CN108663623B - 超长待机跟踪器中锂锰一次性电池电量计算方法及跟踪器 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示超长待机跟踪器中锂锰一次性电池电量计算方法及跟踪器，方法包括：S1、若单片机为上电复位标志，采集电池电压大于第一预设电压值，GSM赋值第一或第二电池电量初始值；S2第一电池电量初始值赋值后计算电池耗电百分率；S3、赋值于电池剩余电量；S4、若再次采集电池电压小于第一预设电压值，校准电池剩余电量，否则再次赋值于电池剩余电量；S5、判断更换电池判据是否成立，若成立返回S1，若不成立该步骤对应电池剩余电量赋值；第二电池电量初始值赋值后GSM对电池剩余电量进行校准，随后判断是否更换新电池。跟踪器不必增加新器件即可实现电量计算，计算精度高，并可根据存储于GSM中的历史数据统计智能学习。
Description
技术领域
本发明涉及车载跟踪器技术领域，具体地，涉及一种超长待机跟踪器中锂锰一次性电池电量计算方法及跟踪器。
背景技术
现有电池电量计算一般采用以下两种方法：
1、根据电池电压和电量的对应关系，单片机中ADC(Analog-to-DigitalConverter，模拟数字转换引脚)采集电池电压数据，根据得到电池电压和电池电量的对应关系表得到电池电量的大概数据。该方法计算电池电量精确不高，如传统功能手机锂电池电量4格显示，精度在25％。
2、库仑计法：此方法是通过测量流入/流出电池的净电荷来估算电池剩余电量。这种方法通过在电池供电/充电主线路增加高精度取样电阻，通过实时ADC检测取样电阻电压计算流入/流出电池的总电流并进行积分，得出耗电/充电电量，从而得到电池剩余电量。此计算方法精度很高，可达1％，一般用于智能手机锂电池电量计算；但此方法需要额外增加很多芯片成本，并增加耗电25uA以上，如芯片MAX17047。
超长待机跟踪器要求待机时长1～5年，一般选择自放电率极低的一次性锂锰电池，并通过电路设计控制整机待机耗电小于5uA。在此长待机时间里，需要提醒用户电池剩余电量，并在低电时提醒用户及时更换新电池。一般一次性锂锰电池放电特性不同于一般锂电池，放电过程中，其电池电压先下降，再回升并维持，低压再回落，也就是说，其电池电压和电池电量并非一一对应关系，而且电量集中在一个电压点，因而上述第一种电池电量计算方法不适用；而方法二的库仑计法，增加的外围芯片耗电达20uA以上，远远超出长待机整机耗电5uA以下的需求，故也不能适用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种超长待机跟踪器锂锰一次性电池电量计算方法及跟踪器。
根据本发明的第一方面，本发明公开一种超长待机跟踪器锂锰一次性电池电量计算方法，其包括：
S1、GSM获取到单片机首次上电标识且GSM仅存储单片机当前采集电池电压，若电池电压大于第一预设电压值，GSM赋值于第一电池电量初始值；若电池电压小于或等于第一预设电压值，GSM赋值于第二电池电量初始值；
S2、第一电池电量初始值赋值后，GSM根据单片机工作模式计算对应电池耗电百分率；
S3、GSM将S1步骤中第一电池电量初始值与S2步骤中电池耗电百分率的差值赋值于当前电池剩余电量；
S4、单片机继续采集电池电压，若该步骤中采集电池电压小于第一预设电压值，GSM校准S3步骤中电池剩余电量，定义校准后电池剩余电量为电池电量校准目标值；若否，GSM将S3步骤中电池剩余电量与该步骤对应电池耗电百分率差值再次赋值于电池剩余电量；
S5、完成S4步骤中电池剩余电量校准，单片机再次采集电池电压，并根据该步骤中采集电池电压判断是否更换新电池，若是，GSM进行S1步骤中第一电池电量初始值或第二电池电量初始值赋值；若否，GSM对该步骤对应电池剩余电量赋值；
其中，完成S1步骤中第二电池电量初始值赋值后，GSM根据单片机采集电池电压对电池剩余电量进行校准，随后执行步骤S5，以判断是否更换新电池。
根据本发明的一实施方式，所述S1步骤中赋值于第一电池电量初始值包括：
