专利名称：一种gnss监测装置及通信控制�？榈闹谱鞣椒�
技术领域：
本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种GNSS监测装置及通信控制模块。
背景技术：
在GNSS (全球卫星定位)监测装置中，GNSS接收�？橥ü剿�、捕捉、追尾GNSS卫 星，接收以获得最新的轨道信息，通过利用获得的轨道信息，进行测位计算，从而得到 测位计算结果，而在GNSS接收�？楹虶NSS卫星之间通过无线通信方式进行数据信息的 传递。
在一个频率下进行多个无线设备通信的情形时，不仅仅一个设备的发送单元工作，而 是多个设备同时工作，但是多个无线设备的信号同时被发射，则会发生信号混乱而不能 很好的进行通信。
例如，以数据在中心集中下进行无线通信为例， 一般称做信令方式。双向通信的信 令方式仅仅是让母机的发送单元和接收单元工作，母机以外的其它无线设备全部仅仅让 接收单元工作。在进行通信的时候，母机给要通信的子机发送"连接要求"时，作为通信 对方的子机接收来自母机的"连接要求"，并且在解码电文确认"连接要求"后，启动 发送单元、经过频率稳定的开始时间后向母机返回"连接确认"信号，然后，两无线设 备开始通信。这样，母机与子机从开始到准备通信需要一定的时间。
其次，开始通信后，必要的通信一结束，母机就要求现在正在通信的子机的发送单 元停止工作而发出"切断要求"信号。子机确认切断要求后，让发送单元停止工作。为 了停止子机的发送单元，母机向子机发送切断要求，子机对接收来自母机的电文进行解 码，在解码出切断要求，并且向母机发送切断应答的同时，发送部被停止。这样，母机 与子机停止通信也需要一定的时间。
因此，与一台子机进行完整的通信至少需要经历从"连接要求"到"连接确认"以 及从"切断要求"到"切断应答"的启动/停止的时间。而在一定时间内，可以进行通信 的子机数量是确定的，子机的数量越多，按顺序一次需要的时间，能够通信的数据也是 一定的。综上，在现有的GNSS监测装置中，进行无线通信存在以下问题
1、 需要防止多个无线设备的发送单元同时工作；
2、 为了以一个频率尽量多通信，上述无线设备的发送单元的稳定时间应尽可能的短 以及发送单元应尽可能快地停止。
发明内容
为了缩短无线通信设备工作时间，充分利用资源，从而提高无线通信能力，本实用新 型提供了一种GNSS监测装置及通信控制�？�。
本实用新型增加了无线电设备的通信容量的功能，使通信信道分配时间最小限，通信机 器在正确的时间起动、停止及通信许可(信道的分配)时间短的话，即可对更多的通信机器下 达通信许可，又可以在一次的通信信道分配时间内，增大通信数据的容量，改善通信效率。
在本实用新型的技术方案中，各个无线设备的回路构成及部件尽管相同、由于各个无 线设备的开关不能同时插入计时，工作的振荡器的相位不同步。因此，管理各无线设备的计 时各不相同。这是由于各无线设备没有共同使用的同步信号，所以不能进行相同的计时时刻 管理。
GNSS变位监测装置全部装备有GNSS接收机，监测装置全部采用统一的GNSS时系， 时刻同步成为可能。因此，利用GNSS时刻同步信号，控制无线设备的时隙分配。
如果利用GNSS接收机，则测位的精度是30ns，时系的同步达到100 ns。如果利用GNSS 接收机的同步功能，因为可以简单地作出让所有的无线设备同步的条件，所以能够实现各无 线设备的时间管理计时的同步。利用该同步计时信号分配无线设备。
在当前时系被允许动作的子机的信息和在下一时系被分配的子机的信息，通过母机将基 于时刻同步信号同步，分配状态信息打包向所有的子机发送。
发送部的稳定时间和停止时间在回路设计时可能规定了一定值、在回路调整阶段能够确 认该值。为此，使用以时刻来同步通信时隙分分配的方式，以每l秒时刻进行同步，确定各 无线设备的动作顺序。各无线设备的发送部的动作在每1秒的10ms前作出动作指示，以每1 秒时刻进行同步调整无线设备以使频率数稳定。
通信开始是在每1秒时刻开始时间稳定后10ms以内，共有950ms是可通信的范围。
接着，作出发送部的停止指示，每l秒时刻的10ms前发送回路调低无线设备的信号水 平以不与其他的无线设备发生信号发生混乱。
被分配了时隙的子机由于在通信的构思上没有必要确认其他的接收机正在动作、就能从子机向母机开始数据的发送。这样作为数据集成用无线通信，取消了没有用的母机动作、在 根据单一的频率数进行无线通信的全部时间内一直能够确实有效地使全部无线子机动作，频
