CN107680399A - 无线车位检测方法及车位检测器 - Google Patents

无线车位检测方法及车位检测器 Download PDF

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CN107680399A CN201710706494.9A CN201710706494A CN107680399A CN 107680399 A CN107680399 A CN 107680399A CN 201710706494 A CN201710706494 A CN 201710706494A CN 107680399 A CN107680399 A CN 107680399A
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张正顺
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Guangdong Zhongke Lupu Wulian Network Technology Co ltd
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Guangzhou Computer Network Information Center Chinese Academy Of Sciences
Guangdong Zhongke Lupu Wulian Network Technology Co ltd
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    • G08G1/042Detecting movement of traffic to be counted or controlled using inductive or magnetic detectors

Abstract

本发明公开了一种无线车位检测方法及车位检测器,其方法包括:地磁检测模块检测出车位磁场变化,当判断出的车位状态发生改变时,通过中断引脚唤醒MCU;MCU控制用于连接电池模块的电子开关闭合,电池模块向温度检测模块、电量检测模块供电;MCU从温度检测模块获取温度信息,从电量检测模块获取电量信息;MCU控制无线LoRa模块对外发送因车位磁场变化判断出的车位状态信息、温度信息、电量信息;当LoRa模块发送完信息数据后进入SLEEP状态,电子开关断开,电池模块停止向温度检测模块、电量检测模块供电,MCU进入低功耗休眠模式。本发明通过此种方式达到低功耗运行的要求。

Description

无线车位检测方法及车位检测器
【技术领域】
本发明涉及智能停车技术领域,尤其涉及一种无线车位检测方法及车位检测器。
【背景技术】
随着城市的快速发展,生活水平不断提升,车辆数量不断增加,泊车资源面临严峻挑战,由此引发的交通拥堵、交通事故、交通治安、泊车困难、违章泊车、泊车纠纷等现象日趋严重。
为了更好地解决城市车辆泊车问题,必须实现车位联网,充分利用停车资源,这对车位检测器的性能要求越来越高。目前使用的车位检测装置有视频摄像机,地感线圈检测器,超声波车位检测器,无线地磁车位检测器等。视频摄像机方式具价格昂贵,受雨雪等恶劣天气的干扰,且无法实现单个车位联网和应用到路边停车。地感线圈检测器的安装繁琐,检测准确率差,易受干扰。超声波车位检测器功耗大,只能采用有线供电,不适合室外车位。
无线地磁车位检测器目前来说是相对比较成熟的方案,但一般地无线地磁车位检测器,常采用WiFi、Bluetooth、Zigbee、315/433等短距离无线通信技术,需要大量的中继器实现联网和大规模覆盖,该车位检测器功耗较大,维护成本高。而且,该车位检测器对下行数据速率和实时性有限制,导致无法实现快速固件升级和下行控制磁场校正,只能进行开盖固件升级和传统的磁场校正。另外,不同厂家的车位检测器不便于统一管理和维护,从而限制了地磁车位检测器在城市交通建设中大规模使用。
【发明内容】
为克服上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题,特提出以下技术方案:
本发明提供一种无线车位检测方法,包括:
地磁检测模块检测出车位磁场变化,当判断出车位状态发生变化时,通过中断引脚唤醒MCU;
MCU控制用于连接电池模块的电子开关闭合,电池模块向温度检测模块、电量检测模块供电;
MCU从温度检测模块获取温度信息,从电量检测模块获取电量信息;
MCU控制无线LoRa模块对外发送因车位磁场变化判断出的车位状态信息、温度信息、电量信息;
LoRa模块发送完数据后进入SLLEP状态,电子开关断开,电池模块停止向温度检测模块、电量检测模块供电,MCU进入休眠模式。
优选的,所述电池模块包含由锂亚电池和复合脉冲电容HPC电池构成的电池组。
优选的,所述MCU为STM32L151CBT6单片机。
具体的,所述电量检测模块采用电压法或电流积分法检测电量信息。
