基於北鬥一代和射頻識別技術的便攜數據採集傳輸裝置製造方法
2024-03-23 21:26:05
基於北鬥一代和射頻識別技術的便攜數據採集傳輸裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基於北鬥一代和射頻識別技術的便攜數據採集傳輸裝置，該裝置包括北鬥收發一體天線、北鬥信息處理模塊、條形碼掃描模塊、射頻識別模塊、控制模塊、電源管理模塊、顯示屏、鍵盤和電源單元。本實用新型通過條形碼掃描模塊和射頻識別模塊可對裝備物資上的信息進行採集，通過北鬥收發一體天線和北鬥信息處理模塊可在北鬥衛星導航系統的覆蓋區域內實現對大批的裝備物資進行快速精確定位的功能，而且，在發生狀況或需要匯報裝備物資情況時，可通過北鬥收發一體天線和北鬥信息處理模塊以短報文通信的方式傳輸通信數據，從而可避免因為通信信號缺失或不佳的原因而導致通信數據傳輸失敗的問題，可大大縮短上報時間，以將損失降到最低。
【專利說明】基於北鬥一代和射頻識別技術的便攜數據採集傳輸裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種數據採集傳輸裝置，具體地說是一種基於北鬥一代和射頻識別技術的便攜數據採集傳輸裝置。
【背景技術】
[0002]後勤部門在對軍用或民用的裝備物資進行管理時，及時了解裝備物資的位置、狀態等情況，並能及時向上級有關部門做出報告，是保證裝備物資儲存安全或運輸安全的必要條件，而且還能在裝備物資造成威脅甚至危及到人員生命財產安全的情況下，儘可能地減少傷亡人數及財產損失。
[0003]在對裝備物資進行管理時，一般採取人工清點的方法，人工清點費時費力，而且容易出現遺漏或重複清點的問題。後來逐漸實施在裝備物資上貼條形碼或電子標籤，通過掃描後獲取相關數據，這種方法比人工清點具有省時省力、清點準確的優勢。而且，電子標籤相比條形碼的掃描來說，又具有非接觸式識別、可多目標識別、運動識別等的優勢，因此，越來越多的裝備物資通過在其上或內部貼電子標籤，進而由射頻技術自動識別目標物資並獲取相關數據。
[0004]通過射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)可快速、準確地對物資進行清點。清點後若發現物資有問題，例如發現物資缺失、存在威脅等情況，清點人員需及時通過電話或其他聯繫方式向上級匯報，以便由上級下達相應補救指令。上報及時，可能會挽救巨大的損失，上報延時，則可能會帶來毀滅性的損害。採用電話匯報時，一旦出現通信信號缺失或不佳，則將延誤匯報。因此，如何在清點物資後及時向上級匯報情況，是擺在倉儲物流和後勤管理部門面前的一項重大難題。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的就是提供一種基於北鬥一代和射頻識別技術的便攜數據採集傳輸裝置，採用該裝置可對裝備物資進行信息採集、定位，還能以短報文通信的方式實現信息的傳輸，可以在物資發生狀況時及時上報，以減小損失。
[0006]本實用新型是這樣實現的:一種基於北鬥一代和射頻識別技術的便攜數據採集傳輸裝置，包括:
[0007]條形碼掃描模塊，與控制模塊相接，用於採集裝備物資上的條形碼信息；
[0008]射頻識別模塊，與控制模塊相接，用於採集裝備物資上的電子標籤信息，或將裝備物資信息寫入對應的電子標籤內；
[0009]控制模塊，分別與所述條形碼掃描模塊、所述射頻識別模塊、北鬥信息處理模塊、顯示屏和鍵盤相接，用於將裝備物資的存儲、狀態和定位信息通過北鬥衛星導航系統向上位機進行通信傳輸；
