(wú)線電傳輸?shù)膫尉?，并?jù)此計(jì)算出自身位置信息，然后上報(bào)至閱讀器。通信網(wǎng)絡(luò)則可以將閱讀器收到的信息傳輸至后臺(tái)服務(wù)器，同時(shí)后臺(tái)服務(wù)器還可以通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)控制各個(gè)閱讀器。系統(tǒng)安裝完成后，標(biāo)簽?zāi)軌蛲ㄟ^(guò)無(wú)線射頻方式完成自身位置的確定，并且通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)上傳到后臺(tái)服務(wù)器上。后臺(tái)服務(wù)器收集標(biāo)簽信息，并提供標(biāo)簽位置的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。閱讀器是對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀/寫操作的設(shè)備，主要包括射頻模塊和數(shù)字信號(hào)處理單元兩部分。讀寫器是RFID系統(tǒng)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，一方面，RFID標(biāo)簽返回的電磁信號(hào)通過(guò)天線進(jìn)入讀寫器的射頻模塊中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò)讀寫器的數(shù)字信號(hào)處理單元對(duì)其進(jìn)行必要的加工整形，最后從中解調(diào)出返回的信息，完成對(duì)RFID標(biāo)簽的識(shí)別或讀/寫操作；另一方面，上層中間件及應(yīng)用軟件與讀寫器進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)操作指令的執(zhí)行和數(shù)據(jù)匯總上傳。在上傳數(shù)據(jù)時(shí)，讀寫器會(huì)對(duì)RFID標(biāo)簽原子事件進(jìn)行去重過(guò)濾或簡(jiǎn)單的條件過(guò)濾，將其加工為讀寫器事件后再上傳，以減少與中間件及應(yīng)用軟件之間數(shù)據(jù)交換的流量，因此在很多讀寫器中還集成了微處理器和嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一部分中間件的功能，如信號(hào)狀態(tài)控制、奇偶位錯(cuò)誤校驗(yàn)與修正等。標(biāo)簽ID即區(qū)別標(biāo)簽的符號(hào)，每個(gè)標(biāo)簽都有一個(gè)專屬的ID號(hào)用于表示自己的身份，即表示所對(duì)應(yīng)物品/人的身份。標(biāo)簽參數(shù)設(shè)置可以在MCU程序中植入，直接寫入標(biāo)簽，也可以在標(biāo)簽成產(chǎn)完成后，在標(biāo)簽上電初始化時(shí)，通過(guò)閱讀器進(jìn)行無(wú)線寫入。一般來(lái)說(shuō)電子標(biāo)簽可以設(shè)置的參數(shù)有:發(fā)射時(shí)間間隔、標(biāo)簽ID、發(fā)射功率；其他參數(shù)如:傳感器數(shù)據(jù)處理等需要根據(jù)標(biāo)簽定制化設(shè)計(jì)來(lái)確定。
[0114]通過(guò)以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本實(shí)用新型還可以通過(guò)其他結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，本實(shí)用新型的特征并不局限于上述較佳的實(shí)施例。任何熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員在本實(shí)用新型的【技術(shù)領(lǐng)域】?jī)?nèi)，可輕易想到的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能定位通信系統(tǒng)，其特征在于，包括用于確定所述系統(tǒng)的定位相關(guān)信息的北斗/GPS雙模定位裝置、用于在GSM覆蓋范圍內(nèi)將所述定位相關(guān)信息向外傳輸?shù)腉SM通信裝置、用于在射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)將所述定位相關(guān)信息向外傳輸?shù)挠性碦FID裝置、用于對(duì)所述定位相關(guān)信息進(jìn)行處理的ARM處理裝置、以及用于為所述系統(tǒng)供電的電源裝置，所述ARM處理裝置的輸入端分別與所述北斗/GPS雙模定位裝置和所述有源RFID裝置相互連接，所述ARM處理裝置的輸出端分別與所述GSM通信裝置和所述有源RFID裝置相互連接。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能定位通信系統(tǒng)，其特征在于，所述北斗/GPS雙模定位裝置包括用于接收衛(wèi)星射頻信號(hào)并將其變換為中頻信號(hào)的RF前端單元、用于對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的基帶處理單元、以及用于從解調(diào)后的中頻信號(hào)中解算出所述定位相關(guān)信息的應(yīng)用處理單元，所述RF前端單元包括定位天線、放大器和濾波器，所述定位天線為雙波束圓極化天線，所述應(yīng)用處理單元將包括位置、速度和時(shí)間的所述定位相關(guān)信息傳入所述ARM處理裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多功能定位通信系統(tǒng)，其特征在于，所述北斗/GPS雙模定位裝置還包括用于選擇工作在GPS模式、或北斗2代模式、或GPS/北斗2代混合模式的工作模式選擇單元。
