CN106154214A - 一种汽车钥匙智能寻找系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车钥匙智能寻找系统，属于物联网领域，由汽车钥匙和手持终端组成。本系统包括以下步骤：步骤一：启动手持终端，发射四种频率的射频信号(125Khz、13.56Mhz、900Mhz、2.4Ghz)；步骤二：汽车钥匙检测到对应的射频信号，并将接收到的信号处理后进行反馈；步骤三：手持终端开始检测汽车钥匙发送的反馈信号，然后移动手持终端，将接收到的反馈信号的信号强弱变化值发送给中央处理器；步骤四：中央处理器处理分析信号强弱变化值，并将该信息转换成对应的距离信息，通过LCD显示；步骤五：启动辅助寻找功能，打开汽车钥匙内部的闪光模块和声音模块。该系统能有效的帮助使用者快速寻找到汽车钥匙，并具备高精度、稳定性强、使用方便等特点，能有效解决现实生活中遇到的汽车钥匙遗落问题。

Description

一种汽车钥匙智能寻找系统

技术领域

本发明属于RFID物联网领域，具体提供一种汽车钥匙智能寻找系统。

背景技术

众所周知，汽车钥匙属于贵重物品，然而在我们的日常生活中，不经意就会忘记汽车钥匙放在哪里，当需要开车出去办理急事的时候更会让人异常的烦恼，那么发明一种方便快捷的寻找汽车钥匙的系统是十分有必要的。

在现有物品定位系统的专利中，还没有针对汽车钥匙定位的专利，然而横向对比有关基于RFID智能定位的专利中，我们可以发现很多的不同点。申请号：201210166518.3是一种比较普遍的RFID定位系统，通过对检测到的信号的强弱的不同来实现对物品的定位。申请号：200610115641.1提出一种通过语音控制的物品定位系统，其特点是通过语音系统对物品进行编码设计，然后根据人的语音指令对物品定位。申请号：200910173577.1提出通过物品内部多个RFID中继器来实现对物品的定位(信号强度分析)。申请号：201220116353.4是一种不依赖具体定位的物品定位技术，它主要是通过不同物品所带有的RFID标签，在寻找的时候只需要激活该标签，然后通过标签内部的发声系统来对物品进行定位。申请号：201410126987.1提出能够被寻找的汽车钥匙及能够寻找汽车钥匙的系统，通过声音实现对汽车钥匙的定位。

然而，通过对比专利，我们发现申请号：200610115641.1专利通过语音识别与RFID技术的融合来实现对物品的寻找，是非常人性化的设计，但是工作环境有限，不能在比较嘈杂的环境中工作。申请号：201210166518.3专利，运用到了数学的方法，通过对获取的多个信息进行加权组合，从而得到最为准确的物品位置信息，但是对物品缺乏必要的提醒装置，很难在小范围内或者特殊环境中快速找出需要的物品。申请号：200910173577.1的专利中，未提出物品定位的精确度问题。申请号：201220116353.4专利中，缺点在于单个RFID标签的辨识度很低，在无障碍情况下衰减度低，无法实现定位，不能通过一个标签的反馈的强度值不同来实现精确定位。申请号：201410126987.1专利中，系统是通过声音来确定汽车钥匙的位置，在吵杂环境无法使用，且不具备精确定位的功能。

上述专利所存在的不足概括起来就是：五个专利在物品定位的辨识度问题上都没有具体提及，只能保证通过以上方法能够获取物品的大致位置，不能实现精确的定位，并且缺乏实际物品的使用参考。本发明所提出的系统只专注于汽车钥匙的精确定位，利用不同频率射频信号在不同距离处的灵敏度不同的特点，并结合信号强弱与距离的关系，从而推到出汽车钥匙的具体位置，通过本方案能够实现对汽车钥匙半径±10CM的准确定位，并且增加了发声装置与闪光装置，保证在任何环境中都能快速找到汽车钥匙。同时还在多个环境中做了有关的测试，确保方案的可实施性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽车钥匙智能定位系统，该系统通过汽车钥匙与手持终端配合实现，通过手持终端发送多频率射频信号，使汽车钥匙接收到信号并反馈接收信息，手持终端再次接收反馈信息，并根据信号强弱与距离的有关公式实现对汽车钥匙的精确定位。

