CN108132478A - 一种智能终端低功耗混合定位控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种智能终端低功耗混合定位控制系统及方法，所述控制系统包括动力电池模块、接口、开关、智能终端；智能终端包括控制器、电源管理模块、充放电模块、内置电池模块、第一定位模块、第二定位模块；控制器分别连接电源管理模块、充放电模块、第一定位模块、第二定位模块；电源管理模块连接充放电模块，充放电模块连接内置电池模块；内置电池模块分别连接控制器、第一定位模块、第二定位模块，为其提供工作所需的电源；电源管理模块用以根据所述动力电池模块是否存在来控制定位模式。本发明提出的智能终端低功耗混合定位控制系统及方法，可实现在任何情况下，都可以获取资产的位置信息，随时了解资产的位置和工作状态，保证资产的安全。

Description

一种智能终端低功耗混合定位控制系统及方法

技术领域

本发明属于定位系统技术领域，涉及一种定位系统，尤其涉及一种智能终端低功耗混合定位控制系统；同时，本发明还涉及一种智能终端低功耗混合定位控制方法。

背景技术

GPS定位是全球卫星定位系统，是一种结合卫星及通讯发展的技术,利用导航卫星进行测时和测距。

移动定位技术是利用无线移动通信网络，根据特定的算法对某一移动终端或个人在某一时间所处的地理位置进行测定，以便为移动终端用户提供相关的位置信息服务，或进行实时的监测和跟踪，但其定位精度误差会在100米以上。

如GPRS基站定位，是基站定位服务又叫做移动位置服务(LBS—Location BasedService)，它是通过电信移动运营商的网络(如GSM网)利用基站对手机的距离的测算距离来获取移动终端用户的位置信息。

GPS定位运用的是卫星信号，在室内、地下车库、交通隧道定位信号会受到影响增加定位偏差，甚至在云层密集的地域卫星信号也会受到限制使得定位精度不高或出现定位盲区；GPRS基站定位精度很大程度依赖于基站的分布及覆盖范围的大小，误差会超过一公里；单纯的GPS定位和单纯的GPRS基站定位都无法完成一个具体需求环境的要求。

卫星无法在室内定位，人们大部分的时间又在室内度过，而相关服务并未普及，可以说室内定位隐藏着巨大商机。商业应用中，根据不同的应用场景，室内定位技术又分消费级和工业级。消费市场应用有：商场导购、停车场反向寻车、家人防走散等，它要求系统兼容现已普及的移动智能终端。企业市场应用有：人流监控和分析、智能制造、紧急救援和人员资产管理等。工业级技术的定位精度要求更高，要区分操作对象、人群中的个人等，与专用标签和传感器配套使用，一般不考虑与现有智能终端的兼容性。

目前的高精度室内定位技术均需要比较昂贵的额外辅助设备或前期大量的人工处理，这些都大大制约了技术的推广普及。低成本的定位技术则在定位精度上需要提高。在提供高精度定位的基础上降低成本也是室内定位的一个方向。

而任何一种定位方式在丢失了供电电源后，其获取资产信息的功能亦将丢失，资产的安全无法得到保证。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种定位方式，以便克服现有定位方式存在的上述缺陷。

相关公开文献包括：

《GPS+WIFI室内外混合定位服务系统研究》，[期刊论文]《计算机时代》-2016年3期-章嫚娜，王玉槐，曹世华，张慧熙，谢晓婷；

《一种低功耗无线传感器网络节点的设计》[期刊论文]《仪表技术与传感器》-2006年10期-张大踪，杨涛，魏东梅

《基于无线传感器网络的低功耗室内定位系统》[期刊论文]《测控技术》-2011年3期-邓琛，叶志群

《MEMS加速度计的GPS终端的低功耗系统设计》[期刊论文]《单片机与嵌入式系统应用》-2014年6期-王国辉

《基于μC/OS-II的低功耗车载防盗系统的设计》[期刊论文]《电子设计工程》-2015年3期-钟杰铨，彭文亮，唐佳林

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种智能终端低功耗混合定位控制系统，可实现在任何情况下，都可以获取资产的位置信息，随时了解资产的位置和工作状态，保证资产的安全。

