專利名稱：一種基于gps全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于GPS全球定位技術(shù)的遠程定位模塊，特別是一種 用于在線運行機車的基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊。
背景技術(shù)：
近年來隨著鐵路行業(yè)的快速發(fā)展，在線運行的機車、動車及養(yǎng)路機械越來 越多，對于機務(wù)段和鐵路局如何快速實時的査找當(dāng)前所有車輛的運行位置及運 行速度，成為一個迫切需要解決的問題。目前使用的最先進的列車定位技術(shù)是 基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位技術(shù)。該方法采用GPS定位技術(shù)獲取車 輛位置，使用GSM-R無線通訊技術(shù)將定位信息發(fā)送到機務(wù)段及車站。使用 GSM-R技術(shù)先進，傳輸速度快，但是需要在鐵路沿線建設(shè)專用的GSM-R網(wǎng)絡(luò)， 建設(shè)周期長，投資成本大。 發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實用新型要設(shè)計出一種低成本、高性 能、兼容性好、靈活性強的基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的 一種基于GPS全 球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊，包括GPS定位模塊、數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊、 電源電路和顯示板，所述的數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊包括CPU控制器、GPRS通訊 模塊和SIM卡插座，所述的CPU控制器通過電纜分別與GPRS通訊模塊、GPS 定位模塊、電源電路和顯示板連接，所述的GPRS通訊模塊還通過電纜分別與 電源電路和SIM卡插座連接。
本實用新型所述的CPU控制器為AT91SAM7A3控制器，引腳67、 68、 69、 70為JTAG仿真器接口，接口使用20針的JTAG插座，UARTl接口與GPRS 通訊模塊相連，UART2接口與GPS定位模塊相連。
本實用新型所述的GPS定位模塊為MOTOROLA公司的M12定位模塊，通 過一個10針的接口和CPU控制器相連接，其中GPS定位模塊的引腳RX0、TX0 和CPU控制器的UARTl的引腳TXl、 RXl分別相連，GPS定位模塊的BATT接口為外接DC3.0V電池電源接口，針腳4為脈沖輸出端，GPS定位模塊的針 腳8為差分信號修正值使能開關(guān)。
本實用新型所述的GPRS通訊模塊為西門子公司的MC35，具有ZIF 40針 的通訊接口，其中引腳l、 2、 3、 4、 5接電源，引腳6、 7、 8、 9、 IO接地，引 腳ll、 12連接備用電池，引腳15、 31、 32與AT91SAM7A3 CPU控制器的IO 口連接，引腳16—23分別與AT91SAM7A3 CPU控制器的UARTO的八個握手 信號接口連接，引腳33—40懸空。
本實用新型所述的SIM卡插座一共有8個引腳，其中引腳CCVCC與GPRS 通訊模塊的引腳CCVCC連接，引腳GND接地，引腳CCIO接控制數(shù)據(jù)的發(fā)送 和接收的串行數(shù)據(jù)線，引腳CCDET1接電源，引腳CCDET2和GPRS通訊模塊 的引腳CCIN相連，引腳CCCLK接GPRS通訊模塊設(shè)置的SIM卡時鐘信號線， 引腳CCRST接SIM卡復(fù)位信號線。
本實用新型所述的電源電路包括DC24V轉(zhuǎn)DC5V電路和DC5V轉(zhuǎn)3.3V電 路兩部分，其中DC24V轉(zhuǎn)DC5V電路主要包括ZUS152405芯片及相關(guān)的支撐 電容，DC5V轉(zhuǎn)3.3V電路主要包括AS1117M3-3.3V芯片及相關(guān)的支撐電容。
本實用新型所述的顯示板包括電源指示燈POWER—LED和GPRS通訊模塊 工作狀態(tài)指示燈GPRS_LED。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果
1、 由于本實用新型使用GPRS技術(shù)，可以直接利用中國移動現(xiàn)有的無線網(wǎng) 絡(luò)，不需要重新建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，也無需安裝專門的軌道設(shè)備及地面設(shè)備，大大降低 了通訊系統(tǒng)的建設(shè)成本和運營成本。
2、 由于本實用新型使用了高性能的CPU控制器，提高了定位系統(tǒng)的運行 速度、計算能力和抗干擾能力；使用了高性能的GPS定位模塊，提高了定位系 統(tǒng)的定位精度。
3、 由于本實用新型設(shè)備自成系統(tǒng)，不需要和機車相關(guān)設(shè)備進行通訊，只要 在機車上安裝該設(shè)備并供電就可以自動工作，所以不存在和其他設(shè)備兼容的問 題。所有的機車上可以直接應(yīng)用，因此使用范圍較廣、不受車輛類型的限制。
4、 由于本實用新型的采用模塊化設(shè)計，體積較小，安裝靈活，不需要其他 設(shè)備支持，設(shè)備供電就可自動工作。
5、 由于本實用新型設(shè)備成本低，安裝方便，維護簡單，無需建設(shè)專用的通訊網(wǎng)絡(luò)或鋪設(shè)專門的設(shè)備，系統(tǒng)建設(shè)周期短、費用低、見效快，實用效果好，