具体的,所述电子开关包括1k的电阻R35、220k的电阻R36、1k的电阻R37、0R的电阻R39、型号为8050的三极管Q4、型号为8550的三极管Q5,电阻R35的一端连接MCU的SWITCHI端,另一端连接三极管Q4的基极,三极管Q4的发射极接地,三极管Q4的集电极连接电阻R37的一端,电阻R37的另一端连接三极管Q5的基极、电阻R36的一端,电阻R36的另一端连接三极管Q5的发射极、电阻R39的一端,电阻R39的另一端连接电池模块的3.3V输出端,三极管Q5的集电极连接温度检测模块、电量检测模块的电源输入端。
具体的,所述方法还包括:
NFC Tag线圈接收NFC读写设备产生的磁场,转换为电能给NFC Tag供电;
NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU;触发地磁模块的磁场校正机制进行磁场校正;
MCU通过I2C接口将唯一设备地址、入网参数写入到NFC Tag;
NFC读写设备读取写入NFC Tag的唯一设备地址、入网参数,以将本设备快速加入LoRaWAN网络。
优选的,所述NFC Tag为NTAG I2C芯片。
具体的,所述NFC Tag中写入包含车位检测器生产、制造、物料的信息构成的唯一标识码以实现设备溯源。
具体的,所述MCU的Flash分为第一存储空间和第二存储空间,第一存储空间存放当前程序;
所述方法还包括:
NFC Tag线圈接收NFC读写设备产生的磁场,转换为电能给NFC Tag供电;
NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU;
NFC Tag将从NFC读写设备获取的升级固件,发送到MCU;
MCU将升级固件写入第二存储空间,将PC指针跳转到第二存储空间的程序入口;并清空第一存储空间,以为下次升级固件作准备。
相应的,本发明还提供一种车位检测器,包括地磁检测模块、MCU、电池模块、电子开关、温度检测模块、电量检测模块以及无线LoRa模块;所述地磁检测模块检测出车位磁场变化,当判断出车位状态发生变化时,通过中断引脚唤醒MCU;MCU控制用于连接电池模块的电子开关闭合,电池模块向温度检测模块、电量检测模块供电;MCU从温度检测模块获取温度信息,从电量检测模块获取电量信息;MCU控制无线LoRa模块对外发送因车位磁场变化判断出的车位状态信息、温度信息、电量信息;LoRa模块发送完数据进入SLEEP状态,电子开关断开,电池模块停止向温度检测模块、电量检测模块供电,MCU进入低功耗的休眠模式。
与现有技术相比,本发明具备如下优点:
1、本发明通过所述地磁检测模板检测到车位磁场变化,判断出车位状态发生变化后,通过中断引脚唤醒MCU控制电子开关的闭合以分别为温度检测模块、电量检测模块供电后获取温度信息和电量信息,MCU通过无线LoRa模块对外发送信息,然后再进入SLEEP状态,并断开电子开关,以停止为温度检测模块、电量检测模块供电,再进入休眠模式以此达到低功耗运行的要求。
2、本发明采用了NFC Tag线圈接收NFC读写设备产生的磁能转换为给NFC Tag供电的电能,NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU以触发地磁模块的磁场校正机制进行磁场校正,该过程实现了在不增加本设备静态功耗下随时并快速的对安装的车位检测器进行磁场校正,解决了传统磁场校正的繁琐和成功率低以及因环境变化时不能随时进行磁场校正而引起检测准确率下降的问题;另外MCU通过I2C接口向NFC Tag写入唯一设备地址、入网参数,NFC读写设备读取写入NFC Tag的唯一设备地址、入网参数,以将本设备快速加入网络,实现了车位检测器安装后快速入网的功能。通过NFC Tag中写入的包含车位检测器生产、制造、物料的信息构成的唯一标识码,实现了可通过NFC读写设备读取车位检测器的唯一标识码以对该车位检测器进行溯源,方便对车位检测器进行统一管理和维护。
3、本发明利用NFC Tag线圈从NFC读写设备获取的升级固件,发送到MCU,其MCU将Flash分为存放当前程序的第一存储空间和空白的第二存储空间,MCU接收升级固件将其写入第二存储空间,再将PC指针跳转到第二存储空间的程序入口,并清空第一存储空间,以为下次升级固件作准备,实现了快速固件升级,解决了传统只能开盖固件升级的问题。
【附图说明】
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,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。在附图中:
图1为本发明中一种无线车位检测方法的第一实施例流程图;
图2为本发明中一种无线车位检测方法的第二实施例流程图;
图3为本发明中一种无线车位检测方法的第三实施例流程图;
图4为本发明中一种车位检测器的电子开关原理图;
图5为本发明中一种车位检测器的系统结构图;
图6为本发明中一种车位检测器的固件升级示意图。
【具体实施方式】
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语),具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语,应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样被特定定义,否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案,下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。以下实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