率数资源的利用效率也能得到提高。
本实用新型的技术方案具体如下 一种GNSS监测装置，包括
GNSS接收单元，包括GNSS天线部和GNSS接收机，用于接收GNSS卫星的信号数据； 通信控制单元，包括微型计算机部，时钟部，存储部，用于控制通信；微型计算机 部包括中央处理器，只读存储器，随机存储器，寄存器；中央处理器具有中断控制器，串 行通信端口，通用的并行输入输出端口和计数器的功能；寄存器保存时刻信息，时刻信息 以GNSS时间体系为标准；
数据处理单元，用于处理接收到的信号数据；
电源单元，包括太阳能电池，蓄电池，用于为GNSS监测装置提供电源； 无线电收发信单元，包括无线天线部和无线收发信机，用于传送GNSS卫星和GNSS 接收单元之间信息。
其中，中央处理器中包括串行通信端口2个，16位计数器3个、8位并行输入输 出端口 4个。
电源单元中的太阳能电池具有为GNSS接收单元提供电源，及为蓄电池充电的功能， 当太阳能电池停止工作时，蓄电池具有为GNSS接收单元提供电源的功能。
一种通信控制�？椋挥贕NSS监测装置中，包括微型计算机部，时钟部，存储部， 用于控制通信；微型计算机部包括中央处理器，只读存储器，随机存储器，寄存器；中央 处理器具有中断控制器，串行通信端口，通用的并行输入输出端口和计数器的功能；寄 存器保存时刻信息，时刻信息以GNSS时间体系为标准。
其中，中央处理器中包括串行通信端口2个，16位计数器3个、8位并行输入输 出端口 4个。
本实用新型中的技术方案，在无线电装置连续切换时，不再需要供给电源装置，在无 线电装置通信结束后，电源切断，使其机能完全停止；縮短无线通信设备工作时间，防止 了多个无线设备的发送单元同时工作，从而提高了无线通信能力。
图1是实施例中GNSS监测装置的结构图；图2是实施例中PIO—A寄存器位分配方框图;
图3是实施例中PIO一B寄存器位分配方框图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施 方式作进一步地详细描述。
本实施例提供一种GNSS监测装置及通信控制�？�。
GNSS监测装置由通信控制单元、电源单元、GNSS接收装置、无线电收发信装置等组 成；在通信控制单元中，包括时钟部，电压控制部，电源控制部，电池部等�？� 图l是GNSS监测装置的结构其中，1为GNSS接收装置，由GNSS天线部及GNSS接收机部构成；GNSS接收装置接 收从人造卫星发出的测位信号，在GNSS接收机内进行测位运算，再由GNSS接收机输出 位置信息，时钟信息及时刻同步信号；
2为通信控制单元，由中央处理器(CPU)2a，只读存储器(ROM) 2b，随机存储器(RAM) 2c的微型多用计算机部，时钟部2d，存储卡2d构成；CPU2a具有中断控制器(INTC)、 串行通信端口 (SIQ)、通用的并行输入输出端口 (PIO)、计数器(COUNT)等基本功能； 通常，串行通信端口2个，16位计数器3个、8位并行输入输出端口 4个。 3为电源单元，由太阳能电池板3f在白天接收太阳光来发电，在供给装置直流电源的 同时为蓄电池充电。 一旦太阳能电池不能发电时，将由蓄电池供给装置直流电源。供给 的直流电源可制造出通信控制部2所需的电压+VCC，并且为使电源开关3e切断后RAM 2c 内容不消失，利用搭载在基片上的电池3d也制造出电压+Vback;同时，对无线电收发信 装置4的电源0N-0FF控制及收发信许可、禁止等操作；
4为无线电收发信装置，由无线天线部及无线收发信机组成。 在通信控制单元2中，时钟部2d由计数器�？椋叫藕殴芾砟？楣钩� 计数器�？椋糜诠芾砦佬遣蹲绞钡恼吠郊剖保� 同步信号管理�？椋糜诠芾鞧NSS接收机输出的同步信号。 下面就本实施例的技术方案如何提高了无线通信能力做如下描述 1、在通信控制单元中，微型多用计算机部采用的CPU IC具有中断控制器(INTC)、串 行通信端口 (SIO)、通用的并行输入输出端口 (PIO)、计数器(COUNT)等基本功能； 作为优选方法，串行通信端口2个，16位计数器3个、8位并行输入输出端口 4个。2、 在GNSS接收装置中，GNSS卫星通过GNSS时系被精确控制，发送基于GNSS时系 的同步信号。 一方面，我们利用的时刻是基于UTC时系运转的，该GNSS时系是将UTC的 1980年IO月作为基准开始的，根据随后的闰秒的补正，现在比UTS时系慢了 12秒。尽 管时系不同，但是，时间的刻度是相同的。
