专利名称：航标卫星定位与遥测遥控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水上助航标志的定位跟踪与遥测遥控装置，特别适用于管理部门(航道局、海事局等)对内河、湖泊和近海航道分布广泛的各种航标实行集中、全天候、高精度和实时远程定位测控。
1.卫星通信费用高昂；数传电台需要自己建基站和申请频率，投资大，运营维护费高，覆盖面小，系统容量小，传输速度慢；遥测遥控发射设备耗电大，干扰强。
2.大多数此类系统不具备精确定位功能，不能解决浮标的位移和漂失问题。
同时本实用新型采用了GPS全球卫星定位技术对航标实施精确定位，实现了位移报警和漂失跟踪。技术方案本实用新型主要利用了GSM数字蜂窝移动通信技术、GPS全球卫星定位技术和GIS地理信息技术。首先由航标上安装的GPS接收机和各种传感器获得航标的状态信息，包括航标的经纬度、报警和各种工作参数，这些信息经单片机处理后通过航标上安装的GSM通信模块以GSM短信息方式发送给监控中心，监控中心计算机接收、处理和存储航标的信息，管理人员可通过网络在GIS电子地图上直观地查询和操作，实现航标的定位跟踪和遥测功能。另一方面监控中心也通过GSM通信系统将控制指令发送到航标的监控机上，实现遥控功能。应用效果采用本实用新型装置，航标管理人员在机房就可对航标的工作状况实现全天候、高精度、直观和随时随地的定位监控，航标出现故障时及时处理，保证航道畅通，还能大大节省航标的维护费用。同时，由于在航标上安装了GPS天线和接收机，能对航标实现全球卫星定位，解决了浮标的位移问题，当航标漂走时，在GSM覆盖区，不论漂移的距离有多远，都有可能找回丢失的航标。
由于本实用新型采用GSM通信系统作为航标遥测遥控的无线传输平台，因此系统的容量、传输速率和监控的距离取决于GSM的容量、速度和覆盖面(GSM全国一个网络，容量大，传输速率大于9600波特率并且还在快速发展)，而采用VHF/UHF专网由于信道有限(一般为十几到二十个)，覆盖范围通常为十几公里，数据传输速度一般不超过2400波特率；用户还需要建设维护通信基站；终端设备耗电比GSM终端大(处在发射工作状态时VHF/UHF电台的工作电流为几安到十几安，GSM终端为几十到一百多毫安)；同时可靠性、联网性和扩充性也没有GSM好。
图中，P1航标的供电系统，一般为电池或蓄电池P2航标灯控制器，为原来航标灯所配的电子闪光器和控制电路P3航标灯灯器UA本实用新型装置的主机系统U1微型处理器或称为单片机芯片，其主要管脚为EA/VPP 程序选择端WR 写信号RD 读信号A8-A17 10位地址总线ALE 地址锁存信号U2地址锁存器芯片，其主要管脚为LE 信号锁存使能端CE 常选中的片选信号A0-A7 8位地址总线U3译码器芯片，其主要管脚为A12-A17 6位地址线U4通用异步收发器UART芯片，其主要管脚为A0-A2 3位地址信号IOW 写信号端IOR 读信号端U5GSM调制解调模块，也称GSM模块，GSM调制解调器U6GPS接收板，也称GPS OEM板，GPS模块其它主要管脚VCC 电源端ANT VCC 天线电源端GND 接地端XTAL1，XTAL2晶振输入端D0-D7 8位数据总线TX，TXA，TXB，TXC，TXD 串口输出DX，RXA，RXB，RXC，RXD 串口输入INT0，INTA，INTB，INTC，INTD中断信号CSA，CSB，CSC 片选信号，通道选择信号ComA连接GSM调制解调模块(U5)的RS232串行通信接口ComB连接GPS接收板(U6)的RS232串行通信接口ComC连接航标灯控制器(P2)的RS232串行通信接口T5和T6分别是GSM天线和GPS天线C1，C2，C3，C4电解电容。2C1，2C2，5C1，5C2瓷介电容。N1，N2，N3，N4二极管Q1NPN三极管R1电阻2X1，5X1晶振具体实施方案在
图1中，主机系统(UA)与GSM调制解调模块(U5)、GPS接收板(U6)、航标灯控制器(P2)分别通过RS232串行通信接口(ComA，ComB，ComC)连接，主机系统(UA)主要由单片机(U1)、锁存器(U2)、译码器(U3)、通用异步收发器(U4)等芯片及其它电路组成。
GPS接收板(U6)与GPS天线(T6)连接，GPS天线(T6)安装在上方没有遮挡物的地方，接收GPS定位卫星的信号，GPS接收板(U6)将GPS定位信号解算成航标的经纬度数据，通过串口(ComB)传送到装置主机系统(UA)。
航标灯控制器(P2)将航标灯灯器(P3)的工作参数和工作状态通过串口(ComC)传送到装置主机系统(UA)。
航标的供电系统(P1)，一般为电池或蓄电池，为航标灯控制器(P2)、航标灯灯器(P3)和本系统提供直流电源。
