專利名稱：一種覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位置監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，特別是涉及一種覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，使用了衛(wèi)星定位和衛(wèi)星通信的功能，用于同時對多個位置監(jiān)測終端的位置進(jìn)行實時監(jiān)測。
背景技術(shù)：
為了實時監(jiān)測多個終端例如科研探測裝置的位置，通常的做法是在終端上安裝 GNSS定位模塊以獲得位置信息，將位置信息發(fā)送到監(jiān)測中心站，監(jiān)測中心站管理所有終端的位置信息。其中將位置信息發(fā)送到監(jiān)測中心站，現(xiàn)有的方式一般是通過地面移動通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)。如參考文獻(xiàn)1 實用新型專利號ZL 02219087. 2跟蹤定位箱包及箱包的實時位置檢測系統(tǒng)，該實用新型使用GSM網(wǎng)絡(luò)傳送位置信息。參考文獻(xiàn)2 發(fā)明專利申請?zhí)?2117403. 2 —種用于移動物體的全球衛(wèi)星定位、導(dǎo)航、報警多功能監(jiān)控系統(tǒng)，使用GSM，CDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)傳送GPS信息給移動手機來監(jiān)控。參考文獻(xiàn)3 發(fā)明專利號ZL 02828926. 9，公開一種通過直接數(shù)字衛(wèi)星廣播復(fù)用系統(tǒng)實時互連廣域監(jiān)視、測量或數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)部件的系統(tǒng)和方法，將所有數(shù)據(jù)通過地面網(wǎng)絡(luò)收集到一個中心站，多個中心站間再通過衛(wèi)星來實現(xiàn)互聯(lián)和同步。綜上所述，使用地面移動通訊網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)傳送位置監(jiān)測信息的缺點是1. GSMjCDMA等移動通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)不能覆蓋一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，不能滿足廣闊地域內(nèi)信號的直接傳送；2.信息的傳遞需經(jīng)過基站中轉(zhuǎn)，要經(jīng)過第三方服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，信息的保密性不好和實時性不好；3.對多個終端同時進(jìn)行不間斷的監(jiān)測，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決廣闊的區(qū)域，偏遠(yuǎn)地區(qū)等沒有地面移動通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)覆蓋區(qū)域的終端位置監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸問題。實現(xiàn)數(shù)據(jù)的直接實時傳輸，可以使用衛(wèi)星鏈路來傳送位置信息以及其他監(jiān)測信息。實現(xiàn)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，能同時監(jiān)測多個位置監(jiān)測終端的位置，也能傳送位置監(jiān)測終端的狀態(tài)信息和其他探測數(shù)據(jù)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，包括至少一個位置監(jiān)測終端、位置監(jiān)測中心站和通信鏈路；其特征在于，還包括通信衛(wèi)星；所述的通信鏈路為衛(wèi)星鏈路；其中，所述的位置監(jiān)測終端將位置信息通過所述的衛(wèi)星鏈路實時的發(fā)送到所述的位置監(jiān)測中心站，所述的位置監(jiān)測中心站對收到的位置信息進(jìn)行管理；所述的位置監(jiān)測終端由一塊具有通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GNSS)獲取自身的位置和時間信息的GNSS定位模塊；一塊能實現(xiàn)與位置監(jiān)測中心站之間進(jìn)行衛(wèi)星鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)男l(wèi)星通信模塊；
