一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置製造方法
2023-12-09 03:41:11 5
一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置，包括微處理器模塊、北鬥定位與通信模塊、傳感器數據採集模塊、485接口模塊、電源模塊，所述傳感器數據採集模塊通過485接口模塊與微處理器模塊相連，所述微處理器模塊與北鬥定位與通信模塊相連，所述電源模塊為各部件供電，電源模塊可以提供3.3V、5V不同晶片工作電壓，所述傳感器數據採集模塊包括氣象傳感器，本實用新型對節點的通信模塊進行了改進，利用北鬥定位與通信系統，提供提供準確的定位、通信和授時信息。
【專利說明】一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於氣象觀測領域，特別涉及一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置。
【背景技術】
[0002]氣象自然災害頻繁發生，對於每時每刻的氣象信息的觀測，避免自然災害和重特大等安全生產事故的發生和災害事故發生時可快速組織應急搶險指揮決策，氣象觀測節點的研製具有十分重大而緊迫的現實意義，氣象觀測的節點通常要部署在野外，人類無法抵達地形複雜的區域，沒有現成的通信網絡，觀測數據很難及時傳回到信息控制中心，而且節點的定位由於自然災害的影響很難確定，這就給氣象觀測造成一定的困難，隨著我國北鬥一號、北鬥二號導航定位通信衛星的發射成功，各種與之相關的導航、定位、通信設備相繼研發和推出，與國際流行的GPS定位導航系統相比較，北鬥衛星通信除了覆蓋範圍大、沒有通信盲區、安全、可靠等特點外還具有特殊的短報文通信功能，該功能使其用戶可通過衛星實現短報文通信，且不受地形條件和環境氣候的影響，該功能還可用於解決人口稀少的農村、牧區、邊遠山區、海域以及現有有線、無線通信網所不能覆蓋的地區氣象觀測短報文通信，以及災難事故的緊急通信，為遠距離氣象觀測決策者提供準確的定位、通信和授時信肩、O
【發明內容】
[0003]為解決上述問題，本發明公開了一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置，對節點的通信模塊進行了改進，利用北鬥定位與通信系統，提供提供準確的定位、通信和授時信息。
[0004]為達到上述目的，本實用新型的技術方案如下:
[0005]一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置，其特徵在於:包括微處理器模塊、北鬥定位與通信模塊、傳感器數據採集模塊、485接口模塊、電源模塊，所述傳感器數據採集模塊通過485接口模塊與微處理器模塊相連，所述微處理器模塊與北鬥定位與通信模塊相連，所述電源模塊為各部件供電，電源模塊可以提供3.3V、5V不同晶片工作電壓，所述傳感器數據採集模塊包括氣象傳感器。
[0006]進一步的，所述北鬥定位與通信模塊還包括DB2/GPS雙頻高增益天線。
[0007]進一步的，所述北鬥定位與通信模塊還包括具有藍牙專用2.4G高增益天線藍牙透傳模塊。
[0008]進一步的，所述傳感器數據採集模塊還包括圖像攝錄裝置。
[0009]進一步的，所述氣象傳感器包括溫、溼度傳感器，風力傳感器、風速傳感器、光照傳感器中的至少一種要素。
[0010]進一步的，所述電源模塊還包括鋰電池供電單元。
[0011]本實用新型的有益效果是:
[0012]1.本實用新型的一種具有北鬥定位與通信的氣象觀測節點裝置，首先通過傳感器數據採集模塊採集數據，再按照北鬥短報文的協議標準，將要發送的信息轉換為北鬥短報文；再將所述北鬥短報文發送至北鬥通信衛星，接收北鬥通信衛星轉發的北鬥短報文，並轉換為與所述移動終端適配的數據格式後發送給氣象觀測者，從而完成了遠距離氣象信息的傳遞。
[0013]2.可以按照標準的協議或者自行設定的協議，對將要發送的消息進行組包，這樣在終端收到由北鬥通信衛星轉發的該消息時，可以按照標準協議或者自定的協議進行數據解析，更具靈活性，在按照自行設定的協議進行組包和解析時，對於消息的保密性更好。
[0014]3.當觀測節點遭遇到自然災害時可以及時傳送本地的地理位置信息，完成實時定位功能。
[0015]4.觀測節點結合北鬥定位與通信系統大大提高了節點的可用性以及穩定性，採用藍牙透傳功能進一步簡化了結構設計，通用串口設計，雙向讀取，操作簡單，無需任何藍牙協議棧應用經驗，這樣的設計可以降低能耗，更好的服務於氣象觀測領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型具有北鬥定位與通信的氣象觀測節點裝置總體結構框圖；
[0017]圖2為本實用新型所述的北鬥定位與通信模塊結構框圖；
[0018]圖3為本實用新型所述的485接口模塊電路原理圖；
[0019]圖4為本實用新型所述的傳感器數據採集模塊結構框圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本發明，應理解下述【具體實施方式】僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語「前」、「後」、「左」、「右」、「上」和「下」指的是附圖中的方向，詞語「內」和「外」分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向。