此外，本发明还提供一种智能终端低功耗混合定位控制方法，可实现在任何情况下，都可以获取资产的位置信息，随时了解资产的位置和工作状态，保证资产的安全。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种智能终端低功耗混合定位控制系统，所述控制系统包括：动力电池模块、接口、开关、智能终端，动力电池模块通过接口及开关连接智能终端；

所述智能终端包括控制器、电源管理模块、充放电模块、内置电池模块、第一定位模块、第二定位模块；所述第一定位模块为GPS模块，所述第二定位模块为GPRS模块；

所述控制器分别连接电源管理模块、充放电模块、第一定位模块、第二定位模块；所述电源管理模块连接充放电模块，充放电模块连接内置电池模块；

所述内置电池模块分别连接控制器、第一定位模块、第二定位模块，为其提供工作所需的电源；

所述GPS模块用以从卫星上接收到经纬度数据，传输给控制器；GPRS模块用以从基站获取经纬度数据，传输给控制器；

所述控制器用以判断GPS模块发送的经纬度数据是否有效，若有效，优先采用GPS模块发送的数据，并通过GPRS模块的网络上传到云端平台；若无效，则将GPRS模块获取的经纬度数据直接上传到云端平台；

所述电源管理模块用以根据所述动力电池模块是否存在控制定位模式；工作模式包括：低功耗模式、第一定位模式、第二定位模式；

低功耗模式下，内置电池模块供电，关闭所有模块的电源；

第一定位模式下，控制器唤醒后采用GPS模块或GPRS模块获取定位信息后，自动返回到低功耗模式；

第二定位模式下，动力电池模块供电，只有控制器、GPS模块或GPRS模块工作；

当所述动力电池模块存在时，智能终端采用混合定位方式，同时给内置电池模块充电；当所述动力电池模块取出或损坏，智能终端处于低功耗模式，内置电池模块为智能终端提供能量，智能终端采用基站定位方式，且系统处于睡眠和唤醒之间互相切换，以节约能量。

一种智能终端低功耗混合定位控制系统，所述控制系统包括：动力电池模块、接口、开关、智能终端，动力电池模块通过接口及开关连接智能终端；

所述智能终端包括控制器、电源管理模块、充放电模块、内置电池模块、第一定位模块、第二定位模块；

所述控制器分别连接电源管理模块、充放电模块、第一定位模块、第二定位模块；所述电源管理模块连接充放电模块，充放电模块连接内置电池模块；

所述内置电池模块分别连接控制器、第一定位模块、第二定位模块，为其提供工作所需的电源；所述电源管理模块用以根据所述动力电池模块是否存在来控制定位模式。

作为本发明的一种优选方案，所述第一定位模块为GPS模块，所述第二定位模块为GPRS模块。

作为本发明的一种优选方案，当所述动力电池模块存在时，智能终端采用混合定位方式，同时给内置电池模块充电；

当所述动力电池模块取出或损坏，智能终端处于低功耗模式，内置电池模块为智能终端提供能量，智能终端采用基站定位方式，且系统处于睡眠和唤醒之间互相切换，以节约能量。

作为本发明的一种优选方案，工作模式包括：低功耗模式、第一定位模式、第二定位模式；

低功耗模式下，内置电池模块供电，关闭所有模块的电源；

第一定位模式下，控制器唤醒后采用GPS模块或GPRS模块获取定位信息后，自动返回到低功耗模式；

第二定位模式下，动力电池模块供电，只有控制器、GPS模块或GPRS模块工作。

一种上述的智能终端低功耗混合定位控制系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

步骤S1、开机时，状态机默认为0，控制器开始初始化所有的变量和外设，开机自检各端口状态，当检测电池包电压达到正常值时，进入正常工作模式；

步骤S2、在正常工作模式时，若开关断开，控制器再检测电池包是否是异常状态，若异常，则进入休眠模式；若正常，模块进入第二定位模式；

在第二定位模式时，智能终端实时监测动力电池模块的状态和开关状态，若动力电池模块正常且开关闭合，智能终端重新复位后进入正常工作模式；若电池包异常，不管开关是什么状态，智能终端进入低功耗状态；

