一种基于LPWAN的卫星定位参考站装置，由供电模块、控制模块、接收机板卡模块和LoRa模块组成；供电模块为直流‑直流电压转换电路，包括12V直流转5V直流电压转换单元和5V直流转3.3V直流电压转换单元；控制模块包括微处理器单元、存储单元，微处理器单元连接接收机板卡模块接收卫星数据、将该数据作为参考站数据发送给LoRa模块；接收机板卡模块接受卫星射频信号，并将坐标数据发送给控制模块；LoRa模块将该参考站装置的坐标数据发送给监测站设备终端。
【技术实现步骤摘要】
一种基于LPWAN的卫星定位参考站装置
本技术公开了一种基于LPWAN的卫星定位参考站装置，尤其适用于参考站与监测站的距离在5km以内的中距离场景，主要应用于卫星定位与地质监测领域。
技术介绍
卫星差分定位指的是采用两个GNSS接收机同时跟踪同一个卫星，以得到他们两个接收机的相对坐标。一个被选作参考站，其在具有精确已知坐标的位置处保持静止。另一个被称作监测站，它具有未知的坐标。因为两个或者多个接收机同时跟踪特定卫星时，存在着或多或少相同的误差和偏差(如：卫星钟差，卫星传播时延迟误差等)，差分定位可以消除通过消除上述共性误差，就可以得到相对精确的监测站坐标。低功耗广域网(LPWAN)专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。其中，LoRa是目前应用最为广泛的LPWAN网络技术之一，这一协议源于SemTech公司。LoRa技术的特点是可以传输长距离(最远5km左右)，低功耗，缺点是传输速率较低，最高只能达到50kbps，不过由于本技术以二进制格式传输卫星坐标数据，满足传输速率的要求。目前，在小区、大型农牧场、大型建筑设施等场景下，需要实现无线联网功能的设备一般使用WIFI模块或者3G/4G模块。但是利用WIFI模块不能传输较远的距离；而利用3G/4G模块则需要借助运营商基站，费用较高。最近一种基于LPWAN技术的LoRa模块可以传输长距离、低功耗，且不需要借助运营商基站，因此费用较低，比较适用于在上述场景大规模部署物联网设备。
技术实现思路
本技术的目的是，提出一种接收卫星坐标数据的参考站接收装置，并将自己的坐标数据通过LoRa模块发送给监测站，以进行后处理与差分解算。本技术的技术方案是，一种基于LPWAN的卫星定位参考站装置，由供电模块、控制模块、接收机板卡模块和LoRa模块组成；供电模块为直流-直流电压转换电路，包括12V直流转5V直流电压转换单元和5V直流转3.3V直流电压转换单元，实现将由供电系统传输的12V直流电压转换成各个模块工作时需要的5V和3.3V直流电压；控制模块包括微处理器单元、存储单元、LED指示灯电路单元及相关外联电路组成，微处理器单元连接接收机板卡模块接收卫星数据、将该数据作为参考站数据发送给LoRa模块以及实现坐标数据的本地存储功能，LED指示灯电路单元通过亮灭频率指示当前工作状态；接收机板卡模块接受卫星射频信号，并将坐标数据发送给控制模块；LoRa模块将该参考站装置的坐标数据通过LPWAN技术发送给监测站设备终端。控制模块负责控制接收机板卡模块接收卫星数据、将该数据作为参考站数据发送给LoRa模块以及实现坐标数据的本地存储功能。接收机板卡模块负责接收卫星射频信号，并将坐标数据发送给控制模块。LoRa模块将该参考站的坐标数据通过LPWAN技术发送给监测站电路。本技术公开的卫星定位参考站电路可以连续监测获得参考站坐标数据并通过LoRa模块将坐标数据通过无线传输给监测站，而不需要借助运营商基站作中转，具有功耗低、稳定、易组网的特点。LoRa模块选用sx1278芯片，配置sx1278芯片的两个I/O引脚与微处理器单元的数据口连接，进行数据的中距离无线传输。LoRa模块选用sx1278芯片，由3.3V直流电压供电，配置sx1278芯片的两个I/O引脚与微处理器单元的数据口连接，进行数据的传输。sx1278芯片的无线射频信号通过MCX底座发送至监测站设备终端。本技术公开的卫星定位参考站电路可以连续监测获得参考站坐标数据并通过LoRa模块将坐标数据通过无线发送给监测站，不需要借助运营商基站作中转，具有功耗低、稳定、易组网的特点。与现有技术相比，本技术的有益效果：加入了LoRa模块，利用LPWAN技术将参考站的坐标数据发送给监测站，整个电路功耗低，可实现5公里左右中长距离传输，且不需要借助运营商基站转发，减少了部署成本。附图说明图1：基于LPWAN的卫星定位参考站装置框图。具体实施方式为此公开了如下的基于LPWAN的卫星定位参考站装置，主要由供电模块、控制模块、接收机板卡模块和LoRa模块组成，电路整体框图如图1所示。