此处，GNSS接收机在地上接收GNSS信号，考虑了地上位置的测定。
GNSS卫星位于地上约20000km的位置、来自GNSS接收机头顶上的GNSS卫星放送的 信号约需70 ms到达接收机(仰角越低，到达时间越迟)。
原理性的以地上的GNSS接收机为例，如果通过3个GNSS卫星判定GNSS卫星与地上 的GNSS接收机的天线间的距离，则可知地上的位置。
利用时间来测定距离。将时间乘以电磁波的速度(电磁波的速度是光速，约300000 km/h)即可求得。
对于重叠的GNSS电磁波信号有表示时刻开始的标记，如果地上的GNSS接收机正确 求解该标记的接收时刻，则可测定出从GNSS卫星出发到电磁波到达GNSS接收机的天线 的时间。
此外，如果假定地上的GNSS接收机的测位精度是300m，那么地上的GNSS接收机的 时刻的系统误差变成秒。也就是说，即使在全世界范围内让相同的GNSS接收机动作 的场合、全部的GNSS接收机在1 y秒散乱的范围内可以取得同步。
实际上连使用了车载导航等的GNSS接收机的测位精度也是30m，根据上述所述，具 有比已经说明了的更好的时刻精度(测位精度更高的意思)。
为了利用该时刻信号，GNSS接收机输出经UTS时系同步的脉冲信号。每l秒输出的 时刻同步信号被称做1PPS信号。
除了1PPS外，还有输出5PPS、 IOPPS、 20PPS等信号的GNSS接收机。
3、 由时钟来控制电源部的起动、停止； (1)电源部的动作
电源3e—处于开(0N)状态，直流正电压(+DC)输入电压电阻3h，就接通电源开关、 为电源控制部施加+DC输入电压3h。电源控制部一有电源控制部的+DC输入电压3h，电 源控制内的开关振荡回路就开始动作、产生电压+Vcc,电压+Vcc—稳定，就接受+Vcc的 供给，CPU控制部开始动作，CPU控制部在+Vcc的供给的同时产生一个让CPU复位的信 号，CPU回路按照记录在附属的ROM中的程序开始动作/控制。
图2是本实施例中提供的PI(^A寄存器(时刻寄存器)位分配方框图；根据该软件CPU输出PI0-A寄存器的位-6电源ON信号为1信号，将位-6信号供给 给电源控制部的电源开关ON信号。启动时通过电源开关回路供给给电源控制回路的电源 开关0N信号， 一旦变成位-6信号供给的状态，则即使电源开关回路的信号消失，电源 控制回路中的信号的供给也持续下去，只要+Vcc电压产生回路不停止动作就具备了连续 动作的条件。另外，基于+DC输入电压3h,蓄电池3g被充电。蓄电池3g在+DC输入电 压3h不再供给的情况时，将由该蓄电池3g向整个装置提供必要的电源。
以上是对+DC输入信号的说明，在通过作为其他提供电源的太阳能电池板3f提供电 力的情况时，也是进行同样的动作。
(2) GNSS接收机部由+Vback驱动
为了使GNSS接收机连续动作，GNSS接收部通过电池+Vback控制电源的话，只要电 池+Vback供给电源，GNSS接收机就能够持续动作。
(3) 时钟部即使没有+Vcc也能够动作
连时钟部即使没有+Vcc电压也能维持动作，时钟部也由+Vback电源供电。
(4) 在指定时刻电源+Vcc启动的方案
图3是本实用新型的实施例中提供的PI0J3寄存器位分配方框由于时钟部及GNSS接收机由电源+back驱动，为了基于时钟部指定的时间输出信号、
预先利用时钟部的报警设置功能、通过PI0-B寄存器的位-0、 1、 2、 3在时钟部设置报
警信号输出时刻。
顺便说一下，位-0是许可时钟IC从外部进行操作的信号；位-1是从时钟IC读出的 连续数据由CPU接受寄存器的位端口；位-2是对时钟IC进行添加数据时的发送连续数 据位端口，为使时钟IC读取和添加连续数据，位-3信号输出脉冲信号、使连续数据与 该信号同步、读取并进行添加。
为电源控制部加入报警信号后电源控制内的开关振荡回路就开始动作、产生+Vcc电 压。+￥^电压一稳定，就接受+Vcc的供给、CPU控制部开始动作。CPU控制部在+Vcc的 供给的同时产生一个让CPU复位的信号、CPU回路按照记录在附属的ROM中的程序开始 动作/控制。根据该软件CPU输出PIO-A寄存器的位-6电源ON信号为l信号、将电源ON 信号供给给电源控制部。启动时通过报警信号供给给电源控制回路的电源ON信号， 一旦 变成电源ON信号供给的状态，则即使报警信号消失，电源控制回路中的电源ON信号的 供给也持续下去，只要+Vcc电压产生回路不停止动作就具备了连续动作的条件。