在低功耗模式下，智能终端会在第一定位模式和低功耗模式之间定时切换状态，唤醒时获取经纬度信息并上传至云端平台后，立即进入低功耗状态，以节省能量，直到动力电池模块恢复到正常状态；

第一定位模式：动力电池模块异常，智能终端有内置电池模块供电，内置电池模块能量不大，所以必须有低功耗状态，以节能能量，保证智能终端运行更长的时间；

第二定位模式：用户主动关闭模块，处于非运行模式，但动力电池模块还在，有足够的能量来源，同时给内置的锂电池充电，不需要低功耗运行，随时获取经纬度信息并上传至云端平台；

混合定位加上低功耗电源管理方案，与云端平台相结合，达到任意时间、各种环境下的资产管理。

一种上述的智能终端低功耗混合定位控制系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

当所述动力电池模块存在时，智能终端采用混合定位方式，同时给内置电池模块充电；

当所述动力电池模块取出或损坏，智能终端处于低功耗模式，内置电池模块为智能终端提供能量，智能终端采用基站定位方式，且系统处于睡眠和唤醒之间互相切换，以节约能量。

基于现在的状况，让智能终端备有一定容量的电池，在主电源存在时，给电池进行充电；当智能终端的主电源损坏或丢失时，智能终端启用电池供电，并依据自身的电源管理算法，让自身低功运行至少48h，并定时监测外部状况，当外部供电电源恢复正常，智能终端自动切换模式，启动外部供电模式，并且给电池进行充电。

电源管理是指MCU经过系统判断，如何将电源有效分配给系统的不同组件，在缺电的情况下，通过降低组件闲置时的能耗，优秀的电源管理系统能够将电池寿命延长两倍或三倍。

本发明的有益效果在于：本发明提出的智能终端低功耗混合定位控制系统及方法，可实现在任何情况下，都可以获取资产的位置信息，随时了解资产的位置和工作状态，保证资产的安全。

智能终端供电电源无问题时，可以采用以上两种混合定位的方式获得资产的运行状态；而当智能终端的主电源损坏或丢失时，用户依然需要知道资产的状态，此时需要智能终端自带备用电池，并且考虑到智能终端的体积，电池的容量有一定限制，但却需求智能终端至少能提供48h的工作时间，此时需要智能终端既能提供位置信息，又能节省能量来保证48h的工作时间。

智能终端是基于GPS及无线通讯(WIFI或GPRS网络)的嵌入式系统设备，可以监测数字信号、模拟信号，并通过GPS和GPRS获取定位信息，通过GPRS无线通讯将所需的地理位置数据和数字、模拟信号上传到云端平台，可以随时了解资产的位置和工作状态，在智能终端的供电电源损坏或丢失时，智能终端采用备用的电池供电，并通过自身的电源管理算法，让智能终端以低功耗的模式运行，既可以提供资产的跟踪和监控，又可以保证智能终端在无外部电源供电的情况下低功耗运行48h，并将此种情况通过短信、邮箱等方式告知用户，确保资产的安全可靠的运行。

