[發明專利]機車北斗衛星、GPS雙模定位系統及其方法

在審

• 申請號: 201510425599.8
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN104977595A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 李慶;王丹;蹇峽;李黎;路長平;羅文;王鵬
• 申請（專利權）人: 中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01S19/33
• 分類號: G01S19/33
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

技術領域

????本發明屬于鐵路通信技術領域，具體涉及一種機車北斗衛星、GPS雙模定位系統及其方法。

背景技術

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。

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。

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緯度和時間的提取；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。

發明內容

本發明的目的是提供一種機車北斗衛星、GPS雙模定位系統及其方法，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。

本發明所采用的技術方案是：

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。

所述MCU微控制器AVR通過1擴5串口擴展芯片GM8125與4個串口連接，分別為：

主控串口，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。

所述GPS+BD2雙模模塊為UM220和TD3020C雙模塊。

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3.3V。

機車北斗衛星、GPS雙模定位方法，其特征在于：

由以下步驟實現：

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；

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；

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口。

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。

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3.3V。

MCU微控制器AVR每秒通過AVR升級口輸出轉發統計信息。

本發明具有以下優點：

本發明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。