请参阅附图1所示的第一实施例的流程图和附图5所示的本发明中一种车位检测器的系统结构图,本发明提供的一种无线车位检测方法包括以下步骤:
S101,地磁检测模块检测出车位磁场变化,当判断出车位状态发生变化时,通过中断引脚唤醒MCU。
本发明实施例中,所述MCU为STM32L151CBT6单片机。
具体的,所述MCU为微控制单元,又称单片微型计算机或者单片机,其将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。
在本发明中,所述MCU通过所述地磁检测模块的中断引脚被唤醒,其中所述中断引脚包括中断源有:INT0、INT1、T0、T1以及RX和TX。
在本发明实施例中,步骤S101包括:
地磁检测模块采集到当前车位的地磁场受外界扰动得出相应的磁场变化信息;
根据预先设置的地磁信号波动阈值,判断所述磁场变化信息是否大于所述波动阈值;
根据判断结果发起中断请求,并传输至所述MCU。
其中,所述判断结果包括以下情况:
当所述磁场变化信息大于所述波动阈值时,则确定当前车位状态为有车;
当所述磁场变化信息小于所述波动阈值时,则确定当前车位状态为无车;
当所述磁场变化信息时大时小于所述波动阈值时,则确定当前车位状态为异常状态,并发送告警信息至所述MCU。
在本发明实施例中,所述MCU在被地磁检测模块的中断引脚唤醒时处于休眠状态,所述休眠状态表示为所述MCU控制调低或者关闭一部分电压的输出,使得进入省电模式,其前提在于不影响MCU重启工作的情况下关闭一部分电压的输出。
在本发明实施例中,所述地磁检测模块采集当前车位的地磁场信号,通过该地磁场信号绘制相应的磁场分布曲线,其中包括在xyz轴上的曲线,获取预先设置的正常情况下的磁场分布曲线,所述信号曲线的变化特性与所述磁场变化曲线进行比对,以根据比对结果进行磁场校正或车位状态设置。
例如:在安装有本发明车位检测器的A车位上,预先记录的A车位的磁场变化信息假设为5-6,当B车驶入该车位后A车位的磁场变化信息假设变为2-8,则地磁检测模块将唤醒MCU。
S102,MCU控制用于连接电池模块的电子开关闭合,电池模块向温度检测模块、电量检测模块供电。
本发明实施例中,所述电池模块包含由锂亚电池和复合脉冲电容HPC电池构成的电池组。
本发明实施例中,参照图4所示的电子开关的原理图,所述电子开关包括1k的电阻R35、220k的电阻R36、1k的电阻R37、0R的电阻R39、型号为8050的三极管Q4、型号为8550的三极管Q5,电阻R35的一端连接MCU的SWITCHI端,另一端连接三极管Q4的基极,三极管Q4的发射极接地,三极管Q4的集电极连接电阻R37的一端,电阻R37的另一端连接三极管Q5的基极、电阻R36的一端,电阻R36的另一端连接三极管Q5的发射极、电阻R39的一端,电阻R39的另一端连接电池模块的3.3V输出端,三极管Q5的集电极连接温度检测模块、电量检测模块的电源输入端。采用该具体元器件组成的电子开关,反应灵敏,且功耗小;从整体上进一步降低了设备功耗。
在本发明中使用的由锂亚电池和复合脉冲电容HPC构成的电池组具备耐高低温性能好、使用寿命长、自放电率极低等特性,能长期在恶劣环境中使用。
本发明实施例中,根据上述电子开关的原理图,当SWITCHI端输出高电平时,则Q4导通,Q5导通,电池模块向温度检测模块、电量检测模块供电,当SWITCHI端输出低电平时,则Q4断开,Q5断开,则电池模块停止向温度检测模块、电量检测模块供电。
S103,MCU从温度检测模块获取温度信息,从电量检测模块获取电量信息。
本发明实施例中,所述电量检测模块采用电压法或电流积分法检测电量信息。
本发明实施例中,步骤S102包括:
接收地磁检测模块发送的中断请求,根据所述中断请求分别向所述温度检测模块、电量检测模块发送数据查询指令以获取所述温度信息和电量信息。
优选的,所述电压法的求解方法是根据所采用的电池组放电特性曲线中电压和电池容量对应关系,将该对应曲线离散值保存到MCU,根椐电压和容量对应关系将检测到电压值换算成剩余电量值。另外可结合所述电流积分累计法是对电流进行积分累计得出所述电量信息,需要说明的是,所述电量信息的检测不仅包括电压法和电流积分累计法,还包括其他方法,在此便不多加赘述。
优选的,所述温度检测模块应用了热电阻原理进行测温,其原理依据于热电阻的阻值与温度间的映射关系,另外需要说明的是,温度信息的检测不仅包括热电阻原理的这一方法,还包括其他方法,在此便不多加赘述。
S104,MCU控制无线LoRa模块对外发送因车位磁场变化判断出的车位状态信息、温度信息、电量信息。
在本发明实施例中,所述无线LoRa模块是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案,具有远距离、低功耗(电池寿命长)、大连接、低成本的特性,在无线LoRa模块基础上与LoRa网关构成低功耗广域网,其最大程度地实现更长距离通信与更低功耗,同时还可节省额外的中继器成本。
