2022年彩色液晶三合一GPS定位研制分析方案.docx

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1、彩色液晶三合一 GPS定位/ 海图/ 测深仪技术讨论报告一、立体依据与设计指导思想地球，海洋面积占了其总面积的七成；如此浩大又如此神奇的海洋，激起了人类的战胜欲，人们不断在海洋上寻求生存进展；二十一世纪的今日，海上作业和捕鱼的富强进展增大了对船载工具的需求；相应地，人们对航海仪器设备的需求量亦是与日俱增；在航海业空前进展的情形下，航海仪器的研发生产是刻不容缓的；而在纵多的海航仪器中，人们最常使用的仪器有卫星导航仪、海图导航仪和测探仪；这些产品对船舶的航行及捕鱼都有很大帮忙；卫星导航仪显示船舶当前经纬度及航速/ 航向，帮忙船舶航行，提高安全性能；以前只有罗经出海，现在用卫星导航仪更加便利直观；海

2、图导航仪在卫星导航仪的基础上加入电子海图显示；实时显示船舶全部的位置，四周岛屿及暗礁等固定物体图像；仍有区域水深等数据显示；帮忙船舶导航；测探仪主要是探测当前水下情形，显示水深数字及海底情形；主要是防止船舶搁浅，保证航行安全；水面与海底之间的物体也很直观显示出来，可用于鱼群探测；现在绝大部分船舶都配有以产设备，并且许多船只都要求双配置， 以防故障；这样驾驶台就许多设置，各功能独立，使用很不便利；并且这些设置都依靠进口品牌，价格昂扬；依据调查，国外生产厂家如日本15 / 12扶桑、古野、海洋电子等公司生产的这类产品，其投资规模大，虽然产品质量上乘，但价格非常昂贵；国内的生产厂家如南京新吉波，技术

3、力气和生产才能都较强，但产品功能单一；目前在国内尚没有类似的彩色三合一设备生产厂家；依据客户需要，结合国内成本情形，本公司打算研发一种新产品来满意市场需要；本公司所研发的新产品，彩色液晶三合一卫星定位 / 海图/ 测深仪 简称“彩色三合一”），正是将此三种仪器功能结合在一起；目标是： 1） 便利使用； 2）降低成本；二、试验材料与讨论方法本于以上目标，“彩色三合一”必需包括卫星定位技术信号接收、信号译码转换、显示）和海图数处理数字化、存贮器、显示）以及测深技术，电脑微处理器功能强大且价格不断下降；国产LCD 价格低廉，易选购；公司现职工程师可以解决整个产品的技术问题；1. 卫星接功能卫星接收器

4、收到卫星信号后 , 经过译码后产生国际标准之 NMEA0183 数据, 而数据经过主板之 CN46第 2 脚输入至中心处理器U45 第 38 脚, 这些数据是用作供应中心处理器之以下资料用 :A. 本船位之东经北纬位置数据 .B. 用作运算本船位与目的地之距离及方位 .C. 现时之时间及日期 .D. 实时之本船航速及移动方向 .E. 题示本船位置在内置海图上 .2. 海图功能有关之海图数据是分别储存在 U47, U48 及 U55 之 8M 可读内存内 , 当本船到达某一地区时 , 中心处理器就会依据卫星接收器所供应之位置数据 , 把现时地区之海图从 3 只可读内存内读出来 ,A0-A19U4

5、5 内存 D0-D7中心处理器当 U45 中心处理器收到卫星接收器供应之本船东经北纬数据后, 运算出有关位置之海图是放在内存那个地址内 , 然后输出相对之地址数据 A0-A19 到内存, 把相对之地址内读出并由 D0-D7 输出海图数据 . 这些海图数据会先暂放在暂存内存 U49 内, 而这些海图资料会经由显示处理器U52 处理后在显示屏显示出来供客户使用 .3. 测深功能触发信号扩大后传送到换能器，转换成声波发送到水中，声波撞到物体后反射回被换能器接收，声波信号转换成电压信号后，经放大后再送到中心处理机；三、讨论过程、讨论内容与讨论结果本工程属电子仪器的制造技术创新工程，由本公司组织技术力气