(5) 管理回路内时刻的方案能够根据CPU设定GNSS接收机的测位时刻、当1日1次GNSS处于测位状态时，在 最新的测位时刻修正时钟部内的时刻寄存器。该修正即使是l日l次也能正确地维持时 钟部内的内部时刻寄存器。
(6)在指定时刻内+Vcc电源停止方案-
其次，为了停止电源，按照CPU的软件的指示，如果指示停止PIO-A寄存器的位-6 的电源0N信号，则维持电源控制回路动作的信号消失、电源控制部内的开关振荡回路停 止动作，+Vcc电压停止。
这样构成了基于电源部启动信号和按照CPU动作产生维持电压发生动作的信号、电 源部产生/停止+Vcc电压的方案。
还有，在切断控制部的电源前，设定时钟部的最新GNSS测位时刻，然后，将电源0N 信号设定为"0"，使电源ON信号停止。
4.准确管理时刻的方案；
时钟部本身具有石英振荡回路，根据振荡产生的频率数来管理时刻。为此，时钟部 内的时刻精度依靠本身的石英振荡器。为此，时钟部的时刻精度始终保留确定启动时间 的目标的时刻管理能力。
为此，搭载有GNSS接收机，基于以GNSS接收机输出的l秒信号管理时刻的时钟利 用CPU内的计数器，设计作为控制部内的基本时刻的时钟。
GNSS接收机输出的1秒脉冲与UTC的时刻差的精度达到100ns、计数器能够构成正 确的1秒计时的时钟。
本实用新型中的技术方案，在无线电装置连续切换时，不再需要供给电源装置，在无 线电装置通信结束后，电源切断，使其机能完全停止；縮短无线通信设备工作时间，防止 了多个无线设备的发送单元同时工作，从而提高了无线通信能力。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围 之内。
权利要求1、一种GNSS监测装置，其特征在于，所述装置包括GNSS接收单元，包括GNSS天线部和GNSS接收机，用于接收GNSS卫星的信号数据；通信控制单元，包括微型计算机部，时钟部，存储部，用于控制通信；所述微型计算机部包括中央处理器，只读存储器，随机存储器，寄存器；所述中央处理器用于中断控制器，串行通信端口，通用的并行输入输出端口和计数器；数据处理单元，用于处理接收到的信号数据；电源单元，包括太阳能电池，蓄电池，用于为GNSS监测装置提供电源；无线电收发信单元，包括无线天线部和无线收发信机，用于传送GNSS卫星和所述GNSS接收单元之间信息。
2、 根据权利要求l所述的GNSS监测装置，其特征在于，所述中央处理器中包括串 行通信端口2个，16位计数器3个、8位并行输入输出端口 4个。
3、 根据权利要求1或2中任一项所述的GNSS监测装置，其特征在于，所述电源单元中 的太阳能电池为所述GNSS接收单元提供电源及为所述蓄电池充电，当所述太阳能电池停 止工作时，所述蓄电池为所述GNSS接收单元提供电源。
4、 一种通信控制模块，其特征在于，所述模块位于GNSS监测装置中，包括微型计 算机部，时钟部，存储部，用于控制通信；所述微型计算机部包括中央处理器，只读存储 器，随机存储器，寄存器；所述中央处理器中断控制器、串行通信端口、通用的并行输入 输出端口和计数器；所述寄存器保存时刻信息，所述时刻信息以GNSS时间体系为标准。
5、 根据根据权利要求4所述的通信控制�？椋涮卣髟谟冢鲋醒氪砥髦邪�-串行通信端口2个，16位计数器3个、8位并行输入输出端口 4个。
专利摘要本实用新型公开了一种GNSS监测装置及通信控制�？椋粲谕ㄐ偶际趿煊�。该监测装置包括GNSS接收单元；通信控制单元，包括微型计算机部，时钟部，存储部，微型计算机部包括中央处理器，只读存储器，随机存储器，寄存器；中央处理器具有中断控制器，串行通信端口，通用的并行输入输出端口和计数器的功能；寄存器保存时刻信息，时刻信息以GNSS时间体系为标准；电源单元；无线电收发信单元。通信控制�？椋挥贕NSS监测装置中，包括微型计算机部，时钟部，存储部，用于控制通信；微型计算机部包括中央处理器，只读存储器，随机存储器，寄存器。本实用新型的技术方案，防止了多个无线设备同时工作，提高了无线通信能力。
文档编号G01S1/00GK201307161SQ20082012347
公开日2009年9月9日 申请日期2008年11月4日 优先权日2008年11月4日
发明者文 武, 角谷一明 申请人:文 武
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