本发明采用的技术方案是：在汽车钥匙已经集成好的RFID应答芯片的基础上，将原有的1枚应答芯片改为4枚应答芯片，并通过既定的频率系统，实现对汽车钥匙的精确定位。对于应答芯片的频率设定，我们采用低频125Khz、13.56Mhz，高频900Mhz、2.4Ghz，四个接收频率。由于高频信号具备接收距离远，穿透度高的特点，可用于大范围确定汽车钥匙位置，在确定大致范围后，利用低频芯片识别度高，反映灵敏的特点，实现对汽车钥匙的小范围定位。最后，利用三角定位法(无限信号强度与移动距离成移动比例关系，根据不同信号的频率套用对应的数学公式，移动手持终端则信号强度将发生明显变化，从而导出汽车钥匙与使用者距离)与RSSI加权方法(本发明设有4种频率的RFID芯片，对于信号的叠加，本发明采用低频反馈信号优先的原则，当检测到低频反馈信号后，自动忽略掉高频信号，确保信号的灵敏度达到最大)实现对汽车钥匙的精确定位，对于环境可能产生的影响(如黑暗环境或者汽车钥匙被遮蔽)，系统在汽车钥匙内部集成闪光原件和发声原件，通过黑暗环境时发出闪光，被遮蔽时发出蜂鸣声，方便快速寻找 到汽车钥匙。

现在RFID技术已经很成熟，对于本系统采用的各种频率的接收芯片可采用，我们采用WG26作为低频信号(125Khz)的无线系统，采用RC522芯片作为低频信号(13.56Mhz)的无线系统；采用AS3992作为高频信号(900Mhz)的无线模块，采用NRF24LE1芯片作为高频信号(2.4Ghz)的无线系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

汽车钥匙智能定位系统的方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一：启动手持终端，发射四种频率的射频信号(125Khz、13.56Mhz、900Mhz、2.4Ghz)；步骤二：汽车钥匙检测到对应的射频信号，并把接收到的信号进行反馈；步骤三：手持终端再次检测汽车钥匙发送的反馈信号，并移动手持终端，同时将接收到的信号的强弱变法发送到中央处理器；步骤四：中央处理器处理分析信号强弱变化，并将该信息转换成对应的距离信息，通过LCD显示；步骤五：启动辅助寻找功能，打开汽车钥匙内部的闪光模块和声音模块。

进一步，在步骤一中，使用者开启外部手持终端的启动搜索按钮，这是手持终端同时发送四种频率的射频信号，若汽车钥匙在手持终端半径30M内都能接收到相应信号。汽车钥匙在接收到2.4Ghz的信号后开启125Khz、13.56Mhz、900Mhz的射频接收功能。汽车钥匙待机时只开启2.4Ghz信号接收功能，一方面该信号接收距离最远，确保在需要寻找汽车钥匙的时候快速检测到发射信号；另一方面2.4Ghz信号芯片具备功耗低的特点，保证汽车钥匙寻找系统达到长久待机的状态。

进一步，在步骤二中，汽车钥匙在接收到外部手持终端发出的射频信号后，向手持终端发送反馈信号，从而告知手持终端该频率(4种频率)信号在汽车钥匙接收范围内。汽车钥匙内部设置较短的反馈周期(100ms)，使用者在移动手持终端时中央处理器能迅速分析信号强度。

进一步，在步骤三中，外部手持终端在确定检测到汽车钥匙发送的反馈信号后，告知使用者移动手持终端(移动距离大于1米)，目的是使手持终端接收到的反馈信号因为距离的变化而产生变化，从而将变化的数据传输给中央处理器。

进一步，在步骤四中，中央处理器首先读取汽车钥匙发送的反馈信号，然后根据信号强度的变化生成相关数据信息L，同时，手持终端自带陀螺仪，通过陀螺仪读取使用者的水平移动距离信息S。最后通过有关数学公式，得出在不同频率下S与L对应关系，从而得到汽车钥匙的具体位置信息，然后将信息通过LCD显出出来告知使用者汽车钥匙的具体方位，实现对汽车钥匙的精确定位。

对于汽车钥匙位置的精确确定，需要使用者将手持终端移动水平和垂直移动，目的是保证手持终端不会出现因扫描半径交叉而导致的虚假点情况。

进一步，在步骤五中，使用者可以开启手持终端上的辅助寻找功能，启动汽车钥匙内部的声音与闪光模块，结合手持终端的定位功能，方便使用者快速寻找到汽车钥匙。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种快速寻找到汽车钥匙的系统方案，引入的RFID通讯技术，并结合多重RFID组合定位的方法，避免信号强度不灵敏带来的误差干扰以及现有定位技术中出现的精度不高、辨识难度大的问题，同时本方法比现有的其它方法更易实施，能更好的应用于工程实践中。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为汽车钥匙寻找系统模块结构图；