[0010]北鬥信息處理模塊，分別與所述控制模塊和北鬥收發一體天線相接，用於進行採集信息的通信傳輸和獲取定位數據信息；[0011]北鬥收發一體天線，與所述北鬥信息處理模塊相接，用於進行裝備物資存儲、狀態信息的發送和定位信息的接收；
[0012]顯示屏，與所述控制模塊相接，用於顯示所採集的裝備物資信息和定位、通信數據；
[0013]鍵盤，與所述控制模塊相接，用於進行人機信息交互操作；
[0014]電源管理模塊，與上述各工作單元相接，用於為各工作單元分配工作電源；以及
[0015]電源單元，與所述電源管理模塊相接，用於提供工作電源。
[0016]所述條形碼掃描模塊包括一維條形碼掃描模塊和二維條形碼掃描模塊。
[0017]所述北鬥收發一體天線包括用於發射L波段入站信號的發射天線和用於接收S波段出站信號的接收天線。
[0018]所述顯示屏為觸摸式OLED顯示屏。
[0019]本實用新型通過條形碼掃描模塊和射頻識別模塊對裝備物資上所貼的條形碼或電子標籤進行掃描，在控制模塊的控制下，工作人員可直接在顯示屏上觀看到掃描所得的裝備物資信息；通過北鬥收發一體天線和北鬥信息處理模塊可在「北鬥一代」(或稱「北鬥一號」)衛星導航系統的覆蓋區域內實現對大批的裝備物資進行快速精確定位的功能，而且，在發生狀況或需要匯報裝備物資情況時，可通過北鬥收發一體天線和北鬥信息處理模塊以短報文通信的方式傳輸通信數據，從而可避免因為通信信號缺失或不佳的原因而導致通信數據傳輸失敗的問題，可大大縮短上報時間，以減小損失。
[0020]本實用新型的特點是集信息採集、定位、通信和裝備物資狀態報告等於一體。採用本實用新型可實現運輸、管理等各個環節的信息化管理，提高運作效率，降低運作成本，同時為運輸和後勤管理部門提供高效、準時、靈活、周到的服務，便於指揮調度和統籌管理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的電路結構框圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本實用新型包括北鬥定位及通信單元1、顯示控制單元2、信息採集單元3和電源單元4。
[0023]北鬥定位及通信單元I包括北鬥收發一體天線11和北鬥信息處理模塊12。北鬥信息處理模塊12通過串行數據接口與顯示控制單元2中的控制模塊22相接，用於接收控制模塊22所發送的定位指令信息、通信數據傳輸指令信息(即短報文通信信息)和其他相關業務申請信息等，完成入站幀格式形成、信息編碼、擴頻、BPSK調製、上變頻，之後由北鬥收發一體天線11輸出L波段(f 2GHz )的入站信號。北鬥收發一體天線11接收S波段(2^4GHz )的出站信號，再由北鬥信息處理模塊12經下變頻、放大、A/D、信號捕獲、跟蹤、解擴、載波恢復、解調、解碼後，向控制模塊22實時提供定位信息、短報文信息和其它相關業務信息等。
[0024]北鬥收發一體天線11包含天線和信道前端的組合，它由發射和接收兩個部分組合而成。接收部分由S波段接收天線、前置帶通濾波器、低噪聲放大器和隔離器等部件組成。
[0025]S波段接收天線是微帶面形天線，其波束在水平面內是無方向的(0°~360° )，垂直方向為30°?70°，可確保順利接收兩顆衛星轉發的「北鬥一號」出站信號。
[0026]前置帶通濾波器是個帶通預選濾波器，其作用是選擇需要接收的信號和阻抗匹配。該濾波器能抑制帶外的雜波，特別在L波段的發射頻點有一個陷波點，使得發射信號竄入接收天線後能得到有效的抑制，以免堵塞後面的低噪聲放大器。
