CN106101992A - 智能标识系统及方法 - Google Patents

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CN106101992A CN201610644430.6A CN201610644430A CN106101992A CN 106101992 A CN106101992 A CN 106101992A CN 201610644430 A CN201610644430 A CN 201610644430A CN 106101992 A CN106101992 A CN 106101992A
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Abstract

本发明公开了一种智能标识系统及方法，包括标识设备与待寻址设备。其中，待寻址设备之一为设置于目标区域并与标识设备对应的目标设备。标识设备与目标设备进行匹配，并生成特征信息向目标设备发送。目标设备接收并显示特征信息，以实现目标区域的标识。本发明提供的智能标识系统与方法，能够使用户以自定义的方式便捷地实现停车位等目标的寻址与标识，同时设计简易、能耗较低、实用性强。

Description

智能标识系统及方法
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种智能标识系统及方法。
背景技术
近年来，物联网技术在国内外迅猛发展，已成为新一代信息技术中重要的组成部分。其中，基于无线通信进行目标的寻址导航是应用的重点。此类方法主要有以下几种：
(1)通过按动按钮发出固定频率的射频信号或者调频、调幅射频信号，使得与目标捆绑的射频信号选择性接收器根据信号内容发出响声，从而根据声音判定目标位置。此类定位器操作便捷，设计也相对容易，但是系统只能完成极其简单的编码信息传输，无法在定位器数量较多时进行有效的身份判别。
(2)利用射频传输过程中的接收信号强度指示RSSI测量技术进行目标定位。此种方法能够实现精确的目标定位，但是系统设计复杂，能耗较高，实用性较差。
(3)基于射频标签识别与相关算法实现目标定位。例如采用RFID技术实现目标信息采集，使用蛛网定位算法完成定位。此方法定位精度较高，但设计繁琐、操作复杂、能耗较高、无法应用于一般的低成本环境。
可见，现有的物联网目标寻址标识，特别是停车位的智能标识，缺少设计简洁、能耗较低、操作便捷、实用性强的方法。
发明内容
本发明提供了一种基于用户自主制定显示内容与灯光编码的智能标识系统与方法，能够使用户以自定义的方式便捷地实现停车位等目标的寻址与标识。本发明设计简易、能耗较低、实用性强，在物联网服务领域具有广阔的应用前景。
本发明一方面提供一种智能标识系统，包括标识设备与待寻址设备；其中，待寻址设备之一为设置于目标区域并与标识设备对应的目标设备；所述标识设备与所述目标设备进行匹配，并生成特征信息向所述目标设备发送；所述目标设备接收并显示所述特征信息，以实现目标区域的标识。
优选的，所述标识设备包括：APP单元、第一通信单元；其中，APP单元用于在控制第一通信单元与目标设备进行匹配之后，生成特征信息并对其编码后发送到第一通信单元；第一通信单元用于接收编码后的特征信息，并将其发送到目标设备。
优选的，所述待寻址设备包括：第二通信单元、MCU单元、显示控制单元、显示单元；其中，第二通信单元用于在MCU单元的控制下与第一通信单元进行匹配之后，接收所述编码后的特征信息，并将其发送到MCU单元；MCU单元用于接收所述编码后的特征信息并对其解码，生成基于特征信息的显示指令向显示控制单元发送；显示控制单元用于根据显示指令控制显示单元显示特征信息。