图2为汽车钥匙寻找系统定位方法图(定位法模拟图)；

图3为汽车汽车钥匙内部构造图；

图4为汽车钥匙寻找系统手持终端外部构造图(手持终端模型图)；

图5为汽车钥匙寻找系统模拟演示图(使用方法图)；

图6为汽车钥匙寻找系统具体流程图。

具体实施方式

本发明具体技术方案如下：通过外部手持终端与汽车钥匙的射频通信，以此来实现对汽车钥匙的精确 定位。利用手持终端的射频信号收发功能，实现对汽车钥匙的感应，以及接收汽车钥匙发出的反馈信号；利用汽车钥匙内部安装的4种不同频率的射频芯片，在接收到手持终端在不同距离发出的射频信号后发出高灵敏度的反馈信息；利用中央处理器的信息处理功能，对获取的反馈信息进行处理，计算出汽车钥匙与手持终端的相对距离，同时通过LCD显示出来告知使用者汽车钥匙具体位置；利用辅助寻找模块，实现在特殊环境下的快速寻找功能。通过以上功能的实现，最后达到对汽车钥匙的精确定位与快速寻找功能。

装置简述：本装置由2个部分组成，分别是汽车钥匙与它套用在一起的RFID模块，以及外部手持终端模块。其中，汽车钥匙部分有具备4种接收频率的RFID芯片组成(125Khz、13.56Mhz、900Mhz、2.4Ghz)，它们主要的作用是接收手持终端发射的信号，并将该信号通过额定的功率反馈给手持终端，手持终端模块由LCD屏、RFID信号收发装置、内部处理模块、外部按钮组成，手持终端通过发射四种频率的射频信号，然后通过汽车钥匙内部的RFID芯片接收后收到反馈信息，通过内部处理模块分析信息，判断信号的种类及强度变化，从而将汽车钥匙的具体位置经由LCD屏输出显示，如果寻找环境黑暗或者汽车钥匙被遮蔽，这个时候手持终端可以发送闪光或者声音信号，方便使用者寻找汽车钥匙。

系统启动：通过手持终端开启汽车钥匙需找系统，这个时候手持终端同时发送125Khz、13.56Mhz、900Mhz、2.4Ghz信号，只要汽车钥匙在手持终端半径30M内都能感知到信号。系统待机状态下，汽车钥匙只启动2.4Ghz的射频接收芯片，125Khz、13.56Mhz、900Mhz处于关闭状态，一旦2.4Ghz芯片检测到手持终端发射的射频信号后，125Khz、13.56Mhz、900Mhz信号接收装置将被打开，一方面2.4Ghz穿透强、传输距离远、功耗低，另一方面只打开1种接收信号能最大的节省汽车钥匙内部的电量损耗，最后汽车钥匙向外部手持终端发送反馈信息，告知使用者汽车钥匙在测量范围内。

汽车钥匙距离测量：对于汽车钥匙到手持终端距离的测量，通过以下方法来实现。在手持终端发送出4种频率的射频信号后，将检测到汽车钥匙发出的反馈信号，这个时候使用者移动手持终端(要求使用者曲线移动)，那么相应的信号的强度将发生变化，由于不同频率信号的强度变化灵敏度是不同的，对于手持终端同时接收到4种信号频率，我们根据RSSI加权原则，确定以下分析优先级。

F125＞F13.56＞F900＞F2.4 不等式(1)

其中F125表示125Khz频率信号，F13.56表示13.56Mhz频率信号，F900表示900Mhz频率信号，F2.4表示2.4Ghz频率信号，当手持终端接收到低频信号发出的反馈信息后自动忽略掉高频信号发出的反馈信息，因为低频信号感知距离近，那么在近距离环境下反映灵敏，而高频信号在近距离环境下将出现信号强度无明显变化的情况。