6、进 行开发和研制的；其设计方案合理牢靠，技术水平达到国内先进；工程 产品是在现有技术和现有产品的基础上进行改进和创新，在设计上进行 大胆的试验，采纳GPS卫导定位、电子海图和渔探三个功能集于一体， 并升级为彩色显示，其精确度高，性能稳固，操作简便，不会受到海浪 冲击振荡而影响显示精确度清楚度，同时占用空间小，解决了航海作业 中使用单功能产品的缺陷和多种产品混用的复杂性，有利于航海作业人 员的操作，同时大大提高远洋作业的安全水平；电路原理1. 掌握部分1） KPS38C01LU45： 16 位中心处理器 在每一次开机时供应， CPU 工用所需的系统程序储备在U47AM29LV033 中；2） K

7、PS38L04U60：图形掌握 Ic ，与图形掌握寄存器 U48 、U51 一起完成 CPU 送来的全部与显示有关的指令；重置信号由 U42HT7033A 在每一次开机时供应；3） TC551001FU49： SRAM，容量 1Mbit ；用于在 CPU 读/ 下指令时寄存数据；4）AM29LV033CU47：等数据；EEPRO，M容量 32Mbit ；用于储备系统、海图5） X25C02U41： EEPRO，M密码储备器；用于储备用户或销售商密码；6） W24L010AJU48、 U51：图形掌握寄存器，容量1Mbit ；可以提供2Mbit的空间给 U60KPS38L04 作显示寄存用；2

8、. 数字 I/O接口部分这个部分位于主板上，经一条8芯线连接到数据输出接口；这部分电 路的 主 要功 能是 与外 部仪 器 进行 数据 通信 ； 电 路构成 主要 包括U43TLP521-1、 Q48、 Q49、 Q50、Q51、 Q22SC1815、 Q4RN1202、 Q5FET 2SK373、U3TLP541、U4TLP521-1 和稳压二极管 D105AZ6.2及它们的附属电路组成；当按下POWER 键开机时，一个瞬时的正脉冲10.5V到 40V 经 C24 和 D13 加到 Q2 的基极， Q2 导通从而使 Q1 打开供电给后级的开关电源电路；当在开机状态下按POWER 键时，一个稳

9、固的直流电压经Q5 和 D10加到 U4的 1脚，从而使 PK1为低电平；这时，主板的 CPU 开头计时，到三秒钟时， PK0 输出一个高电平到电源板使 Q4 导通，从而使 U3的 5脚下地；此时 Q2 的基极为低电平， Q2 截止； Q1 的基极复原高电平， Q1 截止从而达到关机的目的；假如没按够 3秒钟就放手，因 PK0 没有输出，因此也不会关机；开关电源部分由 U1 开关掌握器TL494 、 U2 光藕 TLP521-1 、Q3 三极管2SA1015、Q6 和 Q6A都是 FET 2SK850及它们的附属电路组成； U1 在开机后产生一个开关脉冲掌握Q6 和 Q6A 产生一个沟通信号给

10、电源变压器 T1EN10804；U2 作为一个反馈回路将变压器T3的输出电压反馈给U1 的开关掌握脚；而对开关脉冲长度的调整就通过调整VR3 来转变D6TA76431S的开关大小来掌握 U2 的输出进而掌握 Q6 和 Q6A 的开关幅度以起到调整变压器输出电压的目的；开关Q6 和 Q6A 的频率由 VR4 调整；而 U01HT7044A、Q01 及周边元件就构成低电压关机电路，当电压低于 10.4V时自动关机； U6NE555在开机后会产生一个稳固的方波通过 U4 送给 CPU， CPU 会依据这个信号产生屏上显示的电源电压；在变压器后级的沟通到直流的转换部分，通过整流和滤波电路产生出直流输出