一塊具有管理位置監(jiān)測終端的編號和工作流程的控制模塊；和一塊給位置監(jiān)測終端的各個模塊供電的電源模塊組成；所述的控制模塊分別與GNSS定位模塊和衛(wèi)星通信模塊之間使用串口傳輸數(shù)據(jù)；所述的位置監(jiān)測中心站由大口徑拋物面天線，低噪聲放大器，衛(wèi)星信號下變頻器， 衛(wèi)星通信接收基帶處理器和數(shù)據(jù)處理計算機組成；其中，所述的低噪聲放大器與大口徑拋物面天線端電連接，該低噪聲放大器與所述的衛(wèi)星信號下變頻器、所述的衛(wèi)星通信接收基帶處理器和所述的數(shù)據(jù)處理計算機電連接；所述的位置監(jiān)測中心站的大口徑拋物面天線對準(zhǔn)通信衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號，低噪聲放大器對收到的衛(wèi)星信號放大，所述的衛(wèi)星信號下變頻器將低噪聲放大器放大后的衛(wèi)星信號下變頻為中頻信號，衛(wèi)星通信接收基帶處理器對所述的中頻信號進(jìn)行信號解調(diào)，并將解出的信息傳給所述的數(shù)據(jù)處理計算機，該數(shù)據(jù)處理計算機對位置信息進(jìn)行處理，存儲或發(fā)給特定用戶；所述的通信衛(wèi)星為同步軌道通信衛(wèi)星。在上述的技術(shù)方案中，還包括N個探測器，其中，N為正整數(shù)；所述的探測器通過接口與所述的位置監(jiān)測終端的終端控制模塊電連接。在上述的技術(shù)方案中，所述的探測器為溫度探測模塊、空氣濕度探測模塊、氣壓探測模塊、氣象參數(shù)探測模塊和/或地質(zhì)參數(shù)探測模塊。在上述的技術(shù)方案中，所述的接口為串口、網(wǎng)口或USB 口。在上述技術(shù)方案中，還包括數(shù)據(jù)發(fā)布通信網(wǎng)絡(luò)，所述的位置監(jiān)控中心站通過所述的數(shù)據(jù)發(fā)布通信網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)。在上述技術(shù)方案中，所述的數(shù)據(jù)發(fā)布通信網(wǎng)絡(luò)為計算機網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星通信網(wǎng)或移動通信網(wǎng)。在上述的技術(shù)方案中，所述的控制模塊的管理位置監(jiān)測終端的工作流程為從GNSS 模塊獲取位置時間信息，定時啟動衛(wèi)星通信模塊發(fā)送該位置時間信息。在上述的技術(shù)方案中，所述的衛(wèi)星通信模塊由發(fā)射基帶處理器，上變頻器、功率放大器和通信發(fā)射天線組成；其中，所述的發(fā)射基帶處理器與所述的上變頻器、所述的功率放大器和所述的通信發(fā)射天線通過信號線電連接。在上述的技術(shù)方案中，所述的GNSS模塊利用GPS、GALILEO、GL0NASS或BEIDOU系統(tǒng)中的一種進(jìn)行定位，或是使用區(qū)域性定位系統(tǒng)進(jìn)行定位；或使用所述的GNSS模塊利用 GPS、GALILEO、GL0NASS或BEIDOU系統(tǒng)與使用區(qū)域性定位系統(tǒng)中的幾種進(jìn)行組合定位。在上述的技術(shù)方案中，所述的控制模塊的管理位置監(jiān)測終端的工作流程為從GNSS 模塊獲取位置時間信息，定時啟動衛(wèi)星通信模塊發(fā)送該位置時間信息。在上述的技術(shù)方案中，所述的通信衛(wèi)星為同步軌道通信衛(wèi)星，所述的同步軌道通信衛(wèi)星通信使用擴頻通信技術(shù)和BPSK調(diào)制的方式；對一個通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬資源采用頻分多址，碼分多址，時分多址的方法實現(xiàn)多個位置監(jiān)測終端的位置信息實時傳輸。一顆同步軌道通信衛(wèi)星可以覆蓋地面大約40%的地區(qū)。本發(fā)明提供的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，使用了衛(wèi)星定位和衛(wèi)星通信的功能，位置終端可以分布在有衛(wèi)星信號覆蓋的任何地區(qū)，對于衛(wèi)星信號覆蓋的大范圍區(qū)域都能進(jìn)行監(jiān)測，可以容納多個用戶，可以同時對多個位置監(jiān)測終端的位置進(jìn)行實時位置信息和科研探測數(shù)據(jù)的傳輸。除了位置信息，也可以傳輸位置監(jiān)測終端的終端狀態(tài)信息和其他傳感器探測數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行警報信息，求救信息的發(fā)送。也可以在移動物體上安裝位置監(jiān)測終端，實現(xiàn)移動物體的位置監(jiān)測。