对于手持终端如何判断汽车钥匙距离的方法，当使用者开启汽车钥匙寻找系统后，并确定汽车钥匙接收到手持终端发送的射频信号，这个时候手持终端将获取到反馈信号的强度信息，此时移动手持终端，获取信号强度的变化信息。对于墙体和遮蔽物可能导致的信号强度的减弱，本系统在对大于5M的范围内都提供模糊的提示方法，如果是远离汽车钥匙，那么手持终端上捕获的反馈信号强度将减弱，此时提示使用者“汽车钥匙正在您的后方位置，请转身寻找”；如果是靠近汽车钥匙，那么手持终端捕获的信号强度将增强，此时将提示使用者“汽车钥匙正在您的正前方，请前往寻找”。当距离小于5M，则提供精确的位置信息，手持终端将提示“汽车钥匙正在您的前方(后方/左方/右方)，与您的距离为xx”，对于距离值的确定，本发明通过实验计算到不同频率信号强度的衰减值与距离的有关函数关系，从而精确的判断出汽车钥匙的具体位置，。

其中，信号强度(L)与具体距离(D)的具体关系如下。

Los＝32.44+20lgD+20lgF 公式(1)

Los＝Lmax-L 公式(2)

其中，Los表示增益损失量，Lmax表示在0距离是信号强度值，L表示手持终端接收到汽车钥匙发出反馈信息时的信号强度，单位为dB；D表示手持终端与汽车钥匙相对距离，单位为km；F表示射频信号频率，单位为Mhz。通过上述公式，从而得到不同频率下信号强度值与汽车钥匙相对距离的关系D。

特殊环境工作方式：对于特殊环境下的工作模式，本发明通过增加辅助功能来帮助实现汽车钥匙的智能寻找功能。特殊环境指出于环境问题，未能快速寻找到汽车钥匙，这里提供2种特殊环境解决方案，第 一种为黑暗环境下智能寻找功能，鉴于某些环境条件导致汽车钥匙及使用者出于黑暗环境下，使用者不能快速辨别汽车钥匙的具体位置，对此情况，本发明对汽车钥匙内部增加闪光模块，通过手持终端发送信号，将LED灯点亮，此时可有效帮助使用者发现汽车钥匙。第二种情况为汽车钥匙被遮蔽的情况下智能寻找功能，对于使用者的汽车钥匙被遮蔽，比如衣被、书籍、箱子，本发明针对此情况对汽车钥匙射频模块内部增加声音模块，通过手持终端发送的信号使汽车钥匙内部的声音模块发出蜂鸣声，帮助使用者快速寻找到汽车钥匙。

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

在本实施例中，汽车钥匙寻找系统具体流程如图6所示，本方法的具体步骤为：

开启寻找模式：使用者开启外部手持终端的寻找模式开关，如图4所示，此时外部手持终端开始发送125Khz、13.56Mhz、900Mhz、2.4Ghz射频信号，如图5所示。

手持终端接收反馈信息：当汽车钥匙接收到外部手持终端发送的2.4Ghz射频信号后，汽车钥匙开启内部125Khz、13.56Mhz、900Mhz射频接收模块，如图3所示，并开始向外部手持终端发送反馈信息，告知外部手持终端汽车钥匙在可寻找范围内。

中央处理器计算方位：根据手持终端接收到的反馈信息，首先做优先级处理，及当确认收集到较低频率信号的反馈信息后，自动忽略高频信号的反馈信息，同时外部手持终端提示使用者开始移动，手持终端继续接收反馈信息，并根据三角形定位原则，确定出汽车钥匙的具体方位，并通过LCD屏幕告知使用者汽车钥匙的具体位置，如图2所示。

对于LCD屏幕显示的内容，由具体情况而定，具体情况与显示内容如下：

I.当汽车钥匙在外部手持终端5M～30M范围内，考虑墙体、遮蔽物的阻挡，手持终端接收到的反馈信号可能被减弱较大，此时中央处理器只能跟具实际情况辨别出汽车钥匙的大致方位，不能做出距离的精确计算，此时将输出显示：汽车钥匙正在您的前方(后方、左方、右方、左前方、右前方、左后方、右后方)，请向该方向移动。

II.当汽车钥匙在外部手持终端0M～5M范围内，墙体与遮蔽物导致的信号损耗较小，此时通过信号强度与距离的有关公式，可计算出汽车钥匙的具体位置，具体计算公式由公式(1)给出，此时将输出显示：汽车钥匙与正在您的前方(后方、左方、右方、左前方、右前方、左后方、右后方)X米，请前去拾取。

开启辅助寻找模块：对于环境可能导致汽车钥匙难以寻找的问题，通过外部手持终端发送开启辅助寻找功能，启动汽车钥匙内部的闪光模块和蜂鸣模块，帮助使用者在黑暗和汽车钥匙被遮蔽的环境下使用。

Claims (6)