[0027]低噪聲放大器是確保本機接收靈敏度的關鍵部件，它由多級放大器組成，其第一級採用噪聲係數低的場效應放大器，確保放大器的增益和噪聲係數達到指標要求。
[0028]低噪聲放大器的輸出通過射頻連接器送往北鬥信息處理模塊12處理，而它所需的直流電源由北鬥信息處理模塊12通過該連接器饋送。隔離器的作用就是把直流電源和放大器輸出的射頻信號分離。
[0029]S波段出站信號自天線接收，經過帶通濾波、低噪聲放大後，可為後續的北鬥信息處理模塊12提供適於處理的信號。
[0030]北鬥收發一體天線11的發射部分由L波段發射天線和高功率放大器組成。
[0031]高功率放大器的輸入信號來自北鬥信息處理模塊12的發射小信號信道，其作用是將它放大到一定的功率電平。它是一個固態功率放大器，工作於A或AB類，其線性度好，避免發射信號的非線性失真。功率放大器的電源獨立輸送。
[0032]L波段發射天線也是微帶天線，其發射波束與S波段接收天線類似。
[0033]北鬥信息處理模塊12輸出的入站信號，經過高功率放大器放大後，由發射天線發射到「北鬥一號」衛星。
[0034]整機的收發隔離度主要取決於收發天線的空間隔離、收發信號的極化隔離和前置帶通濾波器的陷波抑制。
[0035]北鬥信息處理模塊12是本實用新型收發信號的核心，它擔負著多種信號處理的任務。北鬥信息處理模塊12從功能上可分為接收鏈路和發射鏈路兩部分。接收鏈路包括下變頻器D/C、I和Q通道的視頻放大器、A/D變換器以及數位訊號處理器等部件。發射鏈路包括數字基帶信號處理器、BPSK調製器和上變頻器等部件。
[0036]信息採集單元3包括條形碼掃描模塊31和射頻識別模塊32。條形碼掃描模塊31和射頻識別模塊32均與顯示控制單元2中的控制模塊22相接。在控制模塊22的控制下，條形碼掃描模塊31可對裝備物資上所貼的一維或二維條形碼進行掃描，掃描所得數據由條形碼掃描模塊31傳輸給控制模塊22。射頻識別模塊32用於在控制模塊22的控制下對裝備物資上所貼的電子標籤進行掃描，並將掃描所得數據傳輸給控制模塊22 ;當控制模塊22發送所編輯的裝備物資信息時，射頻識別模塊32還用於將所接收的裝備物資信息寫入到裝備物資上的電子標籤內。
[0037]電源單元4包括電池和外部電源。電池可直接向電源管理模塊23供電，電池內部設有充電保護電路和防止正負極插錯的保護電路，採用自鎖開關，減少電池用量的消耗。外部電源可通過充電器向電源管理模塊23供電。電池供電和外部電源供電之間具有自動切換電路，防止外部電源對電池充電而引起事故。電池和外部電源協同向顯示控制單元2中的電源管理模塊23供電。
[0038]顯示控制單元2包括顯示屏21、控制模塊22、電源管理模塊23和鍵盤24。控制模塊22分別與顯示屏21、電源管理模塊23和鍵盤24相接。電源管理模塊23與電源單元4相接，用於從電源單元4處提取所需電壓。在電源管理模塊23中設有AD電源監控模塊，用於隨時監控電池的工作狀況。當電池電壓低於3.0V時，切斷基帶單元和放大器供電，並顯示電壓過低報警；當電池電壓低於3.3V大於3.0V時，切斷放大器供電，在顯示屏21上顯示電壓過低報警和切斷放大器供電信息，並等待電池電壓恢復到3.3V以上時才允許發射。電源管理模塊23在控制模塊2的控制下，可為北鬥定位及通信單元I和信息採集單元3提供工作所需電壓，也可使北鬥定位及通信單元I和信息採集單元3處於待機工作狀態。
