对小型化北斗车载用户机应用研究

对小型化北斗车载用户机应用研究

聂春丹 段琴

广州海格通信集团股份有限公司 广东省 广州市 510663

摘要：目前在我国运用小型化北斗车载用户机的范围逐渐的拓宽，并且应用价值逐渐的提升。在一定程度上讲，运用小型化北斗车载用户机可以有效的维护群众的安全。在本文之中，进行分析一款小型化北斗车载用户机，着重的介绍其相应的内容，带给相应的工作有价值的借鉴。

关键词：小型化；北斗；车载用户机；应用情况

本文阐述一种先进的北斗小型化车载用户机，其建立的前提基础就是现有标准型车载用户机，设计中主要是遵循了小型化的原则，其中把内置电源部分、外部接口部分进行有效的精简，而且拥有标准型车载用户机相应功能。其具备WIFI、GPRS无线通信手段，产品的尺寸较小，安装方式得到良好的优化。项目来源于广州市科技计划项目（2018YFB1802001）。

1. 系统介绍

小型化北斗车载型用户机属于一种移动卫星导航通信平台，其建立的基础就是北斗卫星导航定位系统，包含的功能是较多的，比较关键的是通信功能、导航功能、BD2 RDSS定位功能、BD2 RNSS/ GPS双模定位功能、授时等功能。在这一系统之中，涵盖的部分一共是三项，即空间段、地面段、用户段。小型化北斗车载型用户机主要就是指北斗导航定位系统中的用户段部分，构成的部分就是三项内容，即天线、车载型用户机主机、显控单元。在车顶部进行安装天线部分，在车内部，进行安装两项设备，一个是主机，另一个就是显控单元。

小型化北斗车载型用户机中的核心部分就是车载机主机，可以对外提供很多的数据接口，能够便捷的连接起外设。在此系统的主机与显控单元之间，采取的连接方式包括两种，一种是无线模式，另一种是有线模式，也就是能够对无线WIFI、有线RS232这两种连接的方式进行有效的连接，并且经过可移动的便携式显控单元，一方面能够提供简洁的导航定位功能，另一方面能够实现通信的控制操作模式。另外，车载机主机内部中，具有先进的GPRS网络数据的处理单元，运用GPRS通信的举措，在进行应用期间，将北斗短报文通信频度限制中不足的问题进行有效的弥补，可以将车载机和固定指挥中心间传输的数据质量提升，同时增强传输的效率。

2. 产品设计

为了让天线模块达到高技能标准的基础上，具有小型化的技术要求，主要是运用到了三个辐射单元，进行全面的覆盖四个频段，即BD2 B1/GPS L1、BD1 L、BD1 S。其中，每一个辐射单元的馈电过程中，均是独自进行的，达到圆极化技术要求。BD2 B1/GPS L1频段的主要特征就是具有比价宽的相对带宽，为了将天线工作带宽形式进行有效的拓宽，需要运用到加厚辐射基板。对于BD1 L、BD1 S这两个频段，为了实现圆极化的效果，可采取单点馈电切角型辐射贴片结构即可达到标准。

依照工作频段的特点，以及将B1/L1频段、L频段之间隔离度标准进行提升的标准等，需要对于各辐射单元结构展开科学的安排。其中，下层是辐射单元之一，也就是谐振于BD1 L 频段中的一个构成；在中间层，这一辐射单元主要就是在BD1 S频段上谐振；最上层这一辐射单元，是在BD2 B1/GPS L1频段进行谐振。所有的单元构成，固定的过程中，都是采取了中心固定螺钉。进行设计的期间，为了将S频段的低仰角增益进行切实的提升，接地的过程中，应用到金属圆锥台接地板举措，同时在S频段的介质基板中，将金属化过孔进行加载，以此形式，可以将馈电探针产生的干扰影响问题进行明显降低，就可以更有效的实现圆极化的设计各频段，达到相应的功能。在改变天线发射底板形状以后，一方面有效的实现了增加低仰角（10°）增益达-2dB，另一方面实现了原用户机天线低仰角（10°）增益仅低为-4dB。如下图1所示，属于结构示意图。

图1 天线支架及天线示意图

为了将车载用户机主机的尺寸进行有效的减小，进行设计过程中，运用射频基带一体化模块设计方案。射频电路采取三级结构设计，即低噪声放大器第一级，匹配的方式就是最低噪声系数举措，能够达到低噪声系数的标准；第二级通过介质滤波器或声表面波滤波器进行，可以对于带外干扰信号进行有效的抑制；第三级，再放大到变频通道所需的功率。

基带部分应用的北斗收发芯片型号是BM3005MQ，北斗二代应用的模块为TD3020C模块。北斗、GPS信号的输出，可以是单独输出的形式，同时一些情况下，能够经单片机组合输出。基带同样实施BM3005MQ的北斗收发芯片，对于BD2\GPS进行预留,应用的模块就是TD3020C模块，如果有需要，进行焊接操作。预留单片机位置，应该展开相应的北斗信号处理以后，才可以进行焊接。北斗、GPS信号有两种输出的模式，一种是单独进行输出，另一种就是经单片机组合输出。

结语：

本文所提出的这款小型化北斗车载用户机，涵盖了标准型车载用户机中北斗RDSS和RNSS功能两项基本并且重要的功能，射频和基带部分，实施了一体化的设计手段，一方面将产品的设计尺寸进行减少，另一方面将天线低仰角增益进行提升，对于产品的安装，也明显的做到了优化的效果，而且这一小型化北斗车载用户机中，可以具备良好的无线通信手段，包括WIFI、GPRS，是一种应用效果理想的小型化北斗车载用户机。在进行优化设计以后，小型化北斗车载用户机整体的体积具有百分之六十左右的减小，能够在普通的越野车上面进行安装，安装便捷，给一些小车明显减少空间面积，而且进行优化设计天线的情况下，天线的接收灵敏度也相继提升。另外，小型北斗车载用户机进行了改进后，依然是可以通过托盘，在标准机箱中进行安装的，所以未来的应用前景十分广阔。

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