可以滿足鐵路相關(guān)企事業(yè)單位的技術(shù)要求。


本實用新型共有附圖7張。其中
圖1是基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖2是基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊CPU控制器的接口電路圖。
圖3是基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊GPS定位模塊接口電 路圖。
圖4是基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊SIM卡插座接口電路圖。
圖5是基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊GPRS通訊模塊接口電 路圖。
圖6是基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊DC24V轉(zhuǎn)DC5V接口 電路圖。
圖7是基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊DC5V轉(zhuǎn)DC3.3V接口 電路圖。
圖中，201、 CPU控制器，202、 GPS定位模塊，203、 GPRS通訊模塊，204、 SIM卡插座，205、電源電路，206，顯示板。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。如圖l一7所示， 一種基于 GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊，包括GPS定位模塊202、數(shù)據(jù)處理和 傳輸模塊、電源電路205和顯示板206，所述的數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊包括CPU 控制器201、 GPRS通訊模塊203和SIM卡插座204。所述的CPU控制器201 為AT91SAM7A3控制器，引腳67、 68、 69、 70為JTAG仿真器接口 ，接口使 用20針的JTAG插座，UARTl接口與GPRS通訊模塊203相連，UART2接口 與GPS定位模塊202相連。所述的GPS定位模塊202為MOTOROLA公司的 M12定位模塊，通過一個10針的接口和CPU控制器201相連接，其中GPS定 位模塊202的RXO、 TXO引腳和CPU控制器201的UARTl的TXl、 RXl引腳 分別相連，GPS定位模塊202的BATT接口為外接DC3.0V電池電源接口，針腳4為脈沖輸出端，GPS定位模塊202的針腳8為差分信號修正值使能開關(guān)。 所述的GPRS通訊模塊203為西門子公司的MC35，具有ZIF 40針的通訊接口 ， 其中引腳l、 2、 3、 4、 5接電源，引腳6、 7、 8、 9、 10接地，引腳IK 12連 接備用電池，引腳15、 31、 32與AT91SAM7A3CPU控制器201的IO 口連接， 引腳16—23分別與AT91SAM7A3CPU控制器201的UARTO的RXO、TXO、RTSO、 CTSO、 RINGO、 DTRO、 DCDO、 DSRO八個握手信號接口連接，引腳33—40懸 空所述的SIM卡插座204 —共有8個引腳，其中引腳CCVCC與GPRS通訊模 塊203的引腳CCVCC連接，引腳GND接地，引腳CCIO接控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和 接收的串行數(shù)據(jù)線，引腳CCDET1接電源，引腳CCDET2和GPRS通訊模塊 203的CCIN引腳相連，弓i腳CCCLK接GPRS通訊模塊203設(shè)置的SIM卡時鐘 信號線，CCRST接SM卡復(fù)位信號線。所述的電源電路205包括DC24V轉(zhuǎn)DC5V 電路和DC5V轉(zhuǎn)3.3V電路兩部分，其中DC24V轉(zhuǎn)DC5V電路主要包括 ZUSi52405芯片及相關(guān)的支撐電容，DC5V轉(zhuǎn)3JV電路包括ASU17M3-3.3V芯 片及相關(guān)的支撐電容。所述的顯示板206包括電源指示燈POWER LED和GPRS 通訊模塊203工作狀態(tài)指示燈GPRS—LED。 本實用新型的定位方法包括以下步驟
A、 將裁剪后的TCP/IP協(xié)議事先寫入CPU控制器201的TCP/IP協(xié)議棧；
B、 將SIM卡安裝在SIM卡插座204上，由GPRS通訊模塊203通過SIM 卡的身份認證后接入GSM網(wǎng)絡(luò)，使通訊系統(tǒng)開始工作；
C、 GPS定位模塊202采集車輛的定位信息，如車輛當(dāng)前所在的緯度、經(jīng)度、 高度及速度等信息；
D、 CPU控制器201將GPS定位模塊202采集的信息通過UART 口接收過 來，將該信息打包成IP數(shù)據(jù)包，然后將IP數(shù)據(jù)包發(fā)送到GPRS通訊模塊203， 同時將從GPRS通訊模塊203接收的IP數(shù)據(jù)包進行解包，并通過GPS定位模塊 202上的使能開關(guān)控制GPS定位模塊202的工作狀態(tài)。
E、 GPRS通訊模塊203形成GPRS數(shù)據(jù)包，將GPRS數(shù)據(jù)包經(jīng)過射頻天線 發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)，同時從GSM網(wǎng)絡(luò)接收GPRS數(shù)據(jù)包并發(fā)送到CPU控制器 201。