本發(fā)明的一種覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)利用了衛(wèi)星通信的優(yōu)勢，相對于已有技術(shù)具有如下的優(yōu)點1.本發(fā)明的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，使用一個位置監(jiān)測中心站，一顆通信衛(wèi)星上的一個轉(zhuǎn)發(fā)器，就可以對多個位置監(jiān)測終端的信息進(jìn)行實時接收和管理。2.本發(fā)明的監(jiān)測系統(tǒng)可以使用一個通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬資源，采用頻分多址、 碼分多址和時分多址的方法實現(xiàn)多個位置監(jiān)測終端的位置信息實時傳輸?？梢酝瑫r實時的監(jiān)控多個位置監(jiān)測終端的位置信息；該位置監(jiān)測終端可以分布在所使用的通信衛(wèi)星信號覆蓋的任何地區(qū)。位置監(jiān)測終端還可以傳輸終端上其他科研探測器的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對位置監(jiān)測終端所處位置處其他科研數(shù)據(jù)的實施監(jiān)測。3.位置監(jiān)測終端可以使用的地域很廣。在衛(wèi)星信號覆蓋的地方都可以使用位置監(jiān)測終端，衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域很廣，通常一顆星可以覆蓋地球40 %的地區(qū)。4.增加新的位置監(jiān)測終端簡單，系統(tǒng)不需要地面工程的基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)速度快，系統(tǒng)的運行和維護(hù)費用低。5.數(shù)據(jù)傳輸直接，路由簡單，延時小，不需要經(jīng)過第三方的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，對于內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳輸和處理十分有利。6.使用衛(wèi)星通信帶寬資源豐富，同時在線的用戶容量大。7.位置監(jiān)測終端除安裝在固定位置，也可以用于移動的車載，船載和機載系統(tǒng)。除位置信息外，也可以傳輸位置監(jiān)測終端的狀態(tài)信息和其他傳感器探測數(shù)據(jù)。8.使用衛(wèi)星通信穩(wěn)定可靠，不易受自然條件的干擾和影響。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)總體組成框圖，包括位置監(jiān)測終端，通信衛(wèi)星和位置監(jiān)測中心站；圖2是本發(fā)明的位置監(jiān)測終端的組成框圖；圖3是本發(fā)明的位置監(jiān)測終端內(nèi)衛(wèi)星通信模塊組成框圖；圖4是本發(fā)明的位置監(jiān)測中心站的組成框圖；圖5是本發(fā)明的具體實施例2的位置監(jiān)測終端的組成框圖；圖6是本發(fā)明的具體實施例3的系統(tǒng)組成框具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細(xì)地說明。實施例1參考圖1，制作一本發(fā)明的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)。在該實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)由位置監(jiān)測終端，位置監(jiān)測中心站，通信衛(wèi)星和GNSS 定位系統(tǒng)組成。所述的位置監(jiān)測終端用于獲取位置和時間信息，并將位置信息通過衛(wèi)星鏈路傳送給位置監(jiān)控中心站，主要由GNSS定位模塊，衛(wèi)星通信模塊，終端控制模塊和電源模塊組成，如圖2所示。所述的位置監(jiān)測終端在工作時，電源模塊給終端控制模塊和GNSS定位模塊供電； GNSS模塊通過接收GNSS信號進(jìn)行定位，獲得位置時間信息，將信息通過串口傳送給終端控制模塊；終端控制模塊對位置時間信息進(jìn)行組幀，并控制電源模塊給衛(wèi)星通信模塊加電； 衛(wèi)星通信模塊加電后，與終端控制模塊間通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，接收終端控制模塊的組幀數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼，擴頻調(diào)制，正弦載波調(diào)制；中頻信號經(jīng)上變頻器變頻到衛(wèi)星鏈路的C波段載波信號，經(jīng)過功率放大器將信號放大到衛(wèi)星鏈路要求的信號強度；終端通過C波段全向通信發(fā)射天線將此信號發(fā)往衛(wèi)星。