具体的,步骤S104包括:
MCU生成用于指示发送所述因车位磁场变化判断出的车位状态信息、温度信息及电量信息的指示指令;
无线LoRa模块响应于所述指示指令后接收并向LoRa网关发送所述因车位磁场变化判断出的车位状态信息、温度信息及电量信息。
S105,LoRa模块发送完数据进入SLEEP状态,电子开关断开,电池模块停止向温度检测模块、电量检测模块供电,MCU进入低功耗休眠模式。
本发明实施例中,当MCU的SWITCHI端输出低电平时,则Q4断开,Q5断开,则电池模块停止向温度检测模块、电量检测模块供电。
本发明实施例中,所述MCU接收所述无线LoRa模块反馈的成功发送信息的确认指令,响应于该确认指令后触发降低电压输出或关闭一部分电压输出的休眠请求以进入休眠模式,即恢复至未工作运行前的低功耗状态。
本发明中,通过所述地磁检测模板检测到车位磁场变化,判断出车位状态发生变化后,通过中断引脚唤醒MCU控制电子开关的闭合以分别为温度检测模块、电量检测模块供电后获取温度信息和电量信息,后MCU断开电子开关以停止为温度检测模块、电量检测模块供电,再进入休眠模式以此达到低功耗运行的要求。
请参阅附图2所示的第二实施例的流程图和附图5所示的本发明中一种车位检测器的系统结构图,所述方法还包括:
S201,NFC Tag线圈接收NFC读写设备产生的磁场,转换为电能给NFC Tag供电。
优选的,所述NFC Tag为NTAG I2C芯片。
具体的,所述NFC Tag中写入包含车位检测器生产、制造、物料的信息构成的唯一标识码以实现设备溯源。
本发明实施例中,应用了近距离无线通讯技术即NFC功能,其允许设备之间进行非接触式点对点数据传输,NFC Tag是具有相互通信功能,并具有计算能力,还包含有加密逻辑电路的NFC芯片即所述NTAG I2C芯片,当然还可以包括其他如NT3H1101芯片、NT3H2111芯片、FM11NC08芯片等,在此便不多加赘述。
本发明实施例中,在主动模式下,NFC读写设备发出射频场去识别和读/写所述NFCTag的信息。
在本发明实施例中,可通过NFC读写设备获取车位检测器的唯一标识码以对该车位检测器进行溯源,从而便于对车位检测器进行统一管理和维护。
S202,NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU;触发地磁模块的磁场校正机制进行磁场校正。
具体的,地球的磁场随着纬度的变化而变化,消除掉地磁模块上各测点由于外界环境变化产生的磁场干扰所引起的影响,即为所述磁场校正机制。
本发明实施例中,所述MCU通过串口向地磁模块发送磁场校正指令,所述地磁模块响应于所述磁场校正指令触发所述磁场校正机制,当执行完所述磁场校正机制后向MCU发送反馈信息,当所述MCU接收到所述反馈信息可将所述反馈信息写入NFC Tag中以备NFC读写设备获取。
本发明实施例中,所述NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU包括前置步骤:NFC Tag接收NFC读写设备发送的磁场校正请求,利用Pin脚唤醒MCU并将该磁场校正请求传输至MCU,以根据所述磁场校正请求生成对应的所述磁场校正指令。
例如:安装所述车位检测器后,利用开启了NFC功能的手机端靠近NFC Tag线圈,为NFC Tag供电,手机端与NFC Tag实现无线通信,在主动模式下利用手机端发送磁场校正请求命令至NFC Tag,后NFC Tag将磁场校正请求命令传输至MCU。
本发明实施例中,在所述磁场校正过程中,MCU实时获取校正结果数据,并通过NFCTag传输至NFC读写设备以供用户查看磁场校正的结果。
在本发明实施例中,NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU以触发地磁模块的磁场校正机制进行磁场校正,这一过程实现了在不增加静态功耗的情况下,随时并快速的对安装的车位检测器进行磁场校正,解决了传统磁场校正的繁琐和成功率低以及因环境变化时不能随时进行磁场校正的问题。
S203,MCU通过I2C接口向NFC Tag写入唯一设备地址、入网参数。
本发明实施例中,所述MCU预先存储有所述唯一设备地址、入网参数。
所述I2C接口为一种串行总线方式,通过串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)在连接在总线上MCU进行信息传送,并通过软件寻址识别所述MCU。
所述I2C接口的标准传输速率为100Kbit/s,最高传输速率可达400Kbit/s。
S204,NFC读写设备读取写入NFC Tag的唯一设备地址、入网参数,以将本设备快速加入LoRaWAN网络。
本发明实施例中,所述NFC Tag接收MCU发送的唯一设备地址和入网参数,并预先存储于NFC Tag的FLASH,可根据NFC读写设备发出的入网指令进行唯一设备地址和入网参数的读取,实现快速入网的功能;或者所述NFC Tag响应于读写设备入网指令请求,NFC Tag返回的唯一设备地址和入网参数至NFC读写设备。NFC Tag中存贮的唯一设备地址和入网参数进行加密,防止非法设备读取。
