基于北斗的手机导航定位终端设计及应用

基于北斗的手机导航定位终端设计及应用
作者：丁宇焜
来源：《数码设计》2018年第16期
摘要：随着北斗系统的发展，各种应用终端不断涌现，我国进入了一个可以通过自主技术进行导航定位的新时代。

但由于北斗系统的发展还不成熟，因此各类终端系统在功能、性能、体验上都存在一些问题需要改善。

本文基于北斗系统的定位原理和关键技术，设计了一种基于北斗系统的手机导航定位终端系统，实现了北斗二代系统的实时导航、定位和测速等功能，对于北斗手机终端应用研究具有重要的现实意义。

关键词：北斗系统;手机终端;导航定位
中图分类号：G206 ; 文献标识码：A ; 文章编号：1672-9129（2018）16-0009-01
Abstract： With the development of the Beidou system， various application terminals are emerging， and China has entered a new era of navigation and positioning through independent technology. However， due to the immature development of the Beidou system， there are some problems in the function， performance and experience of various terminal systems that need to be improved. Based on the positioning principle and key technology of Beidou system， this paper designs a mobile navigation and positioning terminal system based on Beidou system， which realizes the functions of real-time navigation， positioning and speed measurement of Beidou II system. It is important for Beidou mobile terminal application research. Realistic meaning.
Key words： Beidou system; mobile terminal; navigation and positioning
随着卫星导航技术的进步，各种移动导航终端设备逐渐进入人们的生产生活领域。

北斗系统具有导航定位、授时、短报文通信等多种功能，但地面应用系统总体水平仍处于初级阶段[1]。

北斗系统目前经历了两代，其中北斗一代只能提供区域性导航功能，而北斗二代可实现全球定位导航服务[2]。

本文设计了一种基于北斗系统的手机导航定位终端系统，实现了北斗二代系统的实时导航、定位和测速等功能，具有广阔的市场应用前景。

1 北斗系统的组成及原理
北斗卫星导航系统主要由空间部分、地面部分和用户终端三个子系统组成[3]。

其中空间部分包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星;地面部分由主控站、注入站和监测站构成;在北斗地面系统中，监测站会监测所有可测范围内的通信卫星，并将采集到的数据经过处理后发送至主控站，然后在主控站的控制下由注入站将所有数据注入到空间卫星上。

空间卫星系统收到地面站发来的数据后，会不断地向用户终端发送带有定位信息的数据报文，用户终端调用软硬件资源进行伪距测量和定位解算，最终得出用户当前所在位置。

北斗系统的信号类型主要
有RDSS和RNSS两种。

在RNSS体制下，北斗卫星会源源不断地将带有时间和位置的RNSS 信号发射到地面，经过对报文的解析可以求解出导航终端的实时位置。

在RDSS体制下，卫星向地面发射问询信号，终端接收后发送入站信号，由地面站判断是定位还是通信。

对于定位请求，地面站会根据用户参数解算出用户当前位置并返回给用户终端;对于通信请求，地面站会直接把数据发送到用户终端。

显然，RDSS支撑位置的上报，而RNSS无法实现该功能。

2 北斗手机导航定位终端的设计
2.1系统总体方案设计。

本文设计的北斗手机导航定位终端主要应用了三大关键技术，分别是北斗卫星导航技术、Android应用技术和蓝牙通信技术。

整个终端系统采用嵌入式设计，以MCU处理器为主控核心单元，以定位模块和通信模块为关键组件，以FLASH、RAM等单元为辅助模块，构成一套基于北斗的导航定位终端硬件系统。

本系统由射频单元、基带处理单元和显控单元三大部分构成。

其中射频单元可以完成信号下变频;基带处理单元的作用是对数字中频信号进行处理，同时对终端的位置、速度、时间等信息进行实时解算。

显控单元通过高速处理器实时处理路径信息和定位导航通信控制，同时提供必要的输入输出接口。

2.2射频单元设计。

射频单元采用了支持B3频点、S频点和L频点的北斗二号三频天线，可以实现北斗RNSS信号接收和RDSS信号收发。

RNSS接收通道集成了下变频模块，通过两次下变频完成信号的选频和放大。

RDSS接收通道同样采用集成下变频模块，包括S波段两次下变频接收通道和L波段BPSK调制发射通道。

由于采用了高度集成电路和表贴封装器件，射频单元的功耗较低、体积也很小，电路结构得到了大大的简化。

2.3 基带处理单元设计。

基带处理单元分别以BM3005和BP2007芯片来处理RDSS基带信号和RNSS基带信号。

其中BP2007可以完成射频通道输出的各频点的数字中频信号处理，得到本地载波和本地伪距信号，进而完成码跟踪与载波跟踪。

在微处理器的配合下，即可解算出用户的位置、速度、时间等信息。

解算过程的运算工作由TMS320C6747浮点处理器完成。

考虑到数据安全問题，还额外加入了保密芯片用于用户信息管理和报文解密。

2.4显控单元设计。

显控单元由MCU、按键接口、显示触摸、USB接口、串口、SD卡、音频接口、RTC等模块构成，系统采用Android210开发板，由于需要加载地图数据，因此搭载了一个高性能的三星ARM Cortex-A8处理器。

采用即插即用的BTM0604C2P蓝牙模块实现无线数据传输，支持点对点、点对多点的链接，可同时连接7个从设备。

手机终端安装北斗蓝牙通信软件，即可完成定位导航信息的显示和控制。

3 结语
随着北斗系统的投入运行，美国GPS的垄断地位被打破，但GPS仍占领着我国的主要市场份额。

这需要我国加快北斗系统建设，提高总体性能指标，积极开发导航定位终端并推广应用。

本文设计的北斗手机终端具有实时性、经济性、便捷性、实用性等优势，有着较广泛的应用前景。

参考文献：
[1]北京神州天鸿科技有限公司.神州天鸿终端通信协议（V2.5Release）.
[2]北京神州天鸿科技有限公司.北斗移动终端的测试设备， CN 203745653 U.
[3]朱贵冬，徐伟强，王会. 基于蓝牙技术的穿戴型北斗终端的设计与实现[J]. 无线通信技术， 2017（2）.
作者简介：丁宇焜、男、汉族、桂林、桂林长海发展有限责任公司、初级工程师、本科、线路设计。

DOI：10.19551/ki.issn1672-9129.2018.16.006。