在全國大規(guī)模的GSM-R網(wǎng)絡(luò)建成之前，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)將車輛GPS定位 信息傳輸?shù)较嚓P(guān)的部門，即使用一種基于GPS全球定位技術(shù)和GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)遠程定位系統(tǒng)，簡稱GPRS_GPS遠程定位系統(tǒng)，成為當(dāng)前成本低、實 現(xiàn)快、可靠性高的首選方案。
權(quán)利要求1、一種基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊，包括GPS定位模塊(202)、數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊、電源電路(205)和顯示板(206)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊包括CPU控制器(201)、GPRS通訊模塊(203)和SIM卡插座(204)，所述的CPU控制器(201)通過電纜分別與GPRS通訊模塊(203)、GPS定位模塊(202)、電源電路(205)和顯示板(206)連接，所述的GPRS通訊模塊(203)還通過電纜分別與電源電路(205)和SIM卡插座(204)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊，其 特征在于所述的CPU控制器(201)為AT91SAM7A3控制器，引腳67、 68、 69、 70為JTAG仿真器接口 ，接口使用20針的JTAG插座，UART1接口與GPRS 通訊模塊(203)相連，UART2接口與GPS定位模塊(202)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊，其 特征在于所述的GPS定位模塊(202)為MOTOROLA公司的M12定位模塊， 通過一個IO針的接口和CPU控制器(201)相連接，其中GPS定位模塊(202) 的引腳RX0、 TXO和CPU控制器(201)的UART1的引腳TX1、 RX1分別相 連，GPS定位模塊(202)的BATT接口為外接DC3.0V電池電源接口，針腳4 為脈沖輸出端，GPS定位模塊(202)的針腳8為差分信號修正值使能開關(guān)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊，其 特征在于所述的GPRS通訊模塊(203)為西門子公司的MC35，具有ZIF 40 針的通訊接口，其中引腳l、 2、 3、 4、 5接電源，引腳6、 7、 8、 9、 IO接地， 引腳11、 12連接備用電池，引腳15、 31、 32與AT91SAM7A3 CPU控制器(201) 的IO口連接，引腳16—23分別與AT91SAM7A3CPU控制器(201)的UART0 的RX0、 TX0、 RTS0、 CTS0、 RING0、 DTR0、 DCD0、 DSR0八個握手信號接 口連接，引腳33—40懸空。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊，其 特征在于所述的SIM卡插座(204) —共有8個引腳，其中引腳CCVCC與 GPRS通訊模塊(203)的引腳CCVCC連接，引腳GND接地，弓I腳CCIO接控 制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收的串行數(shù)據(jù)線，引腳CCDET1接電源，引腳CCDET2和GPRS通訊模塊(203 )的引腳CCIN相連，引腳CCCLK接GPRS通訊模塊(203 ) 設(shè)置的SIM卡時鐘信號線，弓l腳CCRST接SIM卡復(fù)位信號線。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊， 特征在于所述的電源電路(205)包括DC24V轉(zhuǎn)DC5V電路和DC5V轉(zhuǎn)3.3V 電路兩部分，其中DC24V轉(zhuǎn)DC5V電路主要包括ZUS152405芯片及相關(guān)的支 撐電容，DC5V轉(zhuǎn)3.3V電路主要包括AS1117M3-3.3V芯片及相關(guān)的支撐電容。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊，其 特征在于所述的顯示板(206)包括電源指示燈POWER_LED和GPRS通訊 模塊(203)工作狀態(tài)指示燈GPRS_LED。
專利摘要本實用新型公開了一種基于GPS全球定位技術(shù)的機車遠程定位模塊，包括GPS定位模塊、CPU控制器、GPRS通訊模塊和SIM卡插座、電源電路和顯示板。所述的GPS定位模塊采集車輛的定位信息，CPU控制器將定位信息打包并發(fā)送到GPRS通訊模塊，GPRS通訊模塊將GPRS數(shù)據(jù)包經(jīng)過射頻天線發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)，同時從GSM網(wǎng)絡(luò)接收GPRS數(shù)據(jù)包并發(fā)送到CPU控制器。本實用新型使用GPRS和GPS技術(shù)，大大降低了通訊系統(tǒng)的建設(shè)成本和運營成本，提高了車輛定位的精度。
文檔編號G01S5/02GK201383003SQ200820231299
公開日2010年1月13日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者濤 吳, 趙國平, 馬晨普 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心