基于BD／GPS的双模船载导航系统设计
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引言 北斗卫星导航系统(BDS)是我国正在实施的自主建设、独立运行的全球卫星导航系统。有着集定位、授时、短报文通信及用户检测于一体的优势，然而目前北斗卫星导航系统的实际应用并不理想，用户终端设备价格偏高且研发滞后，应用规模不大。尤其在航海领域，许多与卫星导航有关的先进设备、先进技术(如电子海图导航系统)暂不支持北斗卫星导航服务，目前船载卫星导航系统中使用最普遍的仍是GPS系统。 本文利用现有的电子海图导航系统，在其基础之上同时加载北斗及GPS导航定位信息，选用泰斗微电子科技有限公司推出的支持BD2/GPS的双模授时定位模组实现北斗/GPS卫星导航信息的接收，选用具有双串口的一款单片机负责系统的控制、信息采集、传输，最终实现电子海图导航系统与北斗卫星导航系统的对接，对北斗卫星在航海领域的民用推广有一定意义。 1 总体结构与功能 本系统将导航信息进行解析转换，通过串口传递给上位机，最终在电子海图显示系统中显示定位导航。按照功能要求，可将系统分为单片机控制模块、BD/GPS双模接收模块、串口通信模块、存储系统、电源模块等，如图1所示。 2 硬件设计 2.1 北斗/GPS双模接收模块 TD3017芯片是北斗/GPS双模接收模块的核心，它是一款支持BD2 B1/GPS L1的双模授时定位模组，内部整合了双模基带芯片和高性能可配置的双模双通道射频芯片，提供高精度、高灵敏度、低功耗、低成本的BD2/GPS双模导航、授时服务，且具备天线状态检测及天线短路保护功能，支持休眠工作模式，支持软件升级等功能。 通常情况下，北斗/GPS双模接收模块通过外接BD2B1/GPS L1有源天线，可接收到北斗B1频段(即1561.098±2.046 MHz)及GPS的L1频段(即1575.42±1.023MHz)内的卫星导航信号。有源天线接收到高频卫星信号后，经过TD3017A模组内射频芯片完成对信号的放大、变频得到中频模拟信号;再经滤波、解调、A/D转换等操作，实现微弱射频信号到数字中频信号的转换;然后再通过TD3017A模组内基带芯片进行捕获和跟踪、定位结算等一系列算法处理后，解译出北斗以及GPS的导航电文;最后输出NMEA格式的定位数据和1PPS授时信号。 模块上电完成初始自检后，自动接收来自天线的射频信号，解析出导航电文，最后由串口输出NMEA-0831数据。TD3017的串口引脚通过MA X232电平转换芯片，可直接与上位机串口连接通信，也可以通过简单的跳线连接与单片机系统进行串口通信，硬件电路图如图2所示。 2.2 串口通信模块 STC12C5A60S2单片机是一款低功耗、高性能、抗干扰能力强、价格低廉、操作简单、实用性强的CMOS 8位微控制器，指令代码完全兼容传统8051，片上集成1280字节RAM，具有串口1(RxD/P3.0及TxD/P3.1和串口2(RxD2/P1.2，可通过寄存器设置到P4.2;TxD2/P1.3可通过寄存器设置到P4.3)双串口。 |