若单片机为上电复位标识，单片机采集电池电压大于或等于第二预设电压值且GSM中仅存储该电池电压，赋值第一电池电量初始值为100％；
若单片机采集电池电压大于第一预设电压值小于第二预设电压值且GSM中仅存储该电池电压，赋值第一电池电量初始值为A，其中A介于100％～40％之间。
根据本发明的一实施方式，所述S1步骤中赋值于第二电池电量初始值包括：
若单片机采集电池电压小于第一预设电压值，且GSM中仅存储该电池电压，GSM查询电池电压与电池剩余电量对应关系表，赋值于第二电池电量初始值。
根据本发明的一实施方式，S2步骤包括：
若单片机处于定时唤醒模式，GSM每次开启工作一次电池耗电百分率Ps满足：
定时唤醒模中单片机处于休眠状态，休眠1天电池耗电百分率Pd满足：
若单片机处于追踪模式，持续工作电池耗电百分率PT满足：
根据本发明的一实施方式，所述S3步骤包括：
第一电池电量初始值减去电池耗电百分率Ps与Pd之和所得的差值赋值于当前电池剩余电量；或
第一电池电量初始值减去电池耗电百分率PT所得的差值赋值于当前电池剩余电量。
根据本发明的一实施方式，所述S4步骤中校准电池剩余电量包括：
GSM中存储M个电池电压数据，存储的M个电池电压数据均低于第三预设电压值，当GSM未获取到单片机断电重新上电的标识时，GSM记录到低于第一预设电压值的第一个电池电压后，GSM持续记录单片机采集电池电压至少24小时，其中记录的包括低于第一预设电压值的第一个电池电压在内所有电池电压应不少于M个；
当GSM记录的最后连续M个电池电压均小于第一预设电压值，至少24小时内记录的所有电池电压按照采集时间先后顺序均满足后数不超出所有前数的预设压差时，以GSM记录的最后连续M个电池电压平均值对应的电池电量作为电池电量校准目标值。
根据本发明的一实施方式，所述S5步骤中判断是否更换新电池包括：
当单片机标志位为上电复位标志，GSM获取单片机当前采集的电池电压；
若GSM中存储的电池电压个数及电池剩余电量的个数均等于M个，且存储的所有电池电压均低于第四预设电压值，且电池剩余电量小于预设电量，单片机当前采集的电池电压大于第二预设电压值，则判断电池更换为新电池；若否，则判断电池没有更换为新电池。
根据本发明的一实施方式，所述校准电池剩余电量还包括：
若S3步骤中计算的电池剩余电量小于S4步骤中电池电量校准目标值，则维持计算的电池剩余电量不变上报至单片机及电脑平台/APP模块，直至二者相等；
若S3步骤中计算的电池剩余电量等于S4步骤中电池电量校准目标值，或S3步骤中计算的电池剩余电量大于S4步骤中电池电量校准目标值幅值不超过N，则以电池电量校准目标值上报至单片机及电脑平台/APP模块；
若S3步骤中计算的电池剩余电量大于S4步骤中电池电量校准目标值幅值不超过N，则以电池剩余电量逐步延缓分多步上报至单片机及电脑平台/APP模块，以靠近电池电量校准目标值，其中，逐步延缓分多步上报时步长不超过N。
根据本发明的第二方面，本发明公开一种具备计算锂锰一次性电池电量功能的超长待机跟踪器，包括：电池、单片机、GSM/GPS模块、Boost升压电路、电池分压检测电路以及电脑平台/APP模块；
电池用以为单片机、Boost升压电路以及电池分压检测电路供电；
单片机用以通过电池分压检测电路检测电池电压，其ADC端口通过电池分压检测电路与电池电性连接；
GSM/GPS模块与单片机信号连接，其用以采用权利要求1-8任一所述的计算方法计算电池剩余电量以及用以形成定位信息，并将电池剩余电量以及定位信息传送至电脑平台/APP模块；
Boost升压电路与单片机信号连接，其用以给GSM/GPS模块供电；
电脑平台/APP模块与GSM/GPS模块信号连接，其用于接收并存储GSM/GPS模块传送的电池剩余电量以及定位信息。