本发明实施例中,NFC读写设备读取写入NFC Tag的唯一设备地址、入网参数,将本设备加入LoRaWAN网络,实现了车位检测器安装后快速入网的功能。
请参阅附图3所示的第三实施例的流程图和附图6本发明一种车位检测器的固件升级示意图,所述MCU的Flash分为第一存储空间和第二存储空间,第一存储空间存放当前程序;
所述方法还包括:
S301,NFC Tag线圈接收NFC读写设备产生的磁场,转换为电能给NFC Tag供电。
S302,NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU。
在本发明实施例中,步骤S301、S302分别与上述步骤S201、S202相类似,不同的是步骤S302中NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU包括前置步骤:NFC Tag接收NFC读写设备发送的固件升级请求,利用Pin脚唤醒MCU并将该固件升级请求传输至MCU,以根据所述固件升级请求生成对应的所述固件升级指令。其实现原理与步骤S201、S202相同,故在此处便不多加赘述。
S303,NFC Tag将从NFC读写设备获取的升级固件,发送到MCU。
在本发明实施例中,所述升级固件预先存放在NFC读写设备中,同样在主动模式下,NFC读写设备将升级固件打包为特定格式,后传送给NFC Tag,MCU响应于所述固件升级指令获取以特定格式存在的升级固件。
S304,MCU将升级固件写入第二存储空间,将PC指针跳转到第二存储空间的程序入口;并清空第一存储空间,以为下次升级固件作准备。
另外的,通过将升级固件写入第二存储空间,并清空第一存储空间,实现了快速固件升级,解决了传统只能开盖固件升级的问题。
例如:将MCU的128KB Flash分成大小都为64KB前后两部分,前64KB部分为存放当前程序,后64KB部分为空白Flash;将要升级的固件放入NFC读写器或NFC手机内;将NFC读写器或NFC手机置于车位检测器上方产生磁场,将固件分包写入NFC Tag中,并唤醒MCU。MCU将固件分包逐一写入后64KB Flash。MCU将PC指针跳转到后64KB Flash程序入口,并清空前64KB Flash,为下次固件升级作准备。
请参照图5所示的本发明中一种车位检测器的系统结构图,本发明还提供一种车位检测器,包括地磁检测模块、MCU、电池模块、电子开关、温度检测模块、电量检测模块以及无线LoRa模块;所述地磁检测模块检测出车位磁场变化判断出的车位状态,通过中断引脚唤醒MCU;MCU控制用于连接电池模块的电子开关闭合,电池模块向温度检测模块、电量检测模块供电;MCU从温度检测模块获取温度信息,从电量检测模块获取电量信息;MCU控制无线LoRa模块对外发送因车位磁场变化判断出的车位状态信息、温度信息、电量信息;LoRa模块发送完数据后进入SLLEP状态,电子开关断开,电池模块停止向温度检测模块、电量检测模块供电,MCU进入休眠模式。
本发明实施例中,所述MCU为STM32L151CBT6单片机。
具体的,所述MCU为微控制单元,又称单片微型计算机或者单片机,其将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。
在本发明中,所述MCU通过所述地磁检测模块的中断引脚被唤醒,其中所述中断引脚包括中断源有:INT0、INT1、T0、T1以及RX和TX。
在本发明实施例中,地磁检测模块采集到当前车位的地磁场受外界扰动得出相应的磁场变化信息;根据预先设置的地磁场信号波动阈值,判断所述磁场变化信息是否大于所述波动阈值,进而判别车位状态,发起中断请求,并传输至所述MCU。
其中,所述判断结果包括以下情况:
当所述磁场变化信息大于所述波动阈值时,则确定当前车位状态为有车;
当所述磁场变化信息小于所述波动阈值时,则确定当前车位状态为无车;
当所述磁场变化信息时大时小于所述波动阈值时,则确定当前车位状态为异常状态,并发送告警信息至所述MCU。
在本发明实施例中,所述MCU在被地磁检测模块的中断引脚唤醒时处于休眠状态,所述休眠状态表示为所述MCU控制调低或者关闭一部分电压的输出,使得进入省电模式,其前提在于不影响MCU重启工作的情况下关闭一部分电压的输出。
在本发明实施例中,所述地磁检测模块采集当前车位的地磁场信号,通过该地磁场信号绘制相应的磁场分布曲线,其中包括在xyz轴上的曲线,获取预先设置的正常情况下的磁场分布曲线,所述信号曲线的变化特性与所述磁场变化曲线进行比对,以根据比对结果进行磁场校正或车位状态设置。
例如:在安装有本发明车位检测器的A车位上,预先记录的A车位的磁场变化信息假设为5-6,当B车驶入该车位后A车位的磁场变化信息假设变为2-8,则地磁检测模块将唤醒MCU。
本发明实施例中,所述电池模块包含由锂亚电池和复合脉冲电容HPC电池构成的电池组。
本发明实施例中,参照图4所示的电子开关的原理图,所述电子开关包括1k的电阻R35、220k的电阻R36、1k的电阻R37、0R的电阻R39、型号为8050的三极管Q4、型号为8550的三极管Q5,电阻R35的一端连接MCU的SWITCHI端,另一端连接三极管Q4的基极,三极管Q4的发射极接地,三极管Q4的集电极连接电阻R37的一端,电阻R37的另一端连接三极管Q5的基极、电阻R36的一端,电阻R36的另一端连接三极管Q5的发射极、电阻R39的一端,电阻R39的另一端连接电池模块的3.3V输出端,三极管Q5的集电极连接温度检测模块、电量检测模块的电源输入端。采用该具体元器件组成的电子开关,反应灵敏,且功耗小;从整体上进一步降低了设备功耗。
