基于GSM网络和GPRS技术的GPS型远程机车运行速度监视仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于ＧＳＭ网络和ＧＰＲＳ技术的ＧＰＳ型远程机车运行速度监视仪，包括主控制器模块、ＧＰＳ功能模块、基于ＧＳＭ网络的ＧＰＲＳ功能模块以及供电单元部分。该速度监视仪通过接收ＧＰＳ卫星信号获取速度信息，再通过ＧＳＭ网络将数据传送到地面接收装置，完成了机车运行速度的实时监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及GSM系统的无线分组交换技术，尤其涉及机车运行过程中对运 行速度的监测。
技术介绍
现有的机车运行速度监测方法是基于传统的传感器方式，将运行列车上的 相关数据通过速度仪表传达到司机室，只能被列车上的人员掌握，然后再传达 给车站上的工作人员。这种即时监视数据的方法，过程繁琐，不利于车外人员 对列车运行情况的掌握。因此通过一种新的方法来快速向地面传送机车运行速 度，使车外人员能够不通过司机就得到列车运行的即时速度数据，便于外部人 员对机车运行情况的掌握，从而保障列车安全可靠的运行，便成为亟待解决的 问题之一。众所周知，GPRS通用无线分组业务，是一种新的GSM数据业务，它基于 GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。它可以让 多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时 隙都用来传送数据，那么数据速率最高可达164kb/s。 GSM空中接口的信道资 源既可以被话音占用，也可以被GPRS数据业务占用。当然在信道充足的条件 下，可以把一些信道定义为GPRS专用信道。通俗地讲，GPRS是一项高速数据 处理的技术，方法是以"分组"的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现 有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术，但是它在许多方面都具有显著 的优势。GPS即全球定位系统(Global Positioning System)是一个由覆盖全球的24 颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可 以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以 便实现导航、定位、授时、测速等功能。全球定位系统的主要特点有(l)全天候；(2)全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率(5)应用广泛多功GPS系统的基本原理是测量出己知位置的卫星到用户接收机之间的距离， 然后综合多颗卫星的数据而确定接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的 位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中査出。当用户接受到导航电 文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离， 再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，这样，用 户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于GPS和GPRS技术而设计的远程机车运行 速度监视仪。本专利技术的技术解决方案是这样实现的一种基于GSM网络和GPRS技术的GPS型远程机车运行速度监视仪，其 特征在于包括C8051F040构成的主控制器模块、SKYNOV构成的GPS功能 模块、内嵌了 ZW36H的GPRS功能模块以及供电单元电路，所述的GPS模块 通过串行通信接口UARTO，使用引脚4、 5分别作为接收与发送，与主控制器模 块进行数据交换；所述的内嵌了 ZW36H的GPRS模块通过内部的通用异步收发 器的对外接口即引脚13和引脚14与主控制器模块通信，二者通过串行接口传 递信息；所述的主控制器模块使用PO.O、 P0.1的UARTO与GPS模块相连接， 使用P0.2、 P0.3的UART1与GPRS模块相连接；所述的供电单元电路将+5V电 压送入到GPS模块和GPRS模块的VCC供电引脚，将+3,3V电压送入到主控制 模块的+3.3V供电引脚，供电单元的参考地输出GND则与GPS模块和GPRS模 块的所有GND引脚相连；原始数据的导航电文通过GPS卫星以伪随机码的形 式发射给地面，通过外置天线传输给GPS模块，通过GPS模块的转换，信号以 串口数据的格式送入主控制器模块，在主控模块内进行解析、处理、存储后再 传送给GPRS模块，数据在GPRS模块内被封装成许多独立的封包，最后以封 包的形式通过现有的GSM网络发送给地面的接收装置。所述的基于GSM网络和GPRS技术的GPS型远程机车运行速度监视仪， 其特征在于所述的供电单元电路包括电源转换芯片ASU17H3-3.3和MIC5207, 以及隔离芯片BO505T。