本實施例的GNSS定位模塊使用GPS定位模塊，通過GPS系統(tǒng)進(jìn)行定位以獲取終端的位置和時間信息。GPS定位模塊通過GPS接收天線接收終端上空GPS衛(wèi)星的信號，通過信號測出終端到衛(wèi)星的距離，衛(wèi)星的位置，衛(wèi)星和終端的時間差，通過這些參數(shù)解算出終端位置和時間。GPS定位模塊通過串口按GPS的NMEA 0183協(xié)議輸出定位信息給終端控制模塊。GPS模塊使用商用GPS模塊，包括GPS接收天線，GPS的下變頻器，GPS接收基帶，和穩(wěn)壓電源模塊。GPS接收天線使用GPS Ll頻段微帶天線，為全向天線。下變頻器為GPS Ll頻段下變頻，將GPS的Ll頻率上的導(dǎo)航信號下變頻到基帶頻段。穩(wěn)壓電源為GPS定位模塊供 5V直流電。GPS定位模塊的類型可以根據(jù)用戶要求的定位精度和成本來選擇，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實施的。位置監(jiān)測終端中的衛(wèi)星通信模塊由發(fā)射基帶處理器，上變頻器和功率放大器，通信發(fā)射天線組成，如圖3所示。衛(wèi)星通信模塊與終端控制模塊間通過串口傳輸信息數(shù)據(jù)。發(fā)射基帶處理器用于對每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼，擴頻調(diào)制和基帶正弦載波數(shù)字調(diào)制。信道編碼包括卷積編碼、交織編碼和差分編碼，用于糾正信道傳輸?shù)腻e誤。擴頻調(diào)制采用直接序列擴頻方式，選用的擴頻碼為11階Gold碼，碼長為2047，碼速率為2. 047MHz。 每10個周期擴頻碼調(diào)制Ibit信息，信息速率為100bps。正弦載波調(diào)制使用BPSK調(diào)制方式。通信發(fā)射基帶處理器使用FPGA，DDS和串口芯片實現(xiàn)。其中FPGA實現(xiàn)信道編碼，擴頻碼產(chǎn)生，擴頻調(diào)制。DDS芯片產(chǎn)生中頻載波信號，以及實現(xiàn)BPSK調(diào)制，中頻載波信號頻率為 70MHzο串口芯片實現(xiàn)UART RS232電平轉(zhuǎn)換。衛(wèi)星通信模塊的上變頻器和功率放大器做在一個模塊里，用于將發(fā)射基帶處理器產(chǎn)生的70MHz中頻基帶信號上變頻為適宜衛(wèi)星鏈路傳輸?shù)腃波段信號，信號頻率在亞太1 號衛(wèi)星的IA轉(zhuǎn)發(fā)器頻率范圍內(nèi)。功率放大模塊把產(chǎn)生的C波段衛(wèi)星信號放大到符合同步軌道通信衛(wèi)星通信鏈路傳輸要求的信號強度，功率放大模塊的輸出信號功率為10W。衛(wèi)星通信模塊的通信發(fā)射天線使用2至4dB增益的全向天線，采用鞭狀天線。由于使用全向天線，通信發(fā)射天線沒有對星的問題，安裝方便；并且終端可以安裝在運動物體上。位置監(jiān)測終端的控制模塊用于管理終端的工作時序?？刂颇K采集GPS定位模塊的位置和時間信息，對信息按一定格式組幀，將組幀好的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給衛(wèi)星通信模塊，控制電源模塊給衛(wèi)星通信模塊供電。控制模塊基于單片機，串口芯片和電源開關(guān)管實現(xiàn)。單片機實現(xiàn)通過串口接收GPS模塊的數(shù)據(jù)和進(jìn)行數(shù)據(jù)組幀處理，并控制電源開關(guān)管供電。工作流程是控制模塊每5分鐘取一次有效的GPS定位模塊位置信息，控制電源模塊給衛(wèi)星通信模塊供電，與衛(wèi)星通信模塊通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互傳輸數(shù)據(jù)，衛(wèi)星通信模塊處理并發(fā)送數(shù)據(jù)。位置監(jiān)測終端的電源模塊用于給終端各部分供電，終端要求輸入為12士2V的直流電。電源模塊將12V直流電變換為5V和IOV的穩(wěn)壓電，其中5V提供給GPS定位模塊，衛(wèi)星通信模塊的發(fā)射基帶處理器和終端控制模塊，IOV提供給衛(wèi)星通信模塊的上變頻器和功率放大器模塊?？刂颇K可以控制電源模塊上的開關(guān)管給衛(wèi)星通信模塊加電和斷電。通信衛(wèi)星用于轉(zhuǎn)發(fā)位置監(jiān)測終端發(fā)往位置監(jiān)測中心站的衛(wèi)星鏈路信號。衛(wèi)星為地球同步軌道通信衛(wèi)星，使用亞太1號衛(wèi)星，該衛(wèi)星上有Mfc波段的轉(zhuǎn)發(fā)器，帶寬范圍為 接收5885至6425MHz，發(fā)射3620至4200MHz。