在本发明中使用的由锂亚电池和复合脉冲电容HPC构成的电池组具备耐高低温性能好、使用寿命长、自放电率极低等特性,能长期在恶劣环境中使用。
本发明实施例中,根据上述电子开关的原理图,当SWITCHI端输出高电平时,则Q4导通,Q5导通,电池模块向温度检测模块、电量检测模块供电,当SWITCHI端输出低电平时,则Q4断开,Q5断开,则电池模块停止向温度检测模块、电量检测模块供电。
本发明实施例中,所述电量检测模块采用电压法或电流积分法检测电量信息。
本发明实施例中,MCU接收地磁检测模块发送的中断请求,根据所述中断请求分别向所述温度检测模块、电量检测模块发送数据查询指令以获取所述温度信息和电量信息。
优选的,所述电压法的求解方法是根据所采用的电池组放电特性曲线中电压和电池容量对应关系,将该对应曲线离散值保存到MCU,根椐电压和容量对应关系将检测到电压值换算成剩余电量值。另外可结合所述电流积分累计法对电流进行积分累计得出所述电量信息,需要说明的是,所述电量信息的检测不仅包括电压法和电流积分累计法,还包括其他方法,在此便不多加赘述。
优选的,所述温度检测模块应用了热电阻原理进行测温,其原理依据于热电阻的阻值与温度间的映射关系,另外需要说明的是,温度信息的检测不仅包括热电阻原理的这一方法,还包括其他方法,在此便不多加赘述。
在本发明实施例中,所述无线LoRa模块是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案,具有远距离、低功耗(电池寿命长)、大连接、低成本的特性,在无线LoRa模块基础上加上LoRa网关构成低功耗广域网,其最大程度地实现更长距离通信与更低功耗,同时还可节省额外的中继器成本。
具体的,所述MCU生成用于指示发送所述因车位磁场变化判别的车位状态信息、温度信息及电量信息的指示指令;无线LoRa模块响应于所述指示指令后接收并向LoRa网关发送所述车位磁场变化信息、温度信息及电量信息。
本发明实施例中,当MCU的SWITCHI端输出低电平时,则Q4断开,Q5断开,则电池模块停止向温度检测模块、电量检测模块供电。
本发明实施例中,所述MCU接收所述无线LoRa模块反馈的成功发送信息的确认指令,响应于该确认指令后触发降低电压输出或关闭一部分电压输出的休眠请求以进入休眠模式,即恢复至未工作运行前的低功耗状态。
本发明中,通过所述地磁检测模板检测到车位磁场变化,判断出车位状态发生变化后,通过中断引脚唤醒MCU控制电子开关的闭合以分别为温度检测模块、电量检测模块供电后获取温度信息和电量信息,后MCU再进入休眠模式并断开电子开关以停止为温度检测模块、电量检测模块供电,再进入休眠模式以此达到低功耗运行的要求。
请参阅附图5所示的本发明中一种车位检测器的系统结构图,所述车位检测器还包括NFC Tag线圈和NFC Tag;所述NFC Tag线圈接收NFC读写设备产生的磁场,转换为电能给NFC Tag供电;NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU;触发地磁模块的磁场校正机制进行磁场校正;MCU通过I2C接口将唯一设备地址、入网参数写入到NFC Tag;NFC读写设备读取写入NFC Tag的唯一设备地址、入网参数,以将本设备快速加入LoRaWAN网络。
优选的,所述NFC Tag为NTAG I2C芯片。
具体的,所述NFC Tag中写入包含车位检测器生产、制造、物料的信息构成的唯一标识码以实现设备溯源。
本发明实施例中,本发明应用了近距离无线通讯技术即NFC功能,其允许设备之间进行非接触式点对点数据传输,NFC Tag是具有相互通信功能,并具有计算能力,还包含有加密逻辑电路的NFC芯片即所述NTAG I2C芯片,当然还可以包括其他如NT3H1101芯片、NT3H2111芯片、FM11NC08芯片等等,在此便不多加赘述。
本发明实施例中,在主动模式下,NFC读写设备发出射频场去识别和读/写所述NFCTag的信息。
在本发明实施例中,可通过NFC读写设备获取车位检测器的唯一标识码以对该车位检测器进行溯源,从而便于对车位检测器进行统一管理和维护。
具体的,地球的磁场随着纬度的变化而变化,消除掉地磁模块上各测点由于外界环境变化产生的磁场干扰所引起的影响,即为所述磁场校正机制。
本发明实施例中,所述MCU通过串口向地磁模块发送磁场校正指令,所述地磁模块响应于所述磁场校正指令触发所述磁场校正机制,当执行完所述磁场校正机制后向MCU发送反馈信息,当所述MCU接收到所述反馈信息可将所述反馈信息写入NFC Tag中以备NFC读写设备获取。
本发明实施例中,所述NFC Tag接收NFC读写设备发送的磁场校正请求,利用Pin脚唤醒MCU并将该磁场校正请求传输至MCU,以根据所述磁场校正请求生成对应的所述磁场校正指令。