4.如權(quán)利要求1或2所述的多功能定位通信系統(tǒng)，其特征在于，所述GSM通信裝置包括用于在有GSM覆蓋時(shí)接收所述ARM處理裝置輸出的所述定位相關(guān)信息的第一接收單元、用于選擇根據(jù)移動(dòng)距離或根據(jù)時(shí)間發(fā)送所述定位相關(guān)信息的上傳頻率選擇單元、以及用于將所述定位相關(guān)信息向服務(wù)器傳輸?shù)牡谝粋鬏攩卧龅谝粋鬏攩卧ǖ谝惶炀€。
5.如權(quán)利要求1或2所述的多功能定位通信系統(tǒng)，其特征在于，所述有源RFID裝置包括與解讀器射頻通信的有源RFID標(biāo)簽，所述有源RFID標(biāo)簽包括用于在有射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)接收所述ARM處理裝置輸出的所述定位相關(guān)信息的第二接收單元、用于將所述定位相關(guān)信息通過(guò)所述解讀器向服務(wù)器傳輸并接收服務(wù)器發(fā)送的經(jīng)所述解讀器傳入的控制信號(hào)的第二傳輸單元、所述第二傳輸單元包括第二天線，所述第二傳輸單元接收的包括修改所述系統(tǒng)的ID及對(duì)應(yīng)的服務(wù)器IP地址和端口號(hào)的所述控制信號(hào)通過(guò)所述第二接收單元傳入所述ARM處理裝置。
6.如權(quán)利要求1或2所述的多功能定位通信系統(tǒng)，其特征在于，所述ARM處理裝置包括接收所述北斗/GPS雙模定位裝置傳入的所述定位相關(guān)信息的第三接收單元、用于在沒有GSM和射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)存儲(chǔ)所述定位相關(guān)信息的存儲(chǔ)單元、用于在有GSM覆蓋時(shí)將所述定位相關(guān)信息傳入所述GSM通信裝置的第一控制單元、用于在有射頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)將所述定位相關(guān)信息傳入所述有源RFID裝置的第二控制單元、以及用于接收所述有源RFID裝置傳入的包括修改所述系統(tǒng)的ID及對(duì)應(yīng)的服務(wù)器IP地址和端口號(hào)的控制信號(hào)的第三控制單元。
7.如權(quán)利要求1或2所述的多功能定位通信系統(tǒng)，其特征在于，所述ARM處理裝置還包括用于選擇主動(dòng)定位模式或被動(dòng)定位模式的定位模式選擇單元，所述ARM處理裝置在主動(dòng)定位模式下在非休眠狀態(tài)時(shí)實(shí)時(shí)接收所述定位相關(guān)信息并在休眠狀態(tài)時(shí)停止接收所述定位相關(guān)信息，所述ARM處理裝置在被動(dòng)定位模式下時(shí)強(qiáng)制將所述系統(tǒng)從休眠狀態(tài)喚醒進(jìn)入非休眠狀態(tài)，并在非休眠狀態(tài)下實(shí)時(shí)接收所述定位相關(guān)信息。
8.如權(quán)利要求1或2所述的多功能定位通信系統(tǒng)，其特征在于，所述電源裝置分別與所述北斗/GPS雙模定位裝置、GSM通信裝置、有源RFID裝置和ARM處理裝置相連，所述電源裝置包括充電電池、以及在所述充電電池電量較低時(shí)報(bào)警的報(bào)警裝置，所述充電電池上設(shè)有與外置于所述系統(tǒng)的充電電路相連接充電用的電池觸點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求1或2所述的多功能定位通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包覆在外殼內(nèi)，所述外殼內(nèi)還設(shè)有回路形式并定時(shí)巡檢的防拆系統(tǒng)電路，所述防拆系統(tǒng)電路在回路損壞時(shí)將異常信息傳入所述ARM處理裝置，所述外殼采用能屏蔽干擾源的屏蔽罩結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的多功能定位通信系統(tǒng)，其特征在于，所述外殼內(nèi)部的集成電路結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)為上、中、下三層，其中，中層的尺寸最大為50mmX35mmX4mm，上層和下層尺寸最大為50_X30_X4mm。
【文檔編號(hào)】G01S19/33GK204065413SQ201420412529
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】燕高 申請(qǐng)人:北京天創(chuàng)匯智科技有限公司