11、 5V 、12V 和 60V 或 100V 供应各部分电路使用；在这部分电路中， VR3 用于设定初始电压， D6 就通过 VR3 处的电压变化来调整输出电压始终在适当的范畴；U5lm2940C-5 是一个 5V的三端稳压器，它产生稳固的5V 电压给主板； 60V 或 100V 就只供探测板的功率管使用； 12V 是使用最多的电源，它供电给探测板KP-1038 、数字 I/O接口和给主板的 VCC 电路供应电源；4. 探测板由发射电路和接收电路组成；发射电路由缓冲放大电路Q3、Q4、Q5 和 Q6 及附属元件 、功率放大电路 Q7A、Q7B、Q8A 和 Q8 及附属电路 和发射输出变压器T1及

12、它的附属部分组成；从主板送来的TXP1 和TXP2 信号经 Q3 、Q4、 Q5 和 Q6组成的电路放大后，送到功放电路 Q7A、Q7B、Q8A 和 Q8，全部为 IRFP350 进行功率放大，然后经发射输出 变 压 器 调 整 发 射 脉 冲 幅 度 后 经开 关 电 路 输 出 到 换 能 器 ； 电 容C22200UF/63V 或 100V 经电阻 R12200 、2W连接到 +60V 或 100V，在发射时供电给发射管；二极管D4/D5和 D6/D7 全部为 UF4007组成开关电路，在发射时导通而在接收时截止以防止回波信号进入发射电路从而影响接收信号的强度；另外两个二极管D8/D9U

13、F4007 短路接收接收输入中周变压器的两端以防止发射脉冲损坏接收电路接收电路是由输入变压器T2 ，运算放大器； U1MC1350，低通滤波器 BF1，信号放大器 Q92SC1815和检波二极管 D12/D12B1N4148及它们的附属电路组成；运算放大器U1 是接收信号的第一级放大器，同时它仍负责执行主板给出的STC 和 GAIN 指令的；当有手动或自动的STC 或“ GAIN”操作时，主板就会送出一个触发信号经电阻R6 输入到U1 的 5 脚从而掌握 U1 的放大倍数上升或下降，进而达到掌握回波强度的目的；经 U1 放大后的信号经 T3后在 Q9 处混频，混频后的信号经BF1 滤波后，在

14、Q3 出进行第三次放大，最终经D12 和 D12B 检波后， 将检出的信号 直流电平）送到主板进行处理；可变电阻 VR1 用于设置灵敏度的初始值，即在键盘操作可以调整的灵敏度的范畴；而CPU 对发射频率的挑选就是由探测板上JP1位置的状态打算的；制作过程如下：制模外壳和显示器集成电路板产品外壳设置CPU4mhz 设置RAM/ROM设置卫星 GPSt 系统设置声纳换能器设置转换器设置掌握面板设置电源单元整机组装驱动硬件程序检测校正包装出厂；本工程设计制造的是彩色液晶三合一GPS定位/ 海图/ 渔探测深仪， 包括 GPS技术中卫星信号接收、信号译码转换、部分显示器和海图数据存贮器以及测深仪的声纳换

15、能器和换能器驱动接受电路；该仪器仍包括了一个综合处理三种不同性质的仪器，信息内容的中心处理单元，内有一片 MCU微 处理器）；一个可以键入三种不同性质仪器的操作命令的操作面板；一个综合向各工作单元供应各种不同的工作电压的电源单元； MCU掌握的 KED 显示器，可以综合显示三种不同性质的信息内容，中心处理单元中设置海图数据储备器；本工程已重点解决的问题：1、设置中心处理单元，其中有一片MCU，采纳 KPS38C01或其他功能相当的其他型号微处理，负责对全部单元进行智能化处理和掌握；2、中心处理单元中设置海图数据储备器，固化海图仪的相关数据，由MCU调用；3、采纳单独测探仪的声纳换能器和换能器驱

16、动电路声波发射和回波信号有 MCU掌握和处理；4、设计一种可以键入三种不同性质仪器的操作命令的操作面板；5、设置一个电源单元，转换成为稳固输出的DC5V、12V、30V 电源，供不同的蕊片、不同的零部件、不同的用途使用；四、技术关键与技术创新点主要技术指标为：1、 GPS为 1575.42mhz12 个单行平率，接受码为 C/A 模式，灵敏度少于-132dbm，海图掩盖范畴介于北纬85 度至南纬 85 度之间，航路容量达到 4000 个无命名或 1800 个可命名点，比例为0.4 2000 公里；2、 渔探频率为 50 或 200 千赫，影像速度达到固定点 +7 度可调；3、 工作温度范畴为

