基于北斗通信的集装箱定位监控终端制造技术

本发明专利技术基于北斗通信的集装箱定位监控终端涉及集装箱位置监控，尤其是一种适于集装箱位置监控使用的，可定时发送位置信息、异常情况发送报警信息的定位监控终端。包括封装在壳体内的电源管理模块、北斗模块、GSM模块和检测模块；电源管理模块为北斗模块、GSM模块和检测模块分别提供工作电压；所述电源管理模块包含锂聚合物电池、电源管理子模块和充电接口；电源管理子模块采用第一电源管理芯片和第二电源管理芯片；检测模块用于检测集装箱箱门的状态；GSM模块用于发射和接收移动网络无线信号；北斗模块用于实时接收卫星信号进行位置定位，并利用短报文功能发送位置信息数据。

Container Location Monitoring Terminal Based on Beidou Communication

【技术实现步骤摘要】
基于北斗通信的集装箱定位监控终端
本专利技术基于北斗通信的集装箱定位监控终端涉及集装箱位置监控，尤其是一种适于集装箱位置监控使用的，可定时发送位置信息、异常情况发送报警信息的定位监控终端。
技术介绍
随着我国经济的迅速发展，物流业也得到了快速发展，集装箱作为货物物流的最主要方式无疑占据着不可动摇的重要地位。传统的集装箱运输方式货物失窃事故多、运输缺乏透明度，如何减少集装箱在物流环节的损失，提高运输环节的透明度，使货主可以实时地了解到货物的最新信息，无疑具有巨大的社会经济价值。目前运用GPS定位技术的集装箱电子系统十分普遍，但由于GPS定位技术需要地面基站的支持，但在深山老林、边远山区、沙漠、戈壁、大海等陆基基站一般无法覆盖，无法提供定位服务，而GPS定位技术无法自主控制和无法通信等应用缺陷均可能对数据安全与传输带来隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足之处提供一种基于北斗通信的集装箱定位监控终端，在集装箱内安装有可接收北斗导航系统或GPS位置信息并实现定时发送定位信息的监控终端，其定位和授时信息完全自主可控，即使在无法通过GPS进行定位或者移动网络没有覆盖的情况下，仍可实现实时位置检测，并可通过北斗卫星短报文通信方式自动发布位置信息。本专利技术是采取以下技术方案实现的：基于北斗通信的集装箱定位监控终端，包括封装在壳体内的电源管理模块、北斗模块、GSM模块和检测模块；电源管理模块为北斗模块、GSM模块和检测模块分别提供工作电压；检测模块用于检测集装箱箱门的状态；GSM模块用于发射和接收移动网络无线信号；北斗模块用于实时接收卫星信号进行位置定位，并利用短报文功能发送位置信息数据。所述电源管理模块包含锂聚合物电池、电源管理子模块和充电接口；电源管理子模块采用第一电源管理芯片和第二电源管理芯片，第一电源管理芯片用于实现升降压转换和锂电池充电管理，将锂聚合物电池电压升至5V用于为北斗模块、GSM模块和检测模块提供工作电压，第二电源管理芯片用于实现升压转换，将锂聚合物电池电压升至4.2V用于为GSM模块提供工作电压；通过设置在电源管理模块上的充电接口给锂电池充电。所述锂聚合物电池采用可充电锂电池，所述第一电源管理芯片采用IP5318芯片，所述第二电源管理芯片采用LM2577芯片，所述充电接口采用MicroUSB接口；所述第一电源管理芯片分别与锂聚合物电池和充电接口相连接，所述第二电源管理芯片与锂聚合物电池相连接。所述北斗模块包括天线、射频子模块、控制子模块、RDSS功能子模块和RNSS/GPS功能子模块，其中控制子模块、RDSS功能子模块和RNSS/GPS功能子模块构成北斗模块控制单元；天线与射频子模块通过射频同轴线缆相连；射频子模块与北斗模块控制单元通过SPI总线相连；所述天线用于接收和发送卫星信号，射频子模块用于处理天线接收到的无线信号，从天线接收的来自北斗卫星系统的无线信号通过射频子模块进行下变频处理、A/D转换、经过时间基准对入站信号进行捕获、抽样判决、入站信号解析等一系列处理后，送RDSS功能子模块或者RNSS/GPS功能子模块；从RDSS功能子模块或者RNSS/GPS功能子模块出来的信号经过射频子模块进行出站信息生成、扩频、通道合路、通过时间基准对出站信号调整、QPSK调制、D/A转换和上变频处理，之后经过发送天线发送给北斗卫星系统；控制子模块用于控制射频模块、RDSS功能子模块和RNSS/GPS功能子模块的时序和工作模式等。