装置主机系统(UA)按照预先设置的时间将航标的经纬度数据、工作参数通过串口(ComA)发送到GSM调制解调模块(U5)，根据移动通信协议打包后通过连接的GSM天线(T5)发送到指定的监控中心。
在图2中，单片机(U1)是系统的微处理器芯片，锁存器(U2)用于锁存来自单片机(U1)的地址信号，译码器(U3)将来自单片机(U1)的地址信号进行译码，决定某一时刻某一具体芯片的片选信号，通用异步收发器(U4)将并行数据转换成串行输出，也可将串行输入转换成并行数据输入到单片机(U1)。
单片机(U1)的8位数据总线(D0-D7)和锁存器(U2)的8位输入端(D0-D7)、通用异步收发器(U4)的8位数据端(D0-D7)相连；单片机(U1)的高8位地址线(A10-A17)中的6位(A12-A17)和译码器(U3)的地址线(A12-A17)相连；单片机(U1)的读写信号线(WR和RD)分别和通用异步收发器(U4)信号读写相应引脚(IOR，IOW)相连，完成对通用异步收发器(U4)的读写操作；单片机(U1)的地址锁存信号端(ALE)连接到锁存器(U2)的信号锁存使能端(LE)；单片机(U1)的程序选择端(EA/VPP)与电源端(VCC)连接；单片机(U1)的晶振输入端(XTAL1、XTAL2)分别连接到晶振(2X1)的两端，并分别通过瓷介电容(2C1、2C2)与接地脚(GND)连接一起后接地。
锁存器(U2)锁存的8位地址信号(A0-A7)中的3位(A0-A2)和通用异步收发器(U4)的3位地址线(A0-A2)相连，控制通用异步收发器(U4)的当前输入输出通道；锁存器(U2)的片选信号端(CE)接地从而常选中。
译码器(U3)的片选信号(CSA，CSB，CSC)输出端分别和通用异步收发器(U4)的通道选择信号端(CSA，CSB，CSC)相连。
通用异步收发器(U4)中的3个串口通道(TXA，RXA、TXB，RXB和TXC，RXC)分别和GSM调制解调器模块(U5)的串(RXD，TXD)、GPS接收板(U6)的串口(RXD，TXD)、航标灯控制器(P2)的串(RX，TX))相连，完成对GSM模块(U5)、GPS接收板(U6)和航标灯控制器(P2)的读写控制；通用异步收发器(U4)4个中断信号端(INTA，INTB，INTC，INTD)分别连接到4个二极管(N1，N2，N3，N4)，4个二极管(N1，N2，N3，N4)的另一端并联连接到NPN三极管(Q1)的基极，三极管(Q1)的发射极接地，三极管(Q1)的集电极通过电阻(R1)连接到电源端+5V，同时，集电极连接到单片机(U1)的中断信号(INT0)引脚；通用异步收发器(U4)晶振输入端(XTAL1、XTAL2)分别连接到晶振(SX1)的两端，并分别通过瓷介电容(5C1、5C2)与接地脚(GND)连接一起后接地。
在电路电源方面，单片机(U1)、GPS接收板(U6)、GSM调制解调器模块(U5)、通用异步收发器(U4)的电源端(VCC)分别与一个电解电容(C1，C2，C3，C4)的正极和+SV电源端连接，电解电容(C1，C4)的负极接地，电解电容(C2，C3)的负极分别与GPS接收板(U6)的接地管脚(GND)、GSM调制解调器模块(U5)的接地管脚(GND)连接后接地，GPS接收板(U6)的电源端(VCC)与其天线电源端(ANT VCC)并联连接到+5V电源端，实现向GPS天线(T6)的供电。
权利要求1.一种航标定位和遥测遥控装置，在装置的电路中，主机系统、GPS全球卫星定位系统接收板、GSM数字蜂窝移动通信调制解调器模块、航标灯控制器通过串口连接起来，其特征是在装置主机系统中，单片机的数据总线和通用异步收发器的数据端相连，单片机高8位地址中的6位地址线和译码器地址线相连，锁存器的8位地址信号中的3位地址线和通用异步收发器的3位地址线相连，控制通用异步收发器的当前输入输出通道，单片机的信号读写线分别和通用异步收发器相应引脚相连，完成对通用异步收发器的读写操作，通用异步收发器中的3个串口通道分别和GSM调制解调器模块、GPS接收板的串口、航标灯控制器的串口相连，完成对GSM模块、GPS接收板和航标灯的数据和指令的读写控制。
专利摘要一种针对水上各种助航标志的定位跟踪与遥测遥控装置，该装置固定安装在航标上，通过GPS全球卫星定位模块测量航标的经纬坐标和运动信息，通过传感接口电路测量航标的状态参数，这些信息通过GSM数字蜂窝移动通信调制解调器发射到航标遥测遥控中心，当位移、漂移和状态异常时报警，管理人员可通过计算机直观地查询和操作，实现航标的定位跟踪和遥测遥控功能，解决了航标巡检维护问题。
文档编号G01S19/42GK2543073SQ0220252
公开日2003年4月2日 申请日期2002年1月25日 优先权日2002年1月25日
发明者刘华松, 杨红玉 申请人:刘华松, 杨红玉