[0039]鍵盤24採用軟質橡膠按鍵作為信息輸入和操作控制裝置，以響應用戶的輸入操作。顯示屏21採用OLED觸控螢幕，在作為顯示裝置的同時還具有輔助控制裝置的作用。顯示屏21可在控制模塊22的控制下輸出定位結果(包括經緯度、時間等)顯示、預置簡訊顯示、接收簡訊顯示、條形碼信息顯示、電子標籤信息顯示、設備自檢和告警指示、衛星信號強度指示等。顯示屏21可在控制模塊22的控制下所輸入的可以控制的內容有電源開關、定位申請、簡訊編輯、簡訊發送、調閱定位結果和接收簡訊、查詢中心站回執、毀密控制、掃描操作、掃描信息的編輯與發送等。
[0040]控制模塊22中採用TI公司ARMll系列作為處理器晶片，該晶片集成的128Mbytes的片內32位SRAM，工作頻率為500MHz，片內SRAM可用於影像應用軟體或存儲數據，通過加載內部SRAM以後禁止外部非易失性存儲器，可以降低系統功耗。
[0041]顯示控制單元2開啟後由控制模塊22進行自檢和整機工作狀況巡檢，並由顯示屏21顯示出整機的工作狀況指示；控制模塊22自動完成初始化參數設定，並實時給出故障告警和工作狀況提示(信號失鎖、需給電池充電、設備故障類型等)。
[0042]由控制模塊22控制在顯示屏21上顯示各種輸入所控制的內容，其中包含工作模式的設定，工作模式由手動進行選擇。
[0043]當設定信息採集單元3工作時，控制模塊22通過電源管理模塊23控制開啟信息採集單元3，根據裝備物資上的標籤形式選擇條形碼掃描或射頻識別採集方式，之後發送採集裝備物資信息的命令給信息採集單元3中的條形碼掃描模塊31或射頻識別模塊32 ;條形碼掃描模塊31或射頻識別模塊32採集信息後將信息發送至控制模塊22，控制模塊22對採集到的信息進行整理編輯和存儲，為後續的調閱和上報做好準備。在需要編輯裝備物資信息時，控制模塊22對裝備物資信息進行編輯，並將編輯好的信息傳送給射頻識別模塊32，由射頻識別模塊32寫入到裝備物資上的電子標籤中。
[0044]當設定北鬥定位及通信單元I工作時，控制模塊22通過電源管理模塊23控制開啟北鬥定位及通信單元1，由北鬥定位及通信單元I搜索北鬥衛星，北鬥衛星鎖定的波束及鎖定信號的強度由顯示屏21進行顯示。在需要進行定位時，控制模塊22發送定位命令給北鬥定位及通信單元1，北鬥定位及通信單元I接收定位命令並執行定位，北鬥定位及通信單元I由北鬥一代衛星導航系統中接收定位數據並處理後發送至控制模塊22，控制模塊22接收並解析北鬥定位及通信單元I所發送的定位數據，並由顯示屏21進行顯示。在需要發送通信數據時，控制模塊22首先編輯通信地址(包括上級機關和其他用戶機)及通信內容(例如將需要上報的裝備物資信息編輯成簡訊)，之後將所編輯的通信數據發送至北鬥定位及通信單元1，北鬥定位及通信單元I接收由控制模塊22所發送的通信數據並將該通信數據發送出去。同時，北鬥定位及通信單元I還可從北鬥一代衛星導航系統中接收通信數據，並將所接收到的通信數據發送至控制模塊22，控制模塊22接收解析來自北鬥定位及通信單元I的通信數據，之後存儲，並在顯示屏21上顯示。[0045]本實用新型中的條形碼掃描模塊31、射頻識別模塊32、北鬥信息處理模塊12、收發一體天線11、控制模塊22、電源管理模塊23、顯示屏21和鍵盤24採用積木排插方式固定在前、後殼體之間，且北鬥收發一體天線11上方設置有天線罩。電源單元4中的電池設置在後殼體後方，電池後方設有電池艙蓋。