本發(fā)明使用其中的IA轉(zhuǎn)發(fā)器，中心頻率為 5885MHz，帶寬為72MHz，該轉(zhuǎn)發(fā)器接收垂直極化信號，轉(zhuǎn)發(fā)水平極化信號。亞太1號衛(wèi)星覆蓋范圍為北亞及東南亞。位置監(jiān)測中心站用于接收通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號，解調(diào)出信號中的位置信息，并對其中各終端的位置信息進(jìn)行管理。位置監(jiān)測中心站由大口徑拋物面天線，低噪聲放大器，衛(wèi)星信號下變頻器，衛(wèi)星通信接收基帶處理器和數(shù)據(jù)處理計算機組成，如圖4所示。位置監(jiān)測中心站使用16m 口徑的大口徑拋物面天線接收衛(wèi)星的下行轉(zhuǎn)發(fā)的信號。 低噪聲放大器接在大口徑拋物面天線端，對接收到的信號進(jìn)行放大。下變頻器與低噪聲放大器間通過電纜連接，下變頻器將C波段衛(wèi)星信號下變頻為基帶信號。接收基帶對此基帶信號進(jìn)行采樣，解擴，解調(diào)和解碼，提取出監(jiān)測終端的位置和時間信息，并將終端位置信息通過串口傳送給數(shù)據(jù)處理計算機。數(shù)據(jù)處理計算機對此位置監(jiān)測終端數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲和管理。16m 口徑的大口徑拋物面天線對6GHz頻率信號的增益大約為58dB。因為位置監(jiān)測終端發(fā)射的信號不強，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)后到達(dá)地面十分微弱，需要使用高增益天線來提高信號的信噪比。下變頻器將亞太1號衛(wèi)星的IA轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射的下行3660MHz頻率信號下變頻到中頻70MHz，并把中頻信號衰減到衛(wèi)星通信接收基帶處理器需要的信號電平范圍。衛(wèi)星通信接收基帶處理器對衛(wèi)星信號進(jìn)行捕獲，跟蹤，解調(diào)和解碼。衛(wèi)星通信接收基帶處理器捕獲到位置監(jiān)測終端發(fā)射的信息后，對此信號保持跟蹤，解調(diào)出信息，對信息進(jìn)行解信道編碼，并按一定格式將解出的終端位置信息數(shù)據(jù)通過串口輸出給數(shù)據(jù)處理計算機。接收基帶使用專用擴頻接收基帶處理芯片實現(xiàn)，一個衛(wèi)星通信接收基帶處理器芯片能同時處理12路終端數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理計算機對衛(wèi)星通信接收基帶處理器發(fā)送過來的終端位置信息進(jìn)行存儲， 并通過網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通信的方式傳送給需要實時數(shù)據(jù)的用戶。位置監(jiān)測終端的安裝方便，可以安裝在亞太1號衛(wèi)星信號覆蓋區(qū)域內(nèi)，終端可固定在固定位置，也可以安裝在移動物體上。需給位置監(jiān)測終端提供12士2V的直流電，啟動衛(wèi)星通信模塊時最大功率不超過60W，未啟動衛(wèi)星通信模塊時功率不超過10W。位置監(jiān)測終端通過碼分多址，在一個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬上的頻分多址，以及終端間使用時分多址的方式，本發(fā)明系統(tǒng)可以容納大量位置監(jiān)測終端，例如給每個位置監(jiān)測終端都分配一組擴頻碼，使用不同碼的終端可以同時向位置監(jiān)測中心站發(fā)送數(shù)據(jù)，相互不干擾。 使用11階Gold碼生成器，可以產(chǎn)生2048組的擴頻碼。亞太1號上的IA轉(zhuǎn)發(fā)器為72MHz 帶寬，若每個終端占用4MHz帶寬，采用頻分多址的方法可以在18個頻點上同時傳輸18個終端的數(shù)據(jù)，相互間不干擾；若使用的頻率和碼相同，可以對終端間使用錯開時間進(jìn)行傳輸?shù)姆椒?。位置監(jiān)測終端在采用擴頻碼來區(qū)分的同時，也在信號中加入終端的編號來進(jìn)行區(qū)分。實施例2參見圖5，在實施例的位置監(jiān)測終端上安裝多個探測器，還可以傳輸其他探測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對所處位置的某些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，例如可以安裝5個探測器，包括測量溫度探測器，空氣濕度探測器，氣壓探測器，氣象參數(shù)探測器和地質(zhì)參數(shù)的探測器，該探測器用于測量終端所處位置的溫度，空氣濕度，氣壓，氣象參數(shù)和地質(zhì)參數(shù)；并通過一定接口，本實施例使用串口，也可以采用網(wǎng)口或USB 口，該串口與終端控制模塊連接；終端控制板采集這些探測器的數(shù)據(jù)，對探測數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀，通過衛(wèi)星通信模塊發(fā)送到監(jiān)測中心站，實現(xiàn)監(jiān)測中心站對終端數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。