图1：基于LPWAN的卫星定位参考站装置框图中，其中供电模块主要由12V直流转5V直流电压转换单元和5V直流转3.3V直流电压转换单元组成，外部输入12V直流电压，先通过12V直流转5V直流电压转换单元转换成5V直流电压，再通过5V直流转3.3V直流电压转换单元转换成3.3V直流电压，给终端的其他模块供电。控制模块由微处理器单元、存储单元、LED指示灯电路单元及相关外联电路组成，主要负责向接收机板卡模块发送指令接收所需格式的卫星定位坐标数据、将接收机板卡发送的坐标数据转发给LoRa模块以及将坐标数据进行本地存储，同时还要根据不同的工作状态控制LED指示灯的亮灭频率。接收机板卡模块负责通过天线接收卫星信号以及将接收到的卫星信号里包含的坐标数据发送给控制模块。LoRa模块由通过可配置的I/O引脚接收控制模块发送的坐标数据(作为参考站坐标数据)并通过外置天线以无线传输的形式发送给监测站，监测站接收到该数据后可以进行差分解算。本技术公开的卫星定位参考站装置的一个推荐选型如下：供电模块的12V直流转5V直流切换单元可以选用LM2596芯片，5V直流转3.3V直流电压转换单元采用AMS1117芯片，通过以上两个芯片可以获得稳定的3.3V直流电压，通过并联合适的电容与电感可以减少纹波干扰。具体地，在LM2596芯片的引脚1处接入680uf的电容；引脚2处接入肖特基二极管IN5822与33UH的电感；引脚4接所述33uH电感的另一端，同时接入多个470uf的电容以提高电压的驱动能力；引脚3与引脚5接地。在AMS1117芯片的引脚3处并联一个10uf电容与100pf电容；引脚2处并联一个10uf电容与100pf电容；引脚1接地。控制模块的微处理器单元选用STM32F103ZET6单片机，该单片机采用高性能Cortex-M3内核，具有高性能、低成本、低功耗的特点。STM32F103ZET6单片机特别适用于用作小型设备的微处理器单元。我们用到了STM32F103ZET6单片机的两组UART引脚，一组负责与接收机板卡模块进行数据与控制指令的传输，另外一组负责与LoRa模块进行数据与控制指令的传输。STM32F103ZET6单片机由3.3V直流电源供电。此外，我们还用到了2个GPIO引脚连接两个LED指示灯，通过控制LED指示灯的亮灭频率指示当前工作状态。接收机板卡模块可以选用司南导航的K501板卡，其特点是相对于其他型号的板卡体积较小，功耗更低。该板卡的TX/RX引脚负责接收微处理器单元的控制指令以及向微处理器单元发送坐标数据。该板卡通过MCX底座接收卫星射频信号。K501板卡由3.3V直流电源供电。LoRa模块可以选用sx1278芯片，具有远距离传输、低功耗工作、穿透力强、收发一体的特点。我们可以预先配置sx1278芯片的两个I/O引脚用作UART引脚与微处理器单元进行数据的传输。sx1278芯片的无线射频信号通过MCX底座发送至监测站设备终端。sx1278芯片由3.3V直流电源供电。本技术公开的卫星定位参考站装置的工作流程如下：步骤1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于LPWAN的卫星定位参考站装置，其特征是由供电模块、控制模块、接收机板卡模块和LoRa模块组成；供电模块为直流‑直流电压转换电路，包括12V 直流转5V 直流电压转换单元和5V 直流转3.3V 直流电压转换单元；控制模块包括微处理器单元、存储单元，微处理器单元连接接收机板卡模块接收卫星数据、将该数据作为参考站数据发送给LoRa模块；接收机板卡模块接受卫星射频信号，并将坐标数据发送给控制模块； LoRa模块将该参考站装置的坐标数据发送给监测站设备终端。
【技术特征摘要】
1.一种基于LPWAN的卫星定位参考站装置，其特征是由供电模块、控制模块、接收机板卡模块和LoRa模块组成；供电模块为直流-直流电压转换电路，包括12V直流转5V直流电压转换单元和5V直流转3.3V直流电压转换单元；控制模块包括微处理器单元、存储单元，微处理器单元连接接收机板卡模块接收卫星数据、将该数据作为...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢坤钊，邓军，徐宗瑞，唐榕梧，王璟熙，雷涛，安希胜，莫建明，余金，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司来宾供电局，
类型：新型
国别省市：广西,45
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