[0046]前、後殼體及電池艙蓋的材料選用ABS+PC高級工程塑料，選用該材料相比金屬而言具有重量輕、便於攜帶的優點。而且，該材料穩定性好，線膨脹係數極小，用模具注塑的方法可以製造複雜形狀的殼體，滿足整機的裝配需要。整體注塑成型的殼體，強度高、韌性好、整機裝配所需的零件比金屬整機少，重要的是由於材料本身的韌性，可以較大改善整機的耐衝擊、振動、墜落性能，提高設備的可靠性。由於殼體結構件多為模具注塑成型，因而便於批量生產。採用ABS+PC工程塑料，其材料本身就具有耐三防、耐酸鹼腐蝕性能，無須在外部噴塗耐三防塗料，因而更加堅固、耐用。
[0047]目前整機外部存在六處洩漏點，分別是:前殼體與後殼體之間、後殼體與電池艙蓋之間、前殼體與顯示屏之間、前殼體與鍵盤之間、前殼體與歐度接口插座(即外部接口)之間及殼體與天線罩之間。本實用新型採取的水密措施如下:
[0048]前、後殼體之間以及殼體與天線罩之間採取零件防水結構設計，例如凹槽、凸緣，凹槽內填以橡膠密封圈、外部用螺釘壓緊密封固定。後殼體與電池艙蓋之間的密封問題，考慮到電池艙蓋要便於經常拆卸，在電池艙蓋上設計了防水密封槽並填充以橡膠密封圈，在扣緊電池艙蓋的同時壓緊了橡膠密封圈，實現水密。前殼體與顯示屏之間採用高強度防水膠密封。歐度接口插座採用防水型插座，用本身自帶的密封橡膠圈及緊固件裝於後殼體上，外部有密封橡膠蓋塞住保護。鍵盤採用增強型橡膠一次塑壓成型，安裝時使其與前殼體緊密接觸並通過鍵盤板用螺釘固定，達到水密要求。
[0049]本實用新型手持機的外形以專業造型軟體進行外觀設計，既滿足設備的使用需要，又符合人體工程學，握持舒適，外觀顏色協調，標記、標誌清晰、牢固、操作方便。
【權利要求】
1.一種基於北鬥一代和射頻識別技術的便攜數據採集傳輸裝置，其特徵是，包括: 條形碼掃描模塊，與控制模塊相接，用於採集裝備物資上的條形碼信息； 射頻識別模塊，與控制模塊相接，用於採集裝備物資上的電子標籤信息，或將裝備物資信息寫入對應的電子標籤內； 控制模塊，分別與所述條形碼掃描模塊、所述射頻識別模塊、北鬥信息處理模塊、顯示屏和鍵盤相接，用於將裝備物資的存儲、狀態和定位信息通過北鬥衛星導航系統向上位機進行通信傳輸； 北鬥信息處理模塊，分別與所述控制模塊和北鬥收發一體天線相接，用於進行採集信息的通信傳輸和獲取定位數據信息； 北鬥收發一體天線，與所述北鬥信息處理模塊相接，用於進行裝備物資存儲、狀態信息的發送和定位信息的接收； 顯示屏，與所述控制模塊相接，用於顯示所採集的裝備物資信息和定位、通信數據； 鍵盤，與所述控制模塊相接，用於進行人機信息交互操作； 電源管理模塊，與上述各工作單元相接，用於為各工作單元分配工作電源；以及 電源單元，與所述電源管理模塊相接，用於提供工作電源。
2.根據權利要求1所述的基於北鬥一代和射頻識別技術的便攜數據採集傳輸裝置，其特徵是，所述條形碼掃描模塊包括一維條形碼掃描模塊和二維條形碼掃描模塊。
3.根據權利要求1所述的基於北鬥一代和射頻識別技術的便攜數據採集傳輸裝置，其特徵是，所述北鬥收發一體天線包括用於發射L波段入站信號的發射天線和用於接收S波段出站信號的接收天線。
4.根據權利要求1~3任一項所述的基於北鬥一代和射頻識別技術的便攜數據採集傳輸裝置，其特徵是，所述顯示屏為觸摸式OLED顯示屏。
【文檔編號】G06K17/00GK203733284SQ201420069668
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2014年2月18日
【發明者】曹春暉, 裴航, 竇樂星, 霍鋮濰, 陳玉周, 張旭 申請人:石家莊市經緯度科技有限公司