本发明直接采用超长待机跟踪器中的原有器件，不必增加新的器件即可实现跟踪器中锂锰一次性电池电量的计算，既节约成本，同时还不会增加耗电；实验验证，本发明的计算方法，使电池电量计算精度控制在5％以内，并可根据存储于GSM中的历史电压数据以及历史电池剩余电量数据进行统计智能学习，用于作新旧电池是否更换的智能判断和电池电量智能校准以及用户低电提醒。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为实施例中跟踪器的结构框图；
图2为实施例中电量计算方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
针对超长待机跟踪器本身和一次性锂锰电池自身的特点，本发明设计了一种一次性锂锰电池电量的计算方法，解决了现有技术中两种计算电池剩余电量的方法均不能适用的问题。
本实施例首先提供一种超长待机跟踪器，本实施例中的超长待机跟踪器具备锂锰一次性电池电量计算功能。
超长待机跟踪器包括电池、单片机、GSM/GPS模块、Boost升压电路、电池分压检测电路以及电脑平台/APP模块；电池用以为单片机、Boost升压电路以及电池分压检测电路供电；单片机用以通过电池分压检测电路检测电池电压，其ADC端口通过电池分压检测电路与电池电性连接；GSM/GPS模块与单片机信号连接，GSM用以计算电池剩余电量以及用以形成定位信息，并将电池剩余电量以及定位信息传送至电脑平台/APP模块；Boost升压电路与单片机信号连接，其用以给GSM/GPS模块供电；电脑平台/APP模块与GSM/GPS模块信号连接，其用于接收并存储GSM/GPS模块传送的电池剩余电量以及定位信息。
根据上述超长待机跟踪器的结构，本实施例还提供一种超长待机跟踪器锂锰一次性电池电量计算方法。
超长待机跟踪器锂锰一次性电池电量计算方法包括：
S1、GSM获取到单片机首次上电标识且GSM仅存储单片机当前采集电池电压，若电池电压大于第一预设电压值，GSM赋值于第一电池电量初始值；若电池电压小于或等于第一预设电压值，GSM赋值于第二电池电量初始值；
S2、第一电池电量初始值赋值后，GSM根据单片机工作模式计算对应电池耗电百分率；
S3、GSM将S1步骤中第一电池电量初始值与S2步骤中电池耗电百分率的差值赋值于当前电池剩余电量；
S4、单片机继续采集电池电压，若该步骤中采集电池电压小于第一预设电压值，GSM校准S3步骤中电池剩余电量，定义校准后电池剩余电量为电池电量校准目标值；若否，GSM将S3步骤中电池剩余电量与该步骤对应电池耗电百分率差值再次赋值于电池剩余电量；
S5、完成S4步骤中电池剩余电量校准，单片机再次采集电池电压，并根据该步骤中采集电池电压判断是否更换新电池，若是，GSM进行S1步骤中第一电池电量初始值或第二电池电量初始值赋值；若否，GSM对该步骤对应电池剩余电量赋值；
其中，完成S1步骤中第二电池电量初始值赋值后，GSM根据单片机采集电池电压对电池剩余电量进行校准，随后执行步骤S5，以判断是否更换新电池。
S1步骤中赋值于第一电池电量初始值包括：
若单片机为上电复位标识，单片机采集电池电压大于或等于第二预设电压值且GSM中仅存储该电池电压，赋值第一电池电量初始值为100％；其中，第二预设电压值为2.95伏特；
若单片机采集电池电压大于第一预设电压值小于第二预设电压值且GSM中仅存储该电池电压，赋值第一电池电量初始值为A，其中A介于100％～40％之间；其中，第一预设电压值为2.85伏特。
S1步骤中赋值于第二电池电量初始值包括：
若单片机采集电池电压小于第一预设电压值，且GSM中仅存储该电池电压，GSM查询电池电压与电池剩余电量对应关系表，赋值于第二电池电量初始值。
S2步骤包括：
若单片机处于定时唤醒模式，GSM开启工作一次电池耗电百分率Ps满足：
定时唤醒模中单片机处于休眠状态，休眠1天电池耗电百分率Pd满足：
若单片机处于追踪模式，持续工作电池耗电百分率PT满足：
S3步骤包括：
第一电池电量初始值减去电池耗电百分率Ps与Pd之和所得的差值赋值于当前电池剩余电量；或
第一电池电量初始值减去电池耗电百分率PT所得的差值赋值于当前电池剩余电量。
S4步骤中校准电池剩余电量包括：