系統(tǒng)的其他部分實現(xiàn)方式與實施例1相同。位置監(jiān)測終端可以安裝在移動物體上，實現(xiàn)對移動物體位置監(jiān)測。但移動物體需給位置監(jiān)測終端供電。使用的通信發(fā)射天線是全向天線，移動物體需工作在對衛(wèi)星信號沒有遮擋的環(huán)境下。使用多個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，在中心站安裝多路下變頻和衛(wèi)星通信接收基帶處理器，可以實現(xiàn)大量位置監(jiān)測終端的實時位置監(jiān)測和探測數(shù)據(jù)傳輸。實施例3參照圖6，在實施例1的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)中，還包括一數(shù)據(jù)發(fā)布通信網(wǎng)絡(luò)，本實施例中該數(shù)據(jù)發(fā)布通信網(wǎng)絡(luò)采用計算機網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)的其他部分實現(xiàn)方式與實施例1和實施例2相同。位置監(jiān)控中心站通過數(shù)據(jù)發(fā)布通信網(wǎng)絡(luò)，將終端的數(shù)據(jù)實時或定期提供給特定用戶，供特定用戶實時的分析，觀測分布在廣大區(qū)域內(nèi)的各種探測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)發(fā)布通信網(wǎng)絡(luò)還可以為衛(wèi)星通信網(wǎng)或移動通信網(wǎng)。通過傳統(tǒng)的計算機互聯(lián)網(wǎng)，衛(wèi)星通信或移動通訊技術(shù)實現(xiàn)，這是本專業(yè)技術(shù)人員可以實現(xiàn)的。位置監(jiān)測中心站增加相應(yīng)的通信設(shè)備，與通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。數(shù)據(jù)發(fā)布由中心站數(shù)據(jù)處理計算機控制。例如使用互聯(lián)網(wǎng)通信發(fā)布數(shù)據(jù)，給中心站數(shù)據(jù)處理計算機增加網(wǎng)卡，安裝網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件。
權(quán)利要求
1.一種覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，包括至少一個位置監(jiān)測終端、位置監(jiān)測中心站和通信鏈路；其特征在于，還包括通信衛(wèi)星；所述的通信鏈路為衛(wèi)星鏈路；其中，所述的位置監(jiān)測終端將位置信息通過所述的衛(wèi)星鏈路實時的發(fā)送到所述的位置監(jiān)測中心站，所述的位置監(jiān)測中心站對收到的位置信息進(jìn)行管理；所述的位置監(jiān)測終端由一塊具有通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取自身的位置和時間信息的GNSS定位模塊；一塊能實現(xiàn)與位置監(jiān)測中心站之間進(jìn)行衛(wèi)星鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)男l(wèi)星通信模塊；一塊具有管理位置監(jiān)測終端的編號和工作流程的終端控制模塊；和一塊為位置監(jiān)測終端中各模塊供電的電源模塊組成；所述的終端控制模塊分別與GNSS定位模塊和衛(wèi)星通信模塊之間使用串口傳輸數(shù)據(jù)；所述的位置監(jiān)測中心站由大口徑拋物面天線，低噪聲放大器，衛(wèi)星信號下變頻器，衛(wèi)星通信接收基帶處理器和數(shù)據(jù)處理計算機組成；其中，所述的位置監(jiān)測中心站的大口徑拋物面天線對準(zhǔn)通信衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號，所述的低噪聲放大器與大口徑拋物面天線端電連接， 該低噪聲放大器與所述的衛(wèi)星信號下變頻器、所述的衛(wèi)星通信接收基帶處理器和所述的數(shù)據(jù)處理計算機電連接；該數(shù)據(jù)處理計算機對位置信息進(jìn)行處理，存儲或發(fā)給特定用戶；所述的通信衛(wèi)星為同步軌道通信衛(wèi)星。