CN107403549A - 一种实现电子围栏系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种实现电子围栏系统的方法，包括:采用泄漏电缆监听模块规划信号接收范围，将监听到电子围栏内的共享单车信息上报给电子围栏控制模块；电子围栏控制模块获取电子围栏内的共享单车信息，并与后台数据服务中心进行实时信息数据交互；后台数据服务中心对交互的数据进行处理，获得共享单车使用频率、停放状态、车辆数量、停放位置等大数据信息，实时监控共享单车状态信息；电子围栏控制模块的定位计算单元计算电子围栏内停放的共享单车信号发射端与泄漏电缆监听模块信号接收端之间的距离，获得共享单车的停放位置信息。本发明中采用泄漏电缆技术结合定位计算算法，进一步提高了检测精度，调整覆盖范围，使得电子围栏的覆盖范围更规则和准确。

Description

一种实现电子围栏系统的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种实现电子围栏系统的方法。

背景技术

互联网发展迅猛，共享经济成为时下流行，共享交通工具应运而生，短时间商业模式的“几何式”复制也带来诸多管理难题，共享车辆乱停、乱放、肆意破坏、随意丢弃、占为已有是目前最大的问题。电子围栏技术最大程度上解决了这种现状，电子围栏的本质是“围栏”，它通过物联网芯片发射信号覆盖技术形成一个个虚拟的停车框，给共享车辆停放划定一个区域，让车辆只能停放在规定范围内。

辅助电子围栏技术停车的方法，现在大体分为两个发展方向：第一种通过虚拟定位技术实现电子围栏，“有站无桩”即指有指定停车站，但是停车站没有桩子等作为界定，一般可采用实时GPS定位，结合算法，帮助用户将车辆放至固定停车点，且用户也只有将车辆停放在固定的停车点，计费系统才能结束订单。上述通过虚拟定位技术的方法的缺点在于需要较为精准复杂的算法，并且受周围环境影响大，不能精准定位。第二种是以虚拟定位技术结合停车点信号装置布设的电子围栏，其信号误差率更小，现有的停车点信号源一般采用天线，其安装仍然将制约点位的布设，并且天线信号范围大，覆盖范围常常超过规划区域，电子围栏形状等均受到外界环境的限制，不利于停车围栏的建立。

为了更好地解决电子围栏如何适应各种场地形状、环境，使覆盖范围更加精准的问题。本发明提供了一种采用泄漏电缆方法的电子围栏技术，通过泄漏电缆可以规划信号接收范围，将监听到电子围栏内的共享车辆的数量上报给电子围栏主控系统，从而更准确地规划共享车辆停放地点的区域，为共享车辆的使用和管理运营提供了理想的解决方案。采用泄露电缆不受环境温度、湿度、风雨烟尘、树木晃动变化的影响，可根据具体的地理环境安装，将弧形信号的探测区域稳定在一个个很小的单独区域，接收信号无死角，通信范围更精确。用户必须将车辆停在指定的停车框中，否则无法结束行程。当车辆停放超出系统规定的区域时，车辆将会无法上锁，后台也将会一直计费。全网络电子围栏主机、智能控制终端和管理软件都可直接接入以太网，实现信息实时传递、数据交互和远程监管等功能需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种实现电子围栏系统的方法，采用泄漏电缆电子围栏方案可以很好的解决传统车桩和其他无线车桩的弊端，为共享单车的乱停放问题提供了理想的解决方案；并且可以获取共享单车使用频率、停放状态、车辆数、停车位置等大数据信息，通过大数据按规加强运营，合理投放、及时调配，为政府和企业部门提供了实时监控共享单车状态的窗口。