优选的，第一通信单元、第二通信单元皆为低功耗蓝牙BLE；以及所述标识设备与所述目标设备进行匹配具体为：待寻址设备中的第二通信单元向外广播；标识设备中的第一通信单元接收广播后与第二通信单元建立连接，向第二通信单元提供密码或MAC地址；所述待寻址设备中的MCU单元检测所述密码或MAC地址是否与预设值一致；若是，则控制第二通信单元与第一通信单元配对，所述待寻址设备即为与所述标识设备对应的目标设备；否则，控制第二通信单元与第一通信单元断开连接并继续广播。
优选的，显示单元为多色LED；显示控制单元包括三个NPN型三极管及三个电位器；其中，任一三极管的发射级接地，基极通过电位器连接MCU单元的控制端，集电极连接多色LED的三基色负极；以及APP单元包括输入模块、编码模块及虚拟显示模块；其中，输入模块用于通过可视化界面接收输入的特征信息，将特征信息发送到编码模块；所述特征信息包括多色LED的颜色状态、点亮与熄灭时间、循环次数；编码模块用于将特征信息编码为8字节的指令，向虚拟显示模块及第一通信单元发送；其中，第一字节为命令头，第二字节至第七字节确定依次选择的多色LED颜色状态、点亮与熄灭时间，第八字节确定循环次数；虚拟显示模块用于接收编码后的特征信息，并虚拟显示所述特征信息。
优选的，所述待寻址设备还包括设置于目标区域的车位锁；以及所述MCU单元还用于在检测到其所在的待寻址设备的第二通信单元与第一通信单元配对成功时，控制该待寻址设备的车位锁开启。
本发明另一方面提供一种智能标识方法，包括步骤：
S1.在待寻址设备中搜索设置于目标区域的目标设备，搜索到之后与目标设备进行匹配；
S2.将输入的特征信息发送到目标设备；
S3.目标设备显示所述特征信息以实现目标区域的标识。
优选的，待寻址设备中包含低功耗蓝牙BLE；以及步骤S1具体为：接收待寻址设备中BLE的广播，与BLE建立连接后向该待寻址设备提供密码或MAC地址；若所述密码或MAC地址与该待寻址设备存储的预设值一致，则与该待寻址设备中的BLE配对；该待寻址设备即为目标设备；若所述密码或MAC地址与该待寻址设备存储的预设值不一致，则与该待寻址设备中的BLE断开连接。
优选的，待寻址设备包含多色LED，并利用多色LED显示特征信息；所述特征信息包括多色LED的颜色状态、点亮与熄灭时间、循环次数；以及步骤S2具体为：将通过可视化界面输入的特征信息编码为8字节的指令在本地虚拟显示，并向目标设备发送；其中，第一字节为命令头，第二字节至第七字节确定依次选择的多色LED颜色状态及点亮与熄灭时间，第八字节确定循环次数。
优选的，步骤S3具体为：目标设备通过BLE接收编码后的特征信息并对其解码，生成基于特征信息的显示指令控制多色LED显示特征信息；以及待寻址设备还包含车位锁；在与待寻址设备中的BLE配对之后，所述方法还包括：开启该待寻址设备中的车位锁。
由以上技术方案可知，本发明可使用户可以在移动终端的可视化界面进行灯光编码，实现用于物联网服务的自主制定的目标标识，并且具有设计简洁、能耗较低、实用性强的优点。
附图说明
图1是本发明实施例的智能标识系统构成示意图；
图2是本发明实施例的特征信息编码格式示意图；
图3是本发明实施例的显示控制单元电路原理图；
图4是本发明实施例的智能标识方法示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
本发明的发明人考虑到现有的目标寻址导航技术在实际应用中均存在严重不足，以下是常用的几种寻址方法：
(1)通过按动按钮发出固定频率的射频信号或者调频、调幅射频信号，使得与目标捆绑的射频信号选择性接收器根据信号内容发出响声，从而根据声音判定目标位置。
(2)利用射频传输过程中的接收信号强度指示RSSI测量技术进行目标定位。
(3)基于射频标签识别与相关算法实现目标定位。例如采用RFID技术实现目标信息采集，使用蛛网定位算法完成定位。
具体应用中，上述三种方法要么只能完成极其简单的编码信息传输，用于难度与精度较低的环境，要么设计繁琐、操作复杂、能耗较高、无法应用于低成本环境。