一种如权利要求1所述的基于GSM网络和GPRS技术的GPS型远程运行速度监视仪的控制方法，其控制过程包括系统初始化和主控制器状态设置的步 骤，其特征在于还包括下述步骤(1) GPS模块功能控制；(2) 对GPS模块是否接收到GPS数据进行判断，并在下述步骤中进行选择；(3) 未接收到GPS信号，返回初始化；(4) 接收到GPS数据，则对其进行处理；(5) 数据处理；(6) 将上述步骤处理过的数据向GPRS模块发送；(7) 读取GPRS模块状态，并返回系统初始化。与现有技术相比较，本专利技术的优点是显而易见的，主要表现在这种运行速度监视仪摆脱了传统的速度监测方式，只要将设备安装到机车中就可完成测 速工作，应用方便，操作简单，使用可靠，是对列车进行检测控制，保障其安 全可靠运行的新产品。 附图说明本专利技术有7幅附图，其中 图l是本专利技术的结构框图2是本专利技术的电路结构图3是本专利技术的主控制器芯片C8051F040电路图； 图4是GPRS模块SIM卡插座及ZW36H接口电路图； 图5是GPS接收模块应用电路图6是供电单元部分电路图7是本专利技术的程序框图。 具体实施方案如图1 图7所示。 一种GPS型远程机车运行速度监视仪，包括硬件和软件 两部分。硬件的作用主要是为各模块电路提供物理连接，负责机车速度数据的获取、 传输、转换、发送。同时还要负责工作电源的提供。软件的作用是根据现场应用要求，在主控芯片中处理接收到的数据，控制GPS模块功能使能和模式选择，读取GPRS模块的工作状态。硬件组成包括主控制器模块C8051F040、 GPS功能模块SKYNOV、基于 GSM网络的GPRS功能模块ZW36H以及供电单元电路部分，见图1 。所述运行速度监视仪通过GPS接收模块从卫星系统接收导航电文，从中提 取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比可知卫星与机车的距离，再利用导航 电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，这样机车在WGS-84 大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。GPS模块将所述速度信息通过UART 的4、 5引脚送入主控制器的P0.2、 P0.3引脚，二者通过串行接口进行通信，同 时GPS模块的3脚接到主控制器P3.6脚、9引脚接到P3.7脚，分别用于控制 Boot Mode和LNA Enable功能。所传的数据经主控芯片处理后，通过UART的 对外接口PO.O、 P0.1送出至GPRS模块的13、 14脚，完成信号在片内的传输。 主控制器的P3.4、 P3.5引脚分别连接到GPRS模块的9和12脚，用于监测DTU 运行状态和GSM模块状态。GPRS模块将接收到的数据打包，通过GSM网络 发送给地面接收装置(第三方)，通过微机解读，获取机车运行速度数据，完成 整个测速功能。GPS功能模块可以同时接收12颗卫星讯息；支持NMEA0183输出协议。 内置超低噪声放大器，支持被动天线。其超高的灵敏度在狭窄的天空下，如城 市街道中，无论是静态定位还是动态导航都能提供优异的性能，并在弱卫星讯 号下仍能快速准确定位。采用间断睡眠的工作模式可以大大降低功耗，这非常 适于手持和电池驱动的设备。主控制器模块是整个设备的核心部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＧＳＭ网络和ＧＰＲＳ技术的ＧＰＳ型远程机车运行速度监视仪，其特征在于：包括Ｃ８０５１Ｆ０４０构成的主控制器模块（２）、ＳＫＹＮＯＶ构成的ＧＰＳ功能模块（１）、内嵌了ＺＷ３６Ｈ的ＧＰＲＳ功能模块（３）以及供电单元电路（４），所述的ＧＰＳ模块（１）通过串行通信接口ＵＡＲＴ０，使用引脚４、５分别作为接收与发送，与主控制器模块（２）进行数据交换；所述的内嵌了ＺＷ３６Ｈ的ＧＰＲＳ模块（３）通过内部的通用异步收发器的对外接口即引脚１３和引脚１４与主控制器模块（２）通信，二者通过串行接口传递信息；所述的主控制器模块（２）使用Ｐ０．０、Ｐ０．１的ＵＡＲＴ０与ＧＰＳ模块（１）相连接，使用Ｐ０．２、Ｐ０．３的ＵＡＲＴ１与ＧＰＲＳ模块（３）相连接；所述的供电单元电路（４）将＋５Ｖ电压送入到ＧＰＳ模块（１）和ＧＰＲＳ模块（３）的ＶＣＣ供电引脚，将＋３．３Ｖ电压送入到主控制模块（２）的＋３．３Ｖ供电引脚，供电单元的参考地输出ＧＮＤ则与ＧＰＳ模块（１）和ＧＰＲＳ模块（３）的所有ＧＮＤ引脚相连；原始数据的导航电文通过ＧＰＳ卫星以伪随机码的形式发射给地面，通过外置天线传输给ＧＰＳ模块（１），通过ＧＰＳ模块（１）的转换，信号以串口数据的格式送入主控制器模块（２），在主控模块内进行解析、处理、存储后再传送给ＧＰＲＳ模块（３），数据在ＧＰＲＳ模块（３）内被封装成许多独立的封包，最后以封包的形式通过现有的ＧＳＭ网络发送给地面的接收装置。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马晨普，董笑辰，景海林，
申请(专利权)人：中国北车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]