GSM中存储M个电池电压数据，存储的M个电池电压数据均低于第三预设电压值，当GSM未获取到单片机断电重新上电的标识时，GSM记录到低于第一预设电压值的第一个电池电压后，GSM持续记录单片机采集电池电压至少24小时，其中记录的包括低于第一预设电压值的第一个电池电压在内所有电池电压应不少于M个；其中，M＝5；第三预设电压为2.88伏特；
当GSM记录的最后连续M个电池电压均小于第一预设电压值，至少24小时内记录的所有电池电压按照采集时间先后顺序均满足后数不超出所有前数的预设压差时，以GSM记录的最后连续M个电池电压平均值对应的电池电量作为电池电量校准目标值，其中，预设压差为0.03伏特。
S5步骤中判断是否更换新电池包括：
当单片机标志位为上电复位标志，GSM获取单片机当前采集的电池电压；
若GSM中存储的电池电压个数及电池剩余电量的个数均等于M个，且存储的所有电池电压均低于第四预设电压值，且电池剩余电量小于预设电量，单片机当前采集的电池电压大于第二预设电压值，则判断电池更换为新电池；若否，则判断电池没有更换为新电池；其中，第四预设电压值为2.75伏特，预设电量为40％；。
校准电池剩余电量还包括：
若S3步骤中计算的电池剩余电量小于S4步骤中电池电量校准目标值，则维持计算的电池剩余电量不变上报至单片机及电脑平台/APP模块，直至二者相等；
若S3步骤中计算的电池剩余电量等于S4步骤中电池电量校准目标值，或S3步骤中计算的电池剩余电量大于S4步骤中电池电量校准目标值幅值不超过N，则以电池电量校准目标值上报至单片机及电脑平台/APP模块；其中，N＝10％；
若S3步骤中计算的电池剩余电量大于S4步骤中电池电量校准目标值幅值不超过N，则以电池剩余电量逐步延缓分多步上报至单片机及电脑平台/APP模块，以靠近电池电量校准目标值，其中，逐步延缓分多步上报时步长不超过N。
以下，对上述超长待机跟踪器的结构以及超长待机跟踪器锂锰一次性电池电量计算方法进行详细说明。
一、超长待机跟踪器总体框架
请参考图1所示，为超长待机跟踪器的结构框图。如图1所示，超长待机跟踪器包括电池、单片机、GSM/GPS模块、Boost升压电路、电池分压检测电路以及电脑平台/APP模块。其中，图1中各连接线所表示含义如下表1。
表1
超长待机跟踪器中，其总工作流程如下：单片机作为主控，由一次性锂锰电池经滤波后供电，首次上电，单片机的ADC端口检测电池电压，高于门限电压则控制Boost升压电路给GSM供电，并启动GSM开机并保持UART串口通讯，GSM控制打开GPS搜星定位，并通过GPRS将GPS定位信息、电池剩余电量等信息传到后台电脑平台或用户APP模块，之后GSM和单片机交互后，GSM启动关机，单片机关断GSM供电后进入休眠状态，完成一次工作流程。
设定GSM从开机到GPS定位成功上传数据到电脑平台或用户APP模块用时为Ts,再到单片机关断GSM主电进入休眠用时为T2。
具体单片机工作模式一般分为两种，一种为定时唤醒工作一次，频率从1天数次乃至数天1次，用户可按需设置；另一种为持续跟踪模式，即单片机常开，GSM常开，GPS按需开。
二、电池剩余电量算法的总体思路
根据一次性锂锰电池的放电曲线，电池电压低于2.85伏特以下时，电池电压和电池剩余电量的关系是一一对应的，此电压阶段的电池剩余电量单片机可以通过其ADC端口检测电池电压得出。
当电池电压大于2.85伏特时，电池电压和电池剩余电量为非一一对应关系，可通过第一电池电量初始值Pa预判减去电池耗电百分率得到，并可在电池电压消耗到2.85伏特以下时根据电池电压与电池剩余电量对应关系表中的确定电池剩余电量作为电池电量校准的依据，电池电量校准时采用逐次逼近的算法防止电量出现断崖式突变；电池耗电百分率可以通过超长待机跟踪器的两种不同工作模式的具体参数估算得出。
通过GSM中存储的电池电压以及电池剩余电量的历史数据统计分析算法，结合单片机复位标识，可以判断单片机重新上电后的新旧电池更换。具体地，本实施例中的超长待机跟踪器锂锰一次性电池电量计算方法总流程如图2所示。