基于上述考虑，本发明的发明人创造性地开发了一种智能标识系统，通过用户端标识设备与目标端待寻址设备的无线通信，将用户自主制定的显示内容在目标设备的多色LED显示，从而以简单的设计、较低的成本实现了停车位等物联网目标的智能标识。同时，本发明的智能标识系统实用性极强、耗电量较小，在停车位智能导航及其它物联网寻址导航领域具有广大的应用前景。
可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受上述术语限制。上述术语仅用于将一个元件与另一个元件区分。举例而言，在不脱离本发明范围的情况下，可以将第一通信单元称为第二通信单元，也可以将第二通信单元称为第一通信单元，第一通信单元与第二通信单元都是通信单元，但二者不是同一通信单元。
图1示出了本发明的智能标识系统，如图1所示，上述智能标识系统包括设置于用户端的标识设备11、设置于目标端的待寻址设备12。实际应用中，标识设备11可以是用户携带的移动终端，如手机，也可以是独立的用于智能标识的终端设备。待寻址设备12的数量为一个或多个，每个待寻址设备12的配置与功能相同。待寻址设备12中包含与标识设备11对应的目标设备，其设置于目标区域，本发明的技术方案即围绕标识设备从诸待寻址设备12中识别目标设备，并与之通信，进而通过特征信息对其进行标记，以标识目标设备所在的目标区域而展开。上述标识设备11与目标设备对应指的是标识设备11专有的密码或MAC地址与目标设备存储的预设值相同，本发明通过上述密码或MAC地址使标识设备11与目标设备实现匹配。
智能标识的具体过程如下：标识设备11与目标设备进行匹配，标识设备11生成特征信息向目标设备发送。上述匹配指的是标识设备11与目标设备建立连接后实现通信，上述特征信息一般由用户在输入界面自行制定。目标设备接收并显示特征信息，即可实现目标区域的标识。在本发明优选实施例中，目标设备通过多色LED显示特征信息。由此，本发明使标识设备11在待寻址设备12中搜索到目标设备，并使目标设备显示用户自定义的特征信息，由此实现目标区域的标识。
在本发明优选实施例中，标识设备11包括：APP单元111、第一通信单元112及标识设备电源(图中未示出)。
具体而言，第一通信单元112为低功耗蓝牙BLE(Bluetooth Low Energy)，与一般蓝牙设备相比，BLE可以进行100米的无障碍通信，且耗电量极低。APP单元111用于控制第一通信单元112与目标设备的通信，并且用于接受用户输入的特征信息并对其编码后发送到第一通信单元112。第一通信单元112用于接收编码后的特征信息，并将其发送到目标设备。
较佳地，APP单元111包括输入模块、编码模块及虚拟显示模块。具体言之：
输入模块用于通过可视化界面接收输入的特征信息，将特征信息发送到编码模块。上述特征信息包括多色LED的颜色状态、每种颜色点亮与熄灭的时间、上述发光模式的循环次数。
实际应用中，输入模块的抽象可视化界面包括若干编码位置，颜色或熄灭状态的编码抽象为对应颜色或熄灭的长条形选项按钮；每种颜色或熄灭状态的时间长短对应于长条形选项按钮的长度，上述长条形选项按钮的长度所代表的单位时间长度由系统设置定义，例如40毫秒，即用户输入的时间为40毫秒的整数倍；编码位置的循环次数由用户选择相应数字来设置。当然，输入方式也可以是其它设计，譬如：设计一个可滑动的触点来表示时间，或直接输入数字确定时间，本发明不限制具体的输入方式，只要能够方便简洁地实现特征信息的输入即可。
上述输入方式能够为用户提供足够数量的输入信息，以6个编码位置、多色LED有7种颜色，编码位置定义3次点亮与3次熄灭为例，一共可以组合出343种不同编码，再根据肉眼可区分的时间长度，组合编码的数量将会更多，由此可以保证不同用户在使用时的特异性。