例如:安装所述车位检测器后,利用开启了NFC功能的手机端靠近NFC Tag线圈,为NFC Tag供电,手机端与NFC Tag实现无线通信,在主动模式下利用手机端发送磁场校正请求命令至NFC Tag,后NFC Tag将磁场校正请求命令传输至MCU。
本发明实施例中,在所述磁场校正过程中,MCU获取校正结果数据,并通过NFC Tag传输至NFC读写设备以供用户查看磁场校正的结果。
在本发明实施例中,所述NFC Tag的功能实现在不增加静态功耗的情况下,随时并快速的对安装的车位检测器进行磁场校正,解决了传统磁场校正的繁琐和成功率低以及因环境变化时不能随时进行磁场校正而引起检测准确率下降的问题。
本发明实施例中,所述MCU预先存储有所述唯一设备地址、入网参数。
其中,所述I2C接口为一种串行总线方式,通过串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)在连接在总线上MCU进行信息传送,并通过软件寻址识别所述MCU。
其中,所述I2C接口的标准传输速率为100Kbit/s,最高传输速率可达400Kbit/s。
本发明实施例中,所述NFC Tag将MCU写入的唯一设备地址和入网参数存储于NFCTag中,可根据NFC读写设备传输的入网指令进行唯一设备地址和入网参数的读取,实现快速入网的功能;或者所述NFC Tag响应于入网指令向MCU发送参数获取请求,NFC Tag承接MCU发送的唯一设备地址和入网参数,并将其传送至NFC读写设备,NFC Tag中所述唯一设备地址和入网参数是进行加密的,防止非法设备进行读取。
本发明实施例中,NFC读写设备读取写入NFC Tag的唯一设备地址、入网参数,以将本设备快速加入网络,实现了车位检测器安装后快速入网的功能。
具体的,在本发明实施例中,所述MCU的Flash分为第一存储空间和第二存储空间,第一存储空间存放当前程序;
所述车位检测器的NFC Tag线圈和NFC Tag还可用于实现以下固件升级功能:
NFC Tag线圈接收NFC读写设备产生的磁场,转换为电能给NFC Tag供电;
NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU;
NFC Tag将从NFC读写设备获取的升级固件,发送到MCU;
MCU将升级固件写入第二存储空间,将PC指针跳转到第二存储空间的程序入口;并清空第一存储空间,以为下次升级固件作准备。
在本发明实施例中,所述NFC Tag接收NFC读写设备发送的固件升级请求,利用Pin脚唤醒MCU并将该固件升级请求传输至MCU,以根据所述固件升级请求生成对应的所述固件升级指令。
在本发明实施例中,所述升级固件预先存放在NFC读写设备中,同样在主动模式下,NFC读写设备将升级固件打包为特定格式,后传送给NFC Tag,MCU响应于所述固件升级指令获取以特定格式存在的升级固件。
另外的,通过将升级固件写入第二存储空间,并清空第一存储空间,实现了快速固件升级,解决了传统只能开盖固件升级的问题。
例如:将MCU的128KB Flash分成大小都为64KB前后两部分,前64KB部分为存放当前程序,后64KB部分为空白Flash;将要升级的固件放入NFC读写器或NFC手机内;将NFC读写器或NFC手机置于车位检测器上方产生磁场,将固件分包写入NFC Tag中,并唤醒MCU。MCU将固件分包逐一写入后64KB Flash。MCU将PC指针跳转到后64KB Flash程序入口,并清空前64KB Flash,为下次固件升级作准备。
综上所述,本发明通过所述地磁检测模板检测到车位磁场变化,判断出车位状态发生变化后,通过中断引脚唤醒MCU控制电子开关的闭合以分别为温度检测模块、电量检测模块供电后获取温度信息和电量信息,MCU通过无线LoRa模块对外发送信息,然后再进入SLEEP状态,并断开电子开关,以停止为温度检测模块、电量检测模块供电,MCU进入低功耗休眠模式,以此达到低功耗运行的要求。
另外的,本发明采用了NFC Tag线圈接收NFC读写设备产生的磁能转换为给NFCTag供电的电能,NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU以触发地磁模块的磁场校正机制进行磁场校正,该过程实现了在不增加静态功耗的情况下,随时并快速的对安装的车位检测器进行磁场校正,解决了传统磁场校正的繁琐和成功率低以及因环境变化时不能随时进行磁场校正的问题;另外MCU通过I2C接口将唯一设备地址、入网参数写入NFC Tag,NFC读写设备读出NFC Tag中的唯一设备地址、入网参数将本设备加入LoRaWAN网络,实现了车位检测器安装后快速入网的功能。通过NFC Tag中写入的包含车位检测器生产、制造、物料的信息构成的唯一标识码,实现了可通过NFC读写设备获取车位检测器的唯一标识码以对该车位检测器进行溯源,方便对车位检测器进行统一管理和维护。
还有的,本发明利用NFC Tag线圈从NFC读写设备获取的升级固件,发送到MCU,其MCU将Flash分为存放当前程序的第一存储空间和空白的第二存储空间,MCU接收升级固件将其写入第二存储空间,再将PC指针跳转到第二存储空间的程序入口,并清空第一存储空间,以为下次升级固件作准备,实现了快速固件升级,解决了传统只能开盖固件升级的问题。