[0021]如圖1所示，一種具有北鬥定位與通信的氣象觀測節點裝置，包括微處理器模塊、北鬥定位與通信模塊、485接口模塊、電源模塊和至少一個傳感器數據採集模塊，所述數據採集模塊包括氣象要素傳感器，所述傳感器數據採集模塊通過485接口模塊與微處理器模塊相連，所述微處理器模塊與北鬥定位與通信模塊相連，所述電源模塊為節點裝置中的各部件供電，傳感器數據採集模塊採集到各類氣象數據和圖像後通過485總線接口模塊傳輸至微處理器模塊，微處理器模塊對採集到的數據做進一步處理並協調各模塊的工作，北鬥定位與通信模塊將處理好的數據和接收到的定位數據傳送到網關節點或PC機上顯示。
[0022]本實用新型最大的特點在於北鬥定位與通信模塊，如圖2所述北鬥定位與通信模塊包括連接的供電接口、復位鍵、USB接口、串口接口 1、2、3、DB2/GPS雙頻高增益天線接口、天線信號處理及匹配電路、藍牙2.4G天線接口和核心模塊UM220晶片，所述核心模塊UM220晶片還與供電指示燈相連，來顯示工作狀態，供電接口負責連接外部電源和對整個模塊進行供電，USB接口可用來連接PC機，北鬥定位與通信模塊模塊包括3個可配置的串口，默認波特率為9600bps，3個串口波特率均可由用戶自行配置，最高可設為230400bps ;輸入/輸出信號類型為LVTTL電平；微處理器連到串口 1，通過串口 I來控制模塊，並從模塊收北鬥定位與通信數據；模塊固件只能通過串口 3進行升級，要確保串口 3能夠連接PC或外部處理器，用於軟體升級；常規啟動時，須在復位信號有效時間內保持串口 3的輸入管腳為恆定高電平；DB2/GPS雙頻高增益接口連接導航天線，接收來自衛星的數據，通過天線信號處理及匹配電路連接到核心模塊UM220，此模塊還配有2.4G藍牙天線接口，連接2.4G通信天線，微處理器通過串口和模塊進行雙向通訊，用戶可以通過不同通道，讀寫透傳模塊；行動裝置或裝有藍牙的PC機可以模塊進行寫操作，寫入的數據將通過串口發送給微處理器。
[0023]本實用新型電源模塊以鋰電池作為主要的供電電源，鋰電池使用埋離子作為載流子，具有3.7V到4.1V之間的操作電壓，鋰電池可以通過降壓單元晶片提供穩定的3.3V電壓和升壓單元晶片提供5V工作電壓，實現了不同晶片類型傳感器在同一平臺上的工作的需求；鋰電池作為電源的優點是，體積小、便於攜帶、容量大、使用穩定、可以進行多次的充電和放電並且不存在記憶效應，方便傳感器節點的部署和移動；在鋰電池電量不足的情況下，選擇外部電源對節點進行供電。
[0024]在本實施例中，微處理器採用8051 CPU內核，這是一個單周期的8051兼容內核，有三種不同的內存訪問總線(SFR，DATA和C0DE/XDATA)，單周期訪問SFR，DATA和主SRAM，該內核還包括一個調試接口和一個18輸入擴展中斷單元；晶片管腳的第16 (TXD)和17(RXD)分別與485接口模塊的Sn65hvd3082e晶片的4腳與I腳相接，負責數據的採集與傳送。
[0025]如圖3所示，485總線接口模塊採用sn65hvd3082e晶片負責收發工作，由5V供電，是一款低功耗的RS485收發器，I腳負責將收集來的數據通過工業總線協議傳送至微處理器，4腳則負責傳送信號給數據採集模塊，下達指令；485接口是採用平衡驅動器和差分，接收器的組合，具有寬的共模抑制比和高靜電放電保護能力，抗共模幹擾能力強，抗噪聲幹擾性好；此外，一根總線上可以最高接256個數據採集的傳感器，大大減少了 I/O的使用，簡化了設計結構，避免了多傳感器掛載。
[0026]進一步的，如圖4所示，所述數據採集模塊還可以包括圖像攝錄裝置，例如攝像頭，通過攝像頭，傳感器節點還能採集節點所在位置的實時圖像，進一步豐富本節點裝置採集到的數據類型。
[0027]具體的說，所述的氣象傳感器包括氣象領域常用的溫、溼度傳感器，風力傳感器、風速傳感器、光照傳感器等等，這些傳感器能夠採集精確的氣象數據。
[0028]本發明方案所公開的技術手段不僅限於上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特徵任意組合所組成的技術方案。
【權利要求】
1.一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置，其特徵在於:包括微處理器模塊、北鬥定位與通信模塊、傳感器數據採集模塊、485接口模塊、電源模塊，所述傳感器數據採集模塊通過485接口模塊與微處理器模塊相連，所述微處理器模塊與北鬥定位與通信模塊相連，所述電源模塊為各部件供電，電源模塊可以提供3.3V、5V不同晶片工作電壓，所述傳感器數據採集模塊包括氣象傳感器。
2.根據權利要求1所述的一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置，其特徵在於:所述北鬥定位與通信模塊還包括DB2/GPS雙頻高增益天線。
3.根據權利要求1所述的一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置，其特徵在於:所述北鬥定位與通信模塊還包括具有藍牙專用2.4G高增益天線藍牙透傳模塊。
4.根據權利要求1所述的一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置，其特徵在於:所述傳感器數據採集模塊還包括圖像攝錄裝置。
5.根據權利要求1所述的一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置，其特徵在於:所述氣象傳感器包括溫、溼度傳感器，風力傳感器、風速傳感器、光照傳感器中的至少一種要素。
6.根據權利要求1所述的一種具有北鬥定位與通信功能氣象觀測節點裝置，其特徵在於:所述電源模塊還包括鋰電池供電單元。
【文檔編號】G08C17/02GK203950427SQ201420372425
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】周杰, 姚雷, 杜景林, 顧小祥, 黃雷 申請人:南京信息工程大學