编码模块用于将特征信息编码为8字节的指令，向虚拟显示模块及第一通信单元发送。
图2示出了本发明实施例的一种编码方式，参见图2，编码后的指令由8个字节的二进制数组成。其中，第一字节(即字节0)为命令头，以十六进制表示为F5，作为区别于系统中其他指令的判断标志。在第二字节(即字节1)至第七字节(即字节6)中，每字节的前3位的数值大小表示多色LED的颜色或者熄灭状态，后5位为对应颜色的点亮时间或者熄灭时间。具体地，每一字节前三位所代表的颜色分别为：000-熄灭、001-红、010-绿、011-蓝、100-黄、101-紫、110-青、111-白。
相应颜色的点亮时间等于后5位编码数乘以40毫秒；例如：字节1的内容为0 0 1 00 1 1 1，则红色点亮时间等于7乘以40ms，即280ms。第八字节(即字节7)为命令尾，其前4位的数值代表前6字节发光内容的循环次数。例如1010代表前6字节的编码方式将循环展示10次。命令尾的最后一位为多色LED亮灯的使能位，其为1则可以点亮，为0则禁用LED功能。命令尾的右起第2、3、4位不用于相关功能。
上述编码方法能够以较小的数据量准确地传输特征信息。可以理解的是，本发明也可以采用其它具有类似优点的编码方法，本发明对此不作限制。
虚拟显示模块用于接收编码后的特征信息，并在显示界面通过虚拟多色LED显示与目标设备多色LED相同的内容，以供用户对照区分，快速确定目标区域。
标识设备电源为标识设备的其它单元供电，在本发明中，供电采用现有的供电技术，此处不再赘述。
在本发明优选实施例中，待寻址设备12包括：第二通信单元121、MCU单元122、显示控制单元123、显示单元124及待寻址设备电源(图中未标出)。在本发明优选实施例中，显示单元124为多色LED，MCU单元122为微控制单元MCU。
具体而言，第二通信单元121为低功耗蓝牙BLE，其与第一通信单元112进行连接配对及数据传输，将第一通信单元112发送的编码后的特征信息接收并发送到MCU。
在具体应用中，第一通信单元112与第二通信单元121的通信过程如下：
待寻址设备12中的第二通信单元121不停向外广播。
当标识设备11中的第一通信单元112搜索到广播时，与第二通信单元121建立连接，并向第二通信单元121提供密码或MAC地址。
上述待寻址设备12中的MCU检测密码或MAC地址是否与存储的预设值一致。如果一致，则控制第二通信单元121与第一通信单元112配对，确定该待寻址设备12即为目标设备，开放LED标识功能。否则，控制第二通信单元121与第一通信单元112断开连接并继续对外广播。本发明由此实现标识设备与目标设备的快速匹配。
MCU单元122用于接收编码后的特征信息并对其解码，生成基于特征信息的显示指令向显示控制单元123发送。其还用于控制第二通信单元121与标识设备11的通信。
显示控制单元123用于根据显示指令控制多色LED显示特征信息，决定多色LDE的最终亮度及颜色配比。图3示出了本发明实施例的显示控制单元123电路原理图，参见图3，电路包括作为开关管的NPN型三极管Q1、Q2、Q3及用于调节电流的电位器R1、R2、R3。其中，Q1、Q2、Q3的发射极均接地，其基极分别通过R1、R2、R3连接MCU的控制端MCU_Control_R、MCU_Control_B、MCU_Control_G，其集电极分别连接显示单元LED_7_color的三基色负极R、B、G。这样，目标设备的多色LED即可按照特征信息对应的编码发光，用户可以利用自己的输入信息或对照标识设备虚拟显示的内容快速找到目标区域。
待寻址设备电源为待寻址设备的其它单元供电，其采用现有的供电技术，此处不再赘述。
可以理解的是，图1虽然只示出了信号从标识设备11到待寻址设备12的传输，但是，在标识设备11接收第二通信单元121广播时，标识设备11接收BLE配对成功的信任信息时，目标设备标识完成返回确认信息时，上述信号会沿MCU、第二通信单元121、第一通信单元112、APP单元111的路径传播，以实现完整的通信过程。