综上所述,本发明所提供的一种无线车位检测方法及车位检测器实现了低功耗运行的要求,实现了在不增加设备静态功耗下随时并快速的对安装的车位检测器进行磁场校正,解决了传统磁场校正的繁琐和成功率低以及因环境变化时不能随时进行磁场校正而引起检测准确率下降的问题,实现了可通过NFC读写设备获取车位检测器的唯一标识码以对该车位检测器进行溯源方便对车位检测器进行统一管理和维护,实现了快速固件升级,解决了传统只能开盖固件升级的问题。
在此处所提供的说明书中,虽然说明了大量的具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实施例中,并未详细示出公知的系统、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
虽然上面已经示出了本发明的一些示例性实施例,但是本领域的技术人员将理解,在不脱离本发明的原理或精神的情况下,可以对这些示例性实施例做出改变,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无线车位检测方法,其特征在于,包括:
地磁检测模块检测出车位磁场变化,当判断出车位状态发生变化时,通过中断引脚唤醒MCU;
MCU控制用于连接电池模块的电子开关闭合,电池模块向温度检测模块、电量检测模块供电;
MCU从温度检测模块获取温度信息,从电量检测模块获取电量信息;
MCU控制无线LoRa模块对外发送因车位磁场变化判断出的车位状态信息、温度信息、电量信息;
LoRa模块发送完数据后进入SLLEP状态,电子开关断开,电池模块停止向温度检测模块、电量检测模块供电,MCU进入休眠模式。
2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述电池模块包含由锂亚电池和复合脉冲电容HPC电池构成的电池组。
3.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述MCU为STM32L151CBT6单片机。
4.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述电量检测模块采用电压法或电流积分法检测电量信息。
5.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述电子开关包括1k的电阻R35、220k的电阻R36、1k的电阻R37、0R的电阻R39、型号为8050的三极管Q4、型号为8550的三极管Q5,电阻R35的一端连接MCU的SWITCHI端,另一端连接三极管Q4的基极,三极管Q4的发射极接地,三极管Q4的集电极连接电阻R37的一端,电阻R37的另一端连接三极管Q5的基极、电阻R36的一端,电阻R36的另一端连接三极管Q5的发射极、电阻R39的一端,电阻R39的另一端连接电池模块的3.3V输出端,三极管Q5的集电极连接温度检测模块、电量检测模块的电源输入端。
6.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述方法还包括:
NFC Tag线圈接收NFC读写设备产生的磁场,转换为电能给NFC Tag供电;
NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU;触发地磁模块的磁场校正机制进行磁场校正;
MCU通过I2C接口将唯一设备地址、入网参数写入到NFC Tag;
NFC读写设备读取写入NFC Tag的唯一设备地址、入网参数,以将本设备快速加入LoRaWAN网络。
7.根据权利要求6所述方法,其特征在于,所述NFC Tag为NTAG I2C芯片。
8.根据权利要求6所述方法,其特征在于,所述NFC Tag中写入包含车位检测器生产、制造、物料的信息构成的唯一标识码以实现设备溯源。
9.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述MCU的Flash分为第一存储空间和第二存储空间,第一存储空间存放当前程序;
所述方法还包括:
NFC Tag线圈接收NFC读写设备产生的磁场,转换为电能给NFC Tag供电;
NFC Tag通过Pin脚唤醒MCU;
NFC Tag将从NFC读写设备获取的升级固件,发送到MCU;
MCU将升级固件写入第二存储空间,将PC指针跳转到第二存储空间的程序入口;并清空第一存储空间,以为下次升级固件作准备。
10.一种车位检测器,其特征在于,包括地磁检测模块、MCU、电池模块、电子开关、温度检测模块及电量检测模块、无线LoRa模块;
所述地磁检测模块,检测出车位磁场变化,当判断出车位状态发生变化时,通过中断引脚唤醒MCU;
MCU控制,用于连接电池模块的电子开关闭合,电池模块向温度检测模块、电量检测模块供电;
MCU从温度检测模块获取温度信息,从电量检测模块获取电量信息;
MCU控制无线LoRa模块对外发送因车位磁场变化判断出的车位状态信息、温度信息、电量信息;
LoRa模块发送完数据后进入SLEEP状态,电子开关断开,电池模块停止向温度检测模块、电量检测模块供电,MCU进入休眠模式。
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