具体技术方案为：

一种实现电子围栏系统的方法，

采用泄漏电缆监听模块规划信号接收范围，将监听到电子围栏内的共享单车信息上报给电子围栏控制模块；

电子围栏控制模块通过泄漏电缆监听模块获取电子围栏内的共享单车信息，并与后台数据服务中心进行实时信息数据交互；

后台数据服务中心对交互的数据进行处理，获得共享单车使用频率、停放状态、车辆数量、停放位置等大数据信息，实时监控共享单车状态信息；

电子围栏控制模块的定位计算单元计算电子围栏内停放的共享单车信号发射端与泄漏电缆监听模块信号接收端之间的距离，获得共享单车的停放位置信息。

优选地，设置区域停放指示灯，方便夜晚停车时准确寻找停车区域。

优选地，泄漏电缆监听模块包括泄漏电缆和蓝牙，泄漏电缆连接电子围栏控制模块，且埋在单车停放区域的下方。

优选地，电子围栏控制模块设置在泄漏电缆的一端或者中间。

优选地，泄漏电缆通过在外导体上均匀开孔发送信号且信号维持在一个较小的弧形区域，该弧形区域的信号监听在它上方距离较近的共享单车的蓝牙广播。

优选地，泄漏电缆在末端加了合适阻值的负载，使得信号沿电缆均匀分布，以形成规则区域的电子围栏。

优选地，所述定位计算单元采用RSSI值定位算法和平滑算法相结合计算泄漏电缆与共享单车停放位置之间的距离。

优选地，RSSI值定位算法可采用三边测量法、双曲线测量法或最小二乘法；平滑算法可采用均值法、中值处理或高斯滤波等算法。

优选地，根据定位计算单元计算的泄漏电缆与共享单车停放位置之间的距离，调整泄漏电缆信号覆盖范围的宽度，以提高检测精度。

优选地，设置电子围栏定位模块，定位模块采用GPS卫星定位、北斗卫星定位或局域网方式定位，或采用服务器存储当前电子围栏的坐标地址，以便查询。

本发明中采用的泄漏电缆技术是首次在共享交通工具的电子围栏系统中应用，因其高精度的信号接收特性，以及抗干扰能力使得电子围栏可以在定位系统性能较差或者完全不工作的情况下，仍然实现准确地覆盖规划范围，可以适合于各种场地要求。

所采用泄漏电缆技术有以下优点：

(1)泄漏电缆所形成的弧形区域覆盖范围界线明显，可做到无死角接收信号，从而更好地辅助电子围栏系统规划区域。

(2)泄漏电缆简便的安装方式适合各种复杂地形安装，可环绕任意形状的境界区域，泄漏感应线缆部分可以装入共享车辆停放架下方区域或埋在区域线地下，从而使采用泄漏电缆技术的电子围栏系统适应各种环境场地要求。

(3)泄漏电缆上的信号沿电缆均匀分布，采用泄漏电缆技术的电子围栏系统可以形成规则的区域形状，有利于政府和相关企业部门进行基础设施建设。

(4)泄漏电缆的通信范围更精确，本发明中采用的算法提供高了检测精度，避免了信号覆盖范围大于实际规划范围的情况，可以更好地辅助电子围栏系统引导用户在指定位置停车。

(5)泄漏电缆完美的适应性不受环境温度、湿度、风雨烟尘、树木晃动等变化影响。

另外，本发明中泄漏电缆技术结合了RSSI值和平滑算法，进一步提高了检测精度，调整覆盖范围，使得电子围栏的覆盖范围更规则和准确。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图，其中：

图1为本发明电子围栏系统的框图

图2为本发明一种采用泄漏电缆监听信号范围的示意图

图3为本发明电子围栏系统的工作流程图

图4为共享单车结账流程图

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

所设计的电子围栏系统主要包括：电子围栏控制模块、泄漏电缆监听模块，后台数据服务中心，进一步还可以包括定位模块和区域停放指示灯等，如图1所示。电子围栏控制模块主要负责控制协调整个系统，完成工作流程，与后台数据服务中心进行实时数据交互，获取共享车辆使用的频率、停放状态、车辆数、停车位置等大数据信息；泄漏电缆监听模块主要负责规划信号接收范围，将监听到电子围栏内共享车的数量上报给电子围栏控制模块。

还可包括定位模块，实时准确的定位电子围栏系统位置，并上传至电子围栏控制模块，以便后台服务中心实时了解监控电子围栏的情况，这里我们的定位模块可以采用GPS卫星定位、北斗卫星定位、局域网等方式，也可以采用服务器存储当前电子围栏的坐标地址，记录查询。

另外电子围栏系统还包括一些外围基础设施：区域停放指示灯，方便在夜晚停车时准确寻找停车区域。整个系统一方面可以对共享车辆进行合理地规划管理、投放调度，另一方面也方便政府和企业管理部门对共享车辆进行实时监控。