作为一个优选方案，本发明的智能标识系统用于停车位寻址导航时，待寻址设备12还包括设置于目标区域的车位锁(图中未标出)。MCU在检测到其所在的待寻址设备12的第二通信单元121与第一通信单元112配对成功时，控制该待寻址设备12的车位锁开启以实现智能停车。
具体应用中，如果用户为某停车位主人，首先，其可以在标识设备输入自定义的特征信息以标识停车位。其次，当停车位设置的目标设备检测到用户进入其通信范围，并在BLE配对成功后开启车位锁。此时，目标设备可以设置为多色LED闪烁或熄灭。之后，当用户离开时通信终端，目标设备自动锁上车位锁，由此实现了停车位的智能使用。
对应私人车位闲时共享场景，用户租用的车位位于特定位置(而非整个停车场空闲车位均可自由停放)，如果用户为第一次租用该车位，其并不了解停车位的方位，则可以在标识设备输入自定义的特征信息，观察停车场中LED的闪烁状态确定停车位，由此实现停车位的智能寻址。此时，目标设备检测到BLE配对成功，即开启车位锁，实现停车位的智能使用。
本发明的停车位或其它需寻址导航目标的智能标识系统，由于采用了低功耗蓝牙协议进行通讯，在LED三原色组合成白色光时的最大功耗不超过100mW，在4节5号干电池(按2000mAh计算)的驱动下，理论上可持续点亮使用90小时以上。若实际上每次导航亮灯时间被控制在20秒以内，则理论上可以导航超过15000次。
图4是本发明的智能标识方法示意图，参见图4，上述方法按照如下步骤执行：
首先，在步骤S1中，在待寻址设备中搜索设置于目标区域的目标设备，搜索到之后与目标设备进行匹配。
接下来，在步骤S2中，将输入的特征信息发送到目标设备。
接着，在步骤S3中，目标设备显示特征信息以实现目标区域的标识。
通过上述步骤，本发明在待寻址设备中搜索到目标设备，并使目标设备显示用户自定义的特征信息，由此实现目标区域的智能标识。
较佳地，待寻址设备中包含低功耗蓝牙BLE及用于显示特征信息的多色LED，特征信息包括多色LED的颜色状态、点亮与熄灭时间、循环次数。
在本发明优选实施例中，步骤S1具体为：
接收待寻址设备中BLE的广播，与BLE建立连接后向该待寻址设备提供密码或MAC地址。
若密码或MAC地址与该待寻址设备存储的预设值一致，则与该待寻址设备中的BLE配对，该待寻址设备即为目标设备。
若密码或MAC地址与该待寻址设备存储的预设值不一致，则与该待寻址设备中的BLE断开连接并继续搜索。
在本发明优选实施例中，步骤S2具体为：
将通过可视化界面输入的特征信息编码为8字节的指令在本地虚拟显示，并向目标设备发送；其中，第一字节为命令头，第二字节至第七字节确定依次选择的多色LED颜色状态及点亮与熄灭时间，第八字节确定循环次数。上述编码方法能够以较小的数据量准确传递特征信息。
作为一个优选方案，步骤S3具体为：目标设备通过BLE接收编码后的特征信息并对其解码，生成基于特征信息的显示指令控制多色LED显示特征信息。
智能标识方法用于停车位寻址导航时，待寻址设备还包含车位锁。待寻址设备检测到BLE配对之后，开启其车位锁，由此实现停车位的智能使用。
本发明提供的智能标识系统与方法，能够使用户以自定义地对灯光闪烁方式进行编码，进而便捷地实现停车位等目标的寻址与标识，同时设计简易、能耗较低、方便可靠、实用性强，在物联网技术领域具有广阔的应用前景。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能标识系统，其特征在于，包括标识设备与待寻址设备；其中，待寻址设备之一为设置于目标区域并与标识设备对应的目标设备；
所述标识设备与所述目标设备进行匹配，并生成特征信息向所述目标设备发送；
所述目标设备接收并显示所述特征信息，以实现目标区域的标识。