采用GPS+GPRS混合定位方式，当资产在室外开阔的区域，硬件终端选择GPS定位信息；当资产在室内或有障碍物遮挡的区域，硬件终端选择GPRS基站定位信息；结合电源管理系统，在保证获取到实时的位置信息的同时，让硬件终端通过电源管理算法，终端以低功耗运行，通过无线通讯将所需的地理位置数据及资产的工作状态数据上传到云端平台，以实现在任何情况下，都可以获取资产的位置信息，随时了解资产的位置和工作状态，保证资产的安全。

本发明主要重点侧重于低功耗，因产品尺寸不大，内置电池的容量在全功率工作时最大支持1h；低功耗混合控制系统工作主要在定位模式1状态(约24mA系统电流)和低功耗(约4mA系统电流)状态之间互相定时切换，且定时的时间周期可根据现场应用情况自主调整；这样可节省成本并能在无动力电池的情况下实现至少48h资产安全管控。

附图说明

图1为本发明低功耗混合定位控制系统的组成示意图。

图2为本发明低功耗混合定位控制系统的工作示意图。

图3为本发明低功耗混合定位控制系统的控制原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

请参阅图1、图2，本发明揭示了一种智能终端低功耗混合定位控制系统，所述控制系统包括：动力电池模块20、接口21、开关22、智能终端10，动力电池模块20通过接口21及开关22连接智能终端10。

所述智能终端10包括控制器11、电源管理模块14、充放电模块15、内置电池模块16、第一定位模块、第二定位模块；所述第一定位模块为GPS模块12，所述第二定位模块为GPRS模块13。

所述控制器11分别连接电源管理模块14、充放电模块15、GPS模块12、GPRS模块13；所述电源管理模块14连接充放电模块15，充放电模块15连接内置电池模块16。

所述内置电池模块16分别连接控制器11、GPS模块12、GPRS模块13，为其提供工作所需的电源。

所述GPS模块12用以从卫星上接收到经纬度数据，传输给控制器；GPRS模块13用以从基站获取经纬度数据，传输给控制器11。

所述控制器11用以判断GPS模块12发送的经纬度数据是否有效，若有效，优先采用GPS模块12发送的数据，并通过GPRS模块13的网络上传到云端平台；若无效，则将GPRS模块13获取的经纬度数据直接上传到云端平台40。

判断经纬度数据是否有效的方法可以为：根据NMEA-0183协议，首先可判断当前获取的经度和纬度数据是否都为0，出现此情况在地球上只有2个点，即子午线上的南极点和北极点，针对我们的应用，有任何一个数据出现为0的情况，可认为此数据无效；同时在$GPGGA里的数据(6)中代表GPS状态，0＝未定位，1＝非差分定位，2＝差分定位，根据此数据亦可知道当前的数据是否有效；通过以上2种方式可以确认经纬度数据是否有效。

所述电源管理模块14用以根据所述动力电池模块是否存在控制定位模式；如图3所示，工作模式包括：低功耗模式、第一定位模式、第二定位模式。

低功耗模式下，内置电池模块供电，关闭所有模块的电源。第一定位模式下，控制器唤醒后采用GPS模块或GPRS模块获取定位信息后，自动返回到低功耗模式。第二定位模式下，动力电池模块供电，只有控制器、GPS模块或GPRS模块工作。

当所述动力电池模块存在时，智能终端采用混合定位方式，同时给内置电池模块充电；当所述动力电池模块取出或损坏，智能终端处于低功耗模式，内置电池模块为智能终端提供能量，智能终端采用基站定位方式，且系统处于睡眠和唤醒之间互相切换，以节约能量。

以上介绍了本发明低功耗混合定位控制系统的组成，本发明在揭示上述控制系统的同时，还揭示一种上述的智能终端低功耗混合定位控制系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

步骤S1、开机时，状态机默认为0，控制器开始初始化所有的变量和外设，开机自检各端口状态，当检测电池包电压达到正常值时，进入正常工作模式；

步骤S2、在正常工作模式时，若开关断开，控制器再检测电池包是否是异常状态，若异常，则进入休眠模式；若正常，模块进入第二定位模式；

在第二定位模式时，智能终端实时监测动力电池模块的状态和开关状态，若动力电池模块正常且开关闭合，智能终端重新复位后进入正常工作模式；若电池包异常，不管开关是什么状态，智能终端进入低功耗状态；