在电子围栏系统在对检测围栏内的车辆信息时，利用了RSSI值和平滑算法，电子围栏控制模块接收泄漏电缆监听到的围栏内的车辆信号，并对信号进行处理分析得出监听信号强度值RSSI，通过接收到的信号强弱测定信号点(泄漏电缆测试点)与接收点(单车)的距离，进而根据相应数据进行定位计算，调整覆盖范围的宽度，提高检测精度，使得共享车辆停放区域更加规范准确，避免出现信号覆盖的范围大于实际规划停放区域而导致的无序停放情况。

其中RSSI(Received Signed Strength Indication)值是指接收机(泄漏电缆)测量电路所得到的发送机(单车)输入的平均信号强度指示。单车中无线信号的信号强度会随着传播距离的增加而衰减，接收方(泄漏电缆)离发送方如果越远，则接收到的信号强度就越弱；接收方与发送方离得越近，则接收方的信号强度就越强。

根据电子围栏端测量接收到的信号强度RSSI和已知的单车中无线信号衰落模型，可以估算出收发方之间的距离，根据多个估算的距离值，可以计算出共享车辆的位置。根据不同的场景，这里可以采用的定位算法有：1、三边测量法2、双曲线测量法3、最小二乘法。

信号强度值在整体上呈现出随距离的增加而衰减的趋势，但不是严格的衰减，即RSSI值与距离间的关系并不是一一映射的，且存在一定程度上的抖动。并且当传输距离比较远时，RSSI值衰减较慢；当传输距离比较近时，RSSI值衰减较快。因此，利用RSSI值辅助定位时，要尽量避免RSSI值不稳定性，确保RSSI值可以辅助精确的定位，可以通过平滑算法设计各种滤波器从而使RSSI的值平滑。可以采用的平滑处理算法有：均值法、中值处理、高斯滤波等。此处仅介绍均值法。均值法主要是通过将输入的n个采样数据取平均值作为数据的真实值。即，将接收到的多个RSSI值利用公式(1)进行均值平滑处理。

图2是一种采用泄漏电缆的电子围栏系统规划单车停放区域的结构图，从图中可以直观的看出一种采用泄漏电缆的电子围栏系统的优点，电子围栏控制模块1可选用立桩或者地埋的方式放置，其中泄漏电缆2连接电子围栏控制模块1，泄漏电缆外导体通过开孔将信号发送出去且维持在一个较小的弧形区域，这些泄漏电缆外导体的开孔3形成的弧形区域监听在它上方距离较近的共享单车蓝牙广播，而一个个泄漏电缆外导体的开孔3均匀的分布在泄漏电缆上，这样就构成了一个监听范围区域，这个由泄漏电缆规划单车停放区域4具有精度较高且施工方便等特点，泄漏电缆通过埋在单车停放架的下方，单车停放架既可作为电子围栏系统的安全保障措施，同时将电子围栏的监听信号维持在单车停放架的区域，进一步促进了共享单车文明骑行和文明停放的健康发展。其中电子围栏主控系统可通过装在一个盒子里选取地埋的方式，其内部有完整的电子系统，优点是施工简单，不用打深基坑；只需在路面挖相应规格的小坑，将产品放置其中。施工后，表面与地面齐平，不会造成地面凹陷，不影响路面正常通行。其次电子围栏主控系统还可以通过在地面立桩的方式安装，通过占用小面积的地方电子围栏系统安装在桩体内部，外观可以作为单车停放区的指示牌。