北斗模块的工作过程，包括如下步骤：1）实时接收卫星信号进行位置定位；1-1）通过天线接收卫星信号；1-2）控制单元将接收的经射频子模块处理的卫星信号，经由SPI总线送RNSS/GPS功能子模块；1-3）RNSS/GPS功能子模块解算并存储位置信息；2）利用短报文功能发送位置信息数据；2-1）控制单元将接收的经射频子模块处理的卫星信号，经由SPI总线送RDSS功能子模块；2-2）RDSS功能子模块解算位置信息；2-3）将RDSS功能子模块解算出的位置信息数据，经由SPI总线送射频子模块处理；2-4）通过天线发送经射频子模块处理的位置信息数据；2-5）单次数据发送完成后，关闭短报文发送功能，等待下一次发送指令。短报文作为北斗定位系统特有功能，该功能通过以下步骤实现：1）发送方首先将包含接收方ID号和通讯内容的通讯申请信号加密后通过卫星转发入站；2）地面中心站接收到通讯申请信号后，经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中，经卫星广播给用户；3）接收方用户机接收出站信号，解调解密出站电文，完成一次通讯。所述GSM模块包含天线、GSM子模块和GSM控制子模块，GSM子模块采用市售GSM模组，天线与GSM子模块通过射频同轴线缆相连，用于发射和接收移动网络无线信号；GSM控制子模块采用MCU芯片，分别与GSM子模块和北斗模块控制单元相连接，在GSM子模块通过串口向GSM控制子模块传送无线移动网络连接成功的信号的情况下，GSM控制子模块通过串口向GSM子模块发送发射信息指令，并将接收的来自于北斗模块获取的集装箱定位信息数据传送给GSM子模块，GSM子模块将接收的位置信息数据通过天线发送至陆基基站。所述GSM模组采用西门子TC35i通讯模块；所述天线采用TC35i专用天线；所述MCU芯片采用STC89C52芯片；所述GSM模组与天线通过射频同轴线缆相连接。所述检测模块包含磁铁和检测子模块，检测子模块采用霍尔传感器，霍尔传感器与磁铁配合使用，通过感应磁场变化产生与磁场大小成比例的电势差，即霍尔电压，用于检测集装箱箱门的状态，当箱门处于关闭状态时，磁场最强，霍尔电压最大，当箱门被打开时，磁场减弱，霍尔电压下降甚至减小至0。在集装箱运输过程中，检测到箱门的状态发生改变，如果霍尔电压由高电平变化为低电平，则判断为箱门打开操作，如果霍尔电压由低电平变化为高电平，则判断为关门操作，在移动网络连接成功的情况下，通过GSM网络发送位置信息数据和关门提示信息，如果移动网络连接失败，直接通过北斗系统的短报文功能发送位置信息数据和关门提示信息。所述霍尔传感器采用霍尼韦尔SM353LT磁阻传感器，具有尺寸小、功耗低、灵敏度高、全极霍尔等优点，可大大降低磁铁的安装要求。本专利技术使用时，在集装箱起运前进行首次位置定位，并利用北斗系统的短报文通讯功能发送集装箱的初始位置信息；在集装箱运输过程中，北斗模块实时接收来自卫星的无线信号，对接收的无线信号解算出位置信息并进行分析比较，判断本次定位信息是否与上一次发送的位置信息相同，如果相同，则不发送位置信息以降低系统功耗，如果不同，则北斗模块通过串口向GSM模块传送发送位置信息的指令，GSM模块接收到发送指令后，连接移动网络，判断移动网络连接是否成功，如果检测到移动网络连接成功，则GSM模块通过串口向北斗模块反馈连接成功信息，北斗模块接收到该反馈信息后，通过串口将需要发送的位置信息数据传送给GSM模块，GSM模块通过天线发送