2.如权利要求1所述的系统，所述标识设备包括：APP单元、第一通信单元；其中，
APP单元用于在控制第一通信单元与目标设备进行匹配之后，生成特征信息并对其编码后发送到第一通信单元；
第一通信单元用于接收编码后的特征信息，并将其发送到目标设备。
3.如权利要求2所述的系统，所述待寻址设备包括：第二通信单元、MCU单元、显示控制单元、显示单元；其中，
第二通信单元用于在MCU单元的控制下与第一通信单元进行匹配之后，接收所述编码后的特征信息，并将其发送到MCU单元；
MCU单元用于接收所述编码后的特征信息并对其解码，生成基于特征信息的显示指令向显示控制单元发送；
显示控制单元用于根据显示指令控制显示单元显示特征信息。
4.如权利要求3所述的系统，第一通信单元、第二通信单元皆为低功耗蓝牙BLE；以及所述标识设备与所述目标设备进行匹配具体为：
待寻址设备中的第二通信单元向外广播；
标识设备中的第一通信单元接收广播后与第二通信单元建立连接，向第二通信单元提供密码或MAC地址；
所述待寻址设备中的MCU单元检测所述密码或MAC地址是否与预设值一致；若是，则控制第二通信单元与第一通信单元配对，所述待寻址设备即为与所述标识设备对应的目标设备；否则，控制第二通信单元与第一通信单元断开连接并继续广播。
5.如权利要求4所述的系统，显示单元为多色LED；显示控制单元包括三个NPN型三极管及三个电位器；其中，任一三极管的发射级接地，基极通过电位器连接MCU单元的控制端，集电极连接多色LED的三基色负极；以及
APP单元包括输入模块、编码模块及虚拟显示模块；其中，
输入模块用于通过可视化界面接收输入的特征信息，将特征信息发送到编码模块；所述特征信息包括多色LED的颜色状态、点亮与熄灭时间、循环次数；
编码模块用于将特征信息编码为8字节的指令，向虚拟显示模块及第一通信单元发送；其中，第一字节为命令头，第二字节至第七字节确定依次选择的多色LED颜色状态、点亮与熄灭时间，第八字节确定循环次数；
虚拟显示模块用于接收编码后的特征信息，并虚拟显示所述特征信息。
6.如权利要求5所述的系统，所述待寻址设备还包括设置于目标区域的车位锁；以及所述MCU单元还用于在检测到其所在的待寻址设备的第二通信单元与第一通信单元配对成功时，控制该待寻址设备的车位锁开启。
7.一种智能标识方法，其特征在于，包括步骤：
S1.在待寻址设备中搜索设置于目标区域的目标设备，搜索到之后与目标设备进行匹配；
S2.将输入的特征信息发送到目标设备；
S3.目标设备显示所述特征信息以实现目标区域的标识。
8.如权利要求7所述的方法，待寻址设备中包含低功耗蓝牙BLE；以及步骤S1具体为：
接收待寻址设备中BLE的广播，与BLE建立连接后向该待寻址设备提供密码或MAC地址；
若所述密码或MAC地址与该待寻址设备存储的预设值一致，则与该待寻址设备中的BLE配对；该待寻址设备即为目标设备；
若所述密码或MAC地址与该待寻址设备存储的预设值不一致，则与该待寻址设备中的BLE断开连接。
9.如权利要求8所述的方法，待寻址设备包含多色LED，并利用多色LED显示特征信息；所述特征信息包括多色LED的颜色状态、点亮与熄灭时间、循环次数；以及步骤S2具体为：
将通过可视化界面输入的特征信息编码为8字节的指令在本地虚拟显示，并向目标设备发送；其中，第一字节为命令头，第二字节至第七字节确定依次选择的多色LED颜色状态及点亮与熄灭时间，第八字节确定循环次数。
10.如权利要求9所述的方法，步骤S3具体为：目标设备通过BLE接收编码后的特征信息并对其解码，生成基于特征信息的显示指令控制多色LED显示特征信息；以及
待寻址设备还包含车位锁；在与待寻址设备中的BLE配对之后，所述方法还包括：开启该待寻址设备中的车位锁。
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