在低功耗模式下，智能终端会在第一定位模式和低功耗模式之间定时切换状态，唤醒时获取经纬度信息并上传至云端平台后，立即进入低功耗状态，以节省能量，直到动力电池模块恢复到正常状态；

第一定位模式：动力电池模块异常，智能终端有内置电池模块供电，内置电池模块能量不大，所以必须有低功耗状态，以节能能量，保证智能终端运行更长的时间；

第二定位模式：用户主动关闭模块，处于非运行模式，但动力电池模块还在，有足够的能量来源，同时给内置的锂电池充电，不需要低功耗运行，随时获取经纬度信息并上传至云端平台；

混合定位加上低功耗电源管理方案，与云端平台相结合，达到任意时间、各种环境下的资产管理。

实施例二

一种智能终端低功耗混合定位控制系统，所述控制系统包括：动力电池模块、接口、开关、智能终端，动力电池模块通过接口及开关连接智能终端；

所述智能终端包括控制器、电源管理模块、充放电模块、内置电池模块、第一定位模块、第二定位模块；所述第一定位模块可以为GPS模块，所述第二定位模块可以为GPRS模块。当然，还可以采用其他定位方式，如WiFi与GPRS混合定位方案；激光定位、超声波定位和GPRS混合定位方案，等等。

所述控制器分别连接电源管理模块、充放电模块、第一定位模块、第二定位模块；所述电源管理模块连接充放电模块，充放电模块连接内置电池模块；

所述内置电池模块分别连接控制器、第一定位模块、第二定位模块，为其提供工作所需的电源；所述电源管理模块用以根据所述动力电池模块是否存在来控制定位模式。

本发明还揭示一种上述的智能终端低功耗混合定位控制系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

当所述动力电池模块存在时，智能终端采用混合定位方式，同时给内置电池模块充电；

当所述动力电池模块取出或损坏，智能终端处于低功耗模式，内置电池模块为智能终端提供能量，智能终端采用基站定位方式，且系统处于睡眠和唤醒之间互相切换，以节约能量。

综上所述，本发明提出的智能终端低功耗混合定位控制系统及方法，可实现在任何情况下，都可以获取资产的位置信息，随时了解资产的位置和工作状态，保证资产的安全。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (7)

1.一种智能终端低功耗混合定位控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：动力电池模块、接口、开关、智能终端，动力电池模块通过接口及开关连接智能终端；

所述智能终端包括控制器、电源管理模块、充放电模块、内置电池模块、第一定位模块、第二定位模块；所述第一定位模块为GPS模块，所述第二定位模块为GPRS模块；

所述控制器分别连接电源管理模块、充放电模块、第一定位模块、第二定位模块；所述电源管理模块连接充放电模块，充放电模块连接内置电池模块；

所述内置电池模块分别连接控制器、第一定位模块、第二定位模块，为其提供工作所需的电源；

所述GPS模块用以从卫星上接收到经纬度数据，传输给控制器；GPRS模块用以从基站获取经纬度数据，传输给控制器；

所述控制器用以判断GPS模块发送的经纬度数据是否有效，若有效，优先采用GPS模块发送的数据，并通过GPRS模块的网络上传到云端平台；若无效，则将GPRS模块获取的经纬度数据直接上传到云端平台；