接收到的位置信息数据，如果检测到移动网络连接失败，则GSM模块通过串口向北斗模块反馈连接失败信息，北斗模块接收到该反馈信息后，利用北斗系统的短报文通讯功能直接发送位置信息数据；完成一次发送位置信息数据操作后，依据设定的定时发送时间间隔，待下一个发送时点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于北斗通信的集装箱定位监控终端，其特征在于：包括封装在壳体内的电源管理模块、北斗模块、GSM模块和检测模块；电源管理模块为北斗模块、GSM模块和检测模块分别提供工作电压；所述电源管理模块包含锂聚合物电池、电源管理子模块和充电接口；电源管理子模块采用第一电源管理芯片和第二电源管理芯片；所述第一电源管理芯片分别与锂聚合物电池和充电接口相连接，所述第二电源管理芯片与锂聚合物电池相连接；通过设置在电源管理模块上的充电接口给锂电池充电；检测模块用于检测集装箱箱门的状态；GSM模块用于发射和接收移动网络无线信号；北斗模块用于实时接收卫星信号进行位置定位，并利用短报文功能发送位置信息数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗通信的集装箱定位监控终端，其特征在于：包括封装在壳体内的电源管理模块、北斗模块、GSM模块和检测模块；电源管理模块为北斗模块、GSM模块和检测模块分别提供工作电压；所述电源管理模块包含锂聚合物电池、电源管理子模块和充电接口；电源管理子模块采用第一电源管理芯片和第二电源管理芯片；所述第一电源管理芯片分别与锂聚合物电池和充电接口相连接，所述第二电源管理芯片与锂聚合物电池相连接；通过设置在电源管理模块上的充电接口给锂电池充电；检测模块用于检测集装箱箱门的状态；GSM模块用于发射和接收移动网络无线信号；北斗模块用于实时接收卫星信号进行位置定位，并利用短报文功能发送位置信息数据。2.根据权利要求1所述的基于北斗通信的集装箱定位监控终端，其特征在于：所述第一电源管理芯片用于实现升降压转换和锂电池充电管理，将锂聚合物电池电压升至5V用于为北斗模块、GSM模块和检测模块提供工作电压，第二电源管理芯片用于实现升压转换，将锂聚合物电池电压升至4.2V用于为GSM模块提供工作电压。3.根据权利要求1或2所述的基于北斗通信的集装箱定位监控终端，其特征在于：所述北斗模块包括天线、射频子模块、控制子模块、RDSS功能子模块和RNSS/GPS功能子模块，其中控制子模块、RDSS功能子模块和RNSS/GPS功能子模块构成北斗模块控制单元；天线与射频子模块通过射频同轴线缆相连；射频子模块与北斗模块控制单元通过SPI总线相连；所述天线用于接收和发送卫星信号，射频子模块用于处理天线接收到的无线信号，从天线接收的来自北斗卫星系统的无线信号通过射频子模块进行下变频处理、A/D转换、经过时间基准对入站信号进行捕获、抽样判决、入站信号解析处理后，送RDSS功能子模块或者RNSS/GPS功能子模块；从RDSS功能子模块或者RNSS/GPS功能子模块出来的信号经过射频子模块进行出站信息生成、扩频、通道合路、通过时间基准对出站信号调整、QPSK调制、D/A转换和上变频处理，之后经过发送天线发送给北斗卫星系统；控制子模块用于控制射频模块、RDSS功能子模块和RNSS/GPS功能子模块的时序和工作模式。4.根据权利要求1或2所述的基于北斗通信的集装箱定位监控终端，其特征在于：检测模块包含磁铁和检测子模块，检测子模块采用霍尔传感器，霍尔传感器与磁铁配合使用，通过感应磁场变化产生与磁场大小成比例的电势差，即霍尔电压，用于检测集装箱箱门的状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维，沈洋，廖劲松，
申请(专利权)人：南京九度卫星科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32