基于电池电量算法总体思路和超长待机跟踪器本身结构框架图1，上述计算方法总体流程如图2所示，图2流程图说明如下：
1、单片机负责电池电压数据采集、首次上电标识、断电重新上电标志以及重启标识提醒以及超长待机跟踪器工作模式报告和电池电压、电池剩余电量等数据的备份；GSM芯片负责根据确定的公式完成电池剩余电量运算和电池剩余电量数据上传电脑平台/APP模块；
2、具体电池剩余电量算法包含以下部分：
1)单片机电池电压ADC分压检测，准确性考虑和耗电控制；
2)首次上电第一或第二电池电量初始值预判和调整；
3)超长待机跟踪器中电池有效电量计算以及两种不同工作模式下的电池耗电百分率计算；
4)超长待机跟踪器电池剩余电量在电池电压低电时的校准；
5)超长待机跟踪器电池剩余电量低电提醒和新旧电池更换的判断。
三、单片机于电池剩余电量计算中的工作规划
1、单片机首次上电标识、断电重新上电标识以及重启标识复位请求
单片机设一标识位，用于标识单片机首次上电，或有断电重新上电，或有重启的状态，此状态需通知GSM，便于配合电池电压判断，是否有更换电池的操作。
2、单片机电池电压的数据采集
单片机的ADC端口对电池电压进行实时检测，耗电会在1～2mA，对于定时唤醒模式耗电太大，省电考虑，在定时唤醒这种工作模式下，单片机的ADC端口只在每次开启GSM前读取电池电压的数据并作存储，其它时间休眠；电池电压数据准确考虑，只在关闭GSM供电的条件下读取，多次读取算平均值，并保留3位小数；单片机供电经过滤波电路，单片机供电电压小于电池电压，超出ADC端口检测量程，故电池电压需要10M极电阻分压后100nF电容滤波送ADC端口检测，以便省电和测量精确。
3、单片机工作分定时唤醒模式和持续追踪模式，单片机需保存信息，通知GSM或者GSM来读取。
4、为防止GSM重置丢失历史数据，又不便于从平台获取数据，GSM会将电池电压以及电池剩余电量等相关历史数据保存于单片机，单片机需要预留4Byte保存这些数据，需要时由GSM来读取。
四、电池电量初始值判断
GSM获取到单片机提供的首次上电标识，且单片机和GSM都只有1组单片机当前采样到的电池电压数据，均无电池剩余电量历史数据，则根据以下判据确定不同电池电量初始值：
1、若电池电压大于2.95伏特，GSM默认赋值第一电池电量初始值为100％；
2、若电池电压在2.85伏特到2.95伏特之间，GSM预判第一电池电量初始值为70％；其中，该条件下对第一电池电量初始值赋值为A，A可以介于40％～100％之间，优选A为40％～100％的中间值，为70％；
据实际耗电量计算实时容量，一直到电池电压下降到2.85伏特以下并满足有效校准条件后才进行电池电量校准，校准时需注意，电池电量只降不升，下降可逐步延缓靠近校准值，避免电池电量突然发生断崖式突变。
3、电池电压小于2.85伏特，当前第二电池电量初始值可查询电池电压与电池剩余电量对应关系表表2给出；
如后续电池电压在无单片机上电复位标识的条件下上升，只要不满足更换电池的判据，则维持当前电池电量初始值不变，一直到电池电压下降到电池电量初始值以下，开始按表2上报电池剩余电量信息，避免在未换电池情况下出现电池电量上报不将反升的问题。
| 电池电压 | 电池剩余电量 | 电池电压 | 电池剩余电量 |
| 2.8500 | 37％ | 2.721 | 18％ |
| 2.8459 | 36％ | 2.7098 | 17％ |
| 2.8404 | 35％ | 2.6984 | 16％ |
| 2.8345 | 34％ | 2.6863 | 15％ |
| 2.8289 | 33％ | 2.6733 | 14％ |
| 2.8208 | 32％ | 2.6605 | 13％ |
| 2.8162 | 31％ | 2.6472 | 12％ |
| 2.8103 | 30％ | 2.6311 | 11％ |
| 2.8041 | 29％ | 2.6212 | 10％ |
| 2.7985 | 28％ | 2.5998 | 9％ |