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括N個探測器，其中，N為正整數(shù)；所述的探測器通過接口與所述的位置監(jiān)測終端的終端控制模塊電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的探測器為溫度探測模塊、空氣濕度探測模塊、氣壓探測模塊、氣象參數(shù)探測模塊和/或地質(zhì)參數(shù)探測模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的接口為串口、網(wǎng)口或USB 口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)發(fā)布通信網(wǎng)絡(luò)，所述的位置監(jiān)控中心站通過所述的數(shù)據(jù)發(fā)布通信網(wǎng)絡(luò)，將終端的數(shù)據(jù)實時或定期提供給特定用戶。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)發(fā)布通信網(wǎng)絡(luò)為計算機網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星通信網(wǎng)或移動通信網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，2或5所述的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的終端控制模塊的管理位置監(jiān)測終端的工作流程為從GNSS模塊獲取位置時間信息，定時啟動衛(wèi)星通信模塊發(fā)送該位置時間信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1，2或5所述的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的衛(wèi)星通信模塊由發(fā)射基帶處理器，上變頻器、功率放大器和通信發(fā)射天線組成；其中，所述的發(fā)射基帶處理器與所述的上變頻器、所述的功率放大器和所述的通信發(fā)射天線通過信號線電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，2或5所述的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的GNSS模塊利用GPS、GALILEO、GL0NASS或BEIDOU系統(tǒng)中的一種進(jìn)行定位，或是使用區(qū)域性定位系統(tǒng)進(jìn)行定位；或使用所述的GNSS模塊利用GPS、GALILEO、GL0NASS或BEIDOU系統(tǒng)與使用區(qū)域性定位系統(tǒng)中的幾種進(jìn)行組合定位。
10.根據(jù)權(quán)利要求1，2或5所述的覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的同步軌道衛(wèi)星通信使用擴頻通信技術(shù)和BPSK調(diào)制的方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種覆蓋地域廣的實時位置監(jiān)測系統(tǒng)，包括位置監(jiān)測終端，通信衛(wèi)星和位置監(jiān)測中心站；位置監(jiān)測終端由GNSS定位模塊，衛(wèi)星通信模塊，控制模塊和電源模塊組成；通信衛(wèi)星為同步軌道通信衛(wèi)星。位置監(jiān)測中心站由大口徑拋物面天線，衛(wèi)星通信接收機，數(shù)據(jù)處理計算機組成；位置監(jiān)測終端把定位模塊得到的定位信息通過衛(wèi)星鏈路回傳到監(jiān)測中心站，使中心站能實時的監(jiān)測位置監(jiān)測終端的位置。該監(jiān)測系統(tǒng)利用1個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬資源，采用頻分多址，碼分多址和時分多址方式實現(xiàn)對多個位置監(jiān)測終端的實時位置監(jiān)測。系統(tǒng)特別適用于只有衛(wèi)星信號覆蓋，而無地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)。此系統(tǒng)具有實時性，多用戶，覆蓋地域廣的特點。
文檔編號H04B7/185GK102244535SQ20101017816
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者張 杰, 李婧華, 范江濤, 馬冠一 申請人:中國科學(xué)院國家天文臺