1.一种汽车钥匙智能寻找系统，其特征在于：

该系统通过汽车钥匙模块和外部手持终端模块组合构成，通过运用RFID技术实现对汽车钥匙的精确定位，从而实现智能寻找的目的。本专利对于汽车钥匙的智能定位通过组合不同频率的RFID芯片来实现，根据不同频率射频芯片的感知距离不同的特点，结合信号强度衰减与距离的函数关系，实现汽车钥匙精度±10cm的寻找要求。系统包括：信号发送与接收、信号处理、LCD显示输出、辅助寻找功能。信号发送与接收通过手持终端发送不同频率的射频信号，然后汽车钥匙内部搭载有4种不同频率的射频识别芯片，在检测到发送信号后发出应答信号，外部手持终端采集汽车钥匙发出应答信号并做出相关处理；信号处理通过分析汽车钥匙发出的应答信号的强弱变化来实现对汽车钥匙位置的确定；LCD显示输出通过外部终端分析应答信号后显示出汽车钥匙的具体位置，并提示使用者如何移动才能快速找到汽车钥匙；辅助寻找功能指在环境有干扰的情况下，通过外部手持终端发出信号，使汽车钥匙内部的闪光模块和报警模块工作，帮助寻找汽车钥匙。

系统执行步骤如下：步骤一：启动手持终端，发射四种频率的射频信号(125Khz、13.56Mhz、900Mhz、2.4Ghz)；步骤二：汽车钥匙检测到对应的射频信号，并将接收到的信号处理后进行反馈；步骤三：手持终端开始检测汽车钥匙发送的反馈信号，然后移动手持终端，将接收到的反馈信号的信号强弱变化值发送给中央处理器；步骤四：中央处理器处理分析信号强弱变化值，并将该信息转换成对应的距离信息，通过LCD显示；步骤五：启动辅助寻找功能，打开汽车钥匙内部的闪光模块和声音模块。

2.根据权利要求1所述汽车钥匙智能定位系统，其特征在于：在步骤一中，汽车钥匙内部带有四种频率的RFID接收芯片，频率依次为：125Khz、13.56Mhz、900Mhz、2.4Ghz，满足0M～1M、0M～3M、0M～5M、0M～30M的信号接收。外部手持终端启动汽车钥匙寻找系统，然后同时发送与之匹配的4种频率信号，保证汽车钥匙在30M范围能能够检测到外部手持终端发送的寻找信号。

3.根据权利要求1所述汽车钥匙智能定位系统，其特征在于：在步骤二中，汽车钥匙除2.4Ghz接收模块保持无休眠工作以外，其余频率芯片都出于休眠状态，在接收到外部手持终端发送的射频信号后(使用范围为半径30M)，汽车钥匙开启所有频率信号接收模块，从而保证外部手持终端发出的每个频率的信号汽车钥匙都能接收到。汽车钥匙在接收到外部手持终端发出的射频信号后，向外部手持终端发送反聩信号，告知外部手持终端汽车钥匙在外部中断寻找范围内。

4.根据权利要求1所述汽车钥匙智能定位系统，其特征在于：在步骤三中，外部手持终端在接收到汽车钥匙发出的反馈信号后，通过LCD告知使用者移动外部手持终端，此时外部手持终端接收到的反馈信号的信号强度值将发生变化，中央处理器根据不同频率信号的强度与距离的关系的公式，计算出汽车钥匙的方位和距离，并通过LCD显示端口告知使用者汽车钥匙的具体位置。

5.根据权利要求1所述汽车钥匙智能定位系统，其特征在于：在步骤四中，出于对汽车钥匙智能定位系统精度的研究，对汽车钥匙与外部手持终端距离大于5M的情况，鉴于墙体等障碍将导致信号强度大幅度的衰减，此时LCD将显示模糊方位，即告知使用者汽车钥匙的方向(不含具体距离)；对于汽车钥匙与外部手持终端距离小于5M的情况，墙体等障碍物导致的信号衰减将变得很微弱，此时通过信号强度与距离的公式，计算出汽车钥匙的具体位置，并通过LCD告知使用者汽车钥匙的方位与距离，并能保证误差在±10CM以内。

6.根据权利要求1所述汽车钥匙智能定位系统，其特征在于：在步骤五中，对于环境因素(黑暗环境或者汽车钥匙被遮盖)可能导致汽车钥匙难以寻找的问题，通过外部手持终端发送开启辅助寻找功能，启动汽车钥匙内部的闪光模块和声音模块，辅助使用者在无光和车钥匙被遮蔽环境下进行汽车钥匙的精确定位。