17、0 454、 显示达到 7 种颜色，显示屏幕为 6 英寸、 10 英寸和 12 英寸；5、 输入电压为 DC5-30V重量为 201KG.6、 首次定位时间： 36 43s7、 能给出 WGS-84规定的经纬度位置信息，最低位置辨论率经度和纬度）为 0.001min8、 定位精确： 3.3 13.8m9、 能自动运算出航速、航迹、航向，至少5s 更新一次10、 能预先设置如干航路点，用其中的数个航路点设置一条航线，并能运算出下一到达航路点的距离方位时间和估计到达时刻；11、 报警功能：偏航、到达和移锚12、 渔探频率： 50kHz 200kHz13、 测距误差： 1%14、 近程盲区： 0.4

18、m1.2m15、 接收系统的通频带宽度： 2kHz 10kHz16、 接收系统的中心频率：50kHz201kHz17、 天线性能、捕获和跟踪灵敏度：6 星/7 五、技术重点与适用范畴我们在设计上进行大胆的试验，采纳GPS卫导定位、电子海图和渔探三个功能集于一体，并升级为彩色显示，精确度高，性能稳固，操作简便，不会受到海浪冲击振荡而影响显示精确度和清楚度，同时占用空间小，解决了航海作业中使用单功能产品的缺陷性和多种产品混用的复杂性，有利于航海作业人员的操作，同时大大提高远洋作业的安全水 平；其优越性主要表现在如下方面：1、产品构思特殊，结构精密，外观美观、精致、轻巧，符合当今时尚的电脑信息潮流，

19、有利于提高消费者购置欲望，提高产品销售水平，提升产品市场的竞争力；2、产品利用集成电路，把GPS卫导定位、电子海图和渔探等功能集于一体，大大降低生产成本，同时减轻客户消费支出；3、接受卫星信号转译和处理成定位、深度和捕获物的信息和数据显示，精确度和清楚度高，提高远洋作业的效率；4、外壳采纳塑料套装，主板电路采纳塑胶件为主，受海水腐蚀程度削减海上使用寿命延长；六、已应用和推广的情形2006 年 12 月 2 日，国家和省船检局有关专家在本公司开展对“KP系列导航渔探仪”产品型式认可现场审核工作时指出：目前全国生产民用渔船航海仪器的厂家不多，而这种“三合一”GPS定位/ 海图/ 渔探测深仪）产品属

20、“国内首创！”并赐予充分确定；工程开发符合国家产业政策和勉励支持进展的产品，不但有利于减轻环境的污染，节能降耗， 而且产品广泛远洋渔业、海上运输，与造船业相配套，促进相关产业的共同进展，促进社会进步和技术创新，增加财政收入，为国家出口创 汇，增加市场有效供应；本工程属电子仪器的制造技术创新工程，由本公司组织技术力气进行自行开发和研制，设计方案合理牢靠，有利于减轻对环境的污染，节能降耗，技术水平达到国内先进；至今为止，该三合一产品已获得了两项运算机软件著作权、一项有用新型专利和三项外观设计专利；经小批量生产，市场反应良好，受到用户的热闹欢迎；公司通过讨论、试验、生产、产品跟踪、质量改进和市场开拓等环节和谐运作，逐步建立起研发；制造、营销“三位一体”的经营策略， 利用先进适合技术和高新技术改造传统产品，不断提高产品的科技含量和产品附加值，增强市场竞争力；公司严格依据ISO-9001 国际认证体系运作，并建立科技勉励机制；我国沿海渔船超过千万搜，目前大多数渔船仍在单独使用三种仪器， 使用“彩色三合一”的不超过20%，随着跨海作业的进展，远洋渔业是将来进展的趋势，以及陆地交通的进展，因此使用“彩色三合一”的渔船年增长超过 10%，每年需求量将达 80 万台以上，市场前景非常宽阔；汕尾市快捷通导设备有限公司