图3为本发明一种采用泄漏电缆监听信号范围的示意图，电子围栏主控系统可设置在泄漏电缆的一端或者设置在中间，泄漏电缆监听信号的强度在一定程度上会随着线缆的距离增加而衰减，如图所示，5表示蓝牙信号发射端，6表示以线缆为中心的一侧感知半径的示意，相对于线极化天线和圆极化天线，泄漏电缆的范围具有更多的灵活性，因为通过线缆外导体开孔泄露出来的信号是由泄漏电缆的线体进行连接，这一特性可以将需要单车停放区域的范围进行更加准确的规划。它的优点不仅于此，由于我们规划的单车停放区域的大小需要依据实际场地具有不确定性，而我们的线缆可以通过接口将两根或多跟泄漏电缆进行连接，极大的满足了单车停放区域的实际需求。本发明中的电子围栏系统核心在于采用了泄漏电缆技术，其中的泄漏电缆监听模块，对于电子围栏系统准确规划停放区域至关重要。泄漏电缆通常又称为泄漏感应电缆，传统上是一种室外周界入侵探测系统，本发明首次将泄漏电缆应用于电子围栏系统辅助监听共享车辆，电子围栏控制系统可选用立桩或者地埋的方式放置，将泄漏电缆布置在共享车辆停放架的下方区域，直接连接电子围栏控制模块，因此泄漏电缆可以适应各种场地的形状，灵活方便。泄漏电缆外导体通过开孔将信号发送出去且维持在一个较小的弧形区域，这些泄漏电缆外导体的开孔形成的弧形区域监听在它上方距离较近的共享车辆的蓝牙广播，外导体的一系列开孔均匀的分布在泄漏电缆上，将弧形信号的探测区域稳定在一个个很小的单独区域，这些独立的弧形信号探测区域连接起来，就构成了一个监听范围区域，这样就组成了规划共享车辆停放的区域从而实现更加准确的规划信号接收范围。

图4为共享单车结账流程图，也是本次设计最终实现的目的，用户使用共享单车后，在按照文明停放的引导正确停放在规定的单车停放区域后，服务器终端通过电子围栏系统上传的数据判定该辆单车为规范停车进行正常结账流程。若用户未能按照要求进行正确停放车辆，服务器终端未从电子围栏系统接收到该辆单车的停放停息，将对已关闭的车锁通过服务器自动打开不予结账处理或通过其他处罚措施正确引导文明骑行和文明停车的理念。

Claims (10)

1.一种实现电子围栏系统的方法，其特征在于：

采用泄漏电缆监听模块规划信号接收范围，将监听到电子围栏内的共享单车信息上报给电子围栏控制模块；

电子围栏控制模块通过泄漏电缆监听模块获取电子围栏内的共享单车信息，并与后台数据服务中心进行实时信息数据交互；

后台数据服务中心对交互的数据进行处理，获得共享单车使用频率、停放状态、车辆数量、停放位置等大数据信息，实时监控共享单车状态信息；

电子围栏控制模块的定位计算单元计算电子围栏内停放的共享单车信号发射端与泄漏电缆监听模块信号接收端之间的距离，获得共享单车的停放位置信息。

2.根据权利要求1所述的一种实现电子围栏系统的方法，其特征在于：

设置区域停放指示灯，方便夜晚停车时准确寻找停车区域。

3.根据权利要求1所述的一种实现电子围栏系统的方法，其特征在于：

泄漏电缆监听模块包括泄漏电缆和蓝牙，泄漏电缆连接电子围栏控制模块，且埋在单车停放区域的下方。

4.根据权利要求3所述的一种实现电子围栏系统的方法，其特征在于：

电子围栏控制模块设置在泄漏电缆的一端或者中间。

5.根据权利要求3所述的一种实现电子围栏系统的方法，其特征在于：

泄漏电缆通过在外导体上均匀开孔发送信号且信号维持在一个较小的弧形区域，该弧形区域的信号监听在它上方距离较近的共享单车的蓝牙广播。

6.根据权利要求3所述的一种实现电子围栏系统的方法，其特征在于：

泄漏电缆在末端加了合适阻值的负载，使得信号沿电缆均匀分布，以形成规则区域的电子围栏。

7.根据权利要求1所述的一种实现电子围栏系统的方法，其特征在于：所述定位计算单元采用RSSI值定位算法和平滑算法相结合计算泄漏电缆与共享单车停放位置之间的距离，其中RSSI是指泄漏电缆测量所得到的共享单车输入的平均信号强度值。

8.根据权利要求7所述的一种实现电子围栏系统的方法，其特征在于：

RSSI值定位算法可采用三边测量法、双曲线测量法或最小二乘法；平滑算法可采用均值法、中值处理或高斯滤波等算法。

9.根据权利要求7所述的一种实现电子围栏系统的方法，其特征在于：

根据定位计算单元计算的泄漏电缆与共享单车停放位置之间的距离，调整泄漏电缆信号覆盖范围的宽度，以提高检测精度。

10.根据权利要求1所述的一种实现电子围栏系统的方法，其特征在于：

设置电子围栏定位模块，定位模块采用GPS卫星定位、北斗卫星定位或局域网方式定位，或采用服务器存储当前电子围栏的坐标地址，以便查询。