所述电源管理模块用以根据所述动力电池模块是否存在控制定位模式；工作模式包括：

低功耗模式、第一定位模式、第二定位模式；

低功耗模式下，内置电池模块供电，关闭所有模块的电源；

第一定位模式下，控制器唤醒后采用GPS模块或GPRS模块获取定位信息后，自动返回到低功耗模式；

第二定位模式下，动力电池模块供电，只有控制器、GPS模块或GPRS模块工作；

当所述动力电池模块存在时，智能终端采用混合定位方式，同时给内置电池模块充电；

当所述动力电池模块取出或损坏，智能终端处于低功耗模式，内置电池模块为智能终端提供能量，智能终端采用基站定位方式，且系统处于睡眠和唤醒之间互相切换，以节约能量。

2.一种智能终端低功耗混合定位控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：动力电池模块、接口、开关、智能终端，动力电池模块通过接口及开关连接智能终端；

所述智能终端包括控制器、电源管理模块、充放电模块、内置电池模块、第一定位模块、第二定位模块；

所述控制器分别连接电源管理模块、充放电模块、第一定位模块、第二定位模块；所述电源管理模块连接充放电模块，充放电模块连接内置电池模块；

所述内置电池模块分别连接控制器、第一定位模块、第二定位模块，为其提供工作所需的电源；所述电源管理模块用以根据所述动力电池模块是否存在来控制定位模式。

3.根据权利要求2所述的智能终端低功耗混合定位控制系统，其特征在于：

所述第一定位模块为GPS模块，所述第二定位模块为GPRS模块。

4.根据权利要求2所述的智能终端低功耗混合定位控制系统，其特征在于：

当所述动力电池模块存在时，智能终端采用混合定位方式，同时给内置电池模块充电；

当所述动力电池模块取出或损坏，智能终端处于低功耗模式，内置电池模块为智能终端提供能量，智能终端采用基站定位方式，且系统处于睡眠和唤醒之间互相切换，以节约能量。

5.根据权利要求2所述的智能终端低功耗混合定位控制系统，其特征在于：

工作模式包括：低功耗模式、第一定位模式、第二定位模式；

低功耗模式下，内置电池模块供电，关闭所有模块的电源；

第一定位模式下，控制器唤醒后采用GPS模块或GPRS模块获取定位信息后，自动返回到低功耗模式；

第二定位模式下，动力电池模块供电，只有控制器、GPS模块或GPRS模块工作。

6.一种权利要求1所述的智能终端低功耗混合定位控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

步骤S1、开机时，状态机默认为0，控制器开始初始化所有的变量和外设，开机自检各端口状态，当检测电池包电压达到正常值时，进入正常工作模式；

步骤S2、在正常工作模式时，若开关断开，控制器再检测电池包是否是异常状态，若异常，则进入休眠模式；若正常，模块进入第二定位模式；

在第二定位模式时，智能终端实时监测动力电池模块的状态和开关状态，若动力电池模块正常且开关闭合，智能终端重新复位后进入正常工作模式；若电池包异常，不管开关是什么状态，智能终端进入低功耗状态；

在低功耗模式下，智能终端会在第一定位模式和低功耗模式之间定时切换状态，唤醒时获取经纬度信息并上传至云端平台后，立即进入低功耗状态，以节省能量，直到动力电池模块恢复到正常状态；

第一定位模式：动力电池模块异常，智能终端有内置电池模块供电，内置电池模块能量不大，所以必须有低功耗状态，以节能能量，保证智能终端运行更长的时间；

第二定位模式：用户主动关闭模块，处于非运行模式，但动力电池模块还在，有足够的能量来源，同时给内置的锂电池充电，不需要低功耗运行，随时获取经纬度信息并上传至云端平台；

混合定位加上低功耗电源管理方案，与云端平台相结合，达到任意时间、各种环境下的资产管理。

7.一种权利要求2至5之一所述的智能终端低功耗混合定位控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

当所述动力电池模块存在时，智能终端采用混合定位方式，同时给内置电池模块充电；

当所述动力电池模块取出或损坏，智能终端处于低功耗模式，内置电池模块为智能终端提供能量，智能终端采用基站定位方式，且系统处于睡眠和唤醒之间互相切换，以节约能量。