| 2.7907 | 27％ | 2.5833 | 8％ |
| 2.7839 | 26％ | 2.5616 | 7％ |
| 2.7777 | 25％ | 2.5421 | 6％ |
| 2.7709 | 24％ | 2.5223 | 5％ |
| 2.7641 | 23％ | 2.4922 | 4％ |
| 2.7563 | 22％ | 2.4556 | 3％ |
| 2.7489 | 21％ | 2.4159 | 2％ |
| 2.7408 | 20％ | 2.3747 | 1％ |
| 2.7312 | 19％ | 2.0000(v) | 0％ |
表2
4、电池电压有效值范围为1.8伏特～3.4伏特，超出此范围的电池电压值会被过滤抛掉，维持原有电池剩余电量不变。
完成电池电量初始值赋值之后，GSM根据单片机工作模式计算对应电池耗电百分率。
五、超长待机跟踪器不同工作模式耗电计算
1、锂锰电池容量等效放电系数计算
设定一次性锂锰电池标称容量为Q，根据GSM大电流脉冲放电条件模拟实测，数据进行统计积分计算，锂锰电池实际放电电量约为标称电量的60％；根据一次性锂锰电池放电曲线，有效放电电压积分均值约2.9伏特，实际Boost升压电路输出电压为4伏特，Boost升压电路效率为90％，则一次性锂锰电池在GSM大电流工作条件下，换算到GSM端的等效容量Qe：
Qe＝0.6Q*2.9*0.9/4＝0.3915Q
一次性锂锰电池电量等效放电系数计算方法采用GSM工作等效容量，GSM工作的电池耗电百分率可直接采用GSM的耗电电流和时长计算得出；单独单片机的uA级别小电流工作则直接采用Q计算。
2、单片机定时唤醒模式开启一次GSM的每次耗电百分比
此模式下，每发射一次，电池耗电百分率为Ps；单片机睡眠，每过一天，电池耗电百分率为Pd；则从第一电池电量初始值开始，逐次逐日递减即可获得当前电池剩余电量。
1)单片机每开启GSM一次工作的电池耗电百分率Ps
根据GSM一次开启工作的实际情况，经实际理论结合大量测试数据统计分析，如前文所述，定时唤醒模式开启一次GSM工作，设定GSM从开机到GPS定位成功上传数据到平台用时为Ts，单位为秒，期间平均电流按大量数据统计值100mA计算；再到单片机关断GSM主电进入休眠用时为T2，单位为秒，期间平均电流按大量数据统计值6mA计算，则：
Ps计算值保留小数点3位小数，最终显示给用户的电量结果再根据需求处理；
根据大量的测试数据统计分析，电池剩余电量精度要求不高时，可简化GSM对于TS和T2的数据实时采集，TS和T2可取经验平均值30秒，则电池耗电百分率Ps可简化如下：
2)单片机休眠每天耗电的百分率Pd
单片机休眠电流按大量数据统计值5uA计算，则单片机休眠每天电池耗电百分率Pd满足：
3、单片机控制GSM处于追踪模式下电池工作耗电百分比
此模式下，GSM是常开，根据GPS工作状态分为两个时间段：传感器检测到振动后的时间区间，维持GPS常开，并根据定位时间间隔上传数据；传感器检测到无振动，则在振动后的时间区间结束后关闭GPS开始进入休眠；在每一个预设时间间隔内，GSM记录维持开启GPS的时间为T1，单位为秒，跟踪电流数据统计为80mA；GSM关闭GPS进入休眠的时间为T2，单位为秒，待机电流数据统计为6mA；单片机耗电5uA此时可忽略不计，以上数据作为耗电计算依据，则在当前预设时间间隔内电池耗电百分率PT满足：
第一电池电量初始值Pa减去电池耗电百分率Ps与Pd之和或减去PT得到电池剩余电量Pc。
为防止GSM重启等异常导致数据丢失，在每个时间间隔结束，GSM将Ps、Pd或PT等相关数据发单片机保存，便于后续查询。
六、电池电压低于2.85伏特时电池剩余电量上报和校准
在电池电压低于2.85伏特时，电池电压和电池剩余电量的对应关系基本是确定的，所以，在电池电压2.85伏特以下时，一般根据电池电压与电池剩余电量对应关系表表2上报电池剩余电量，除了以下这种情况：长时间持续的跟踪模式时收不到单片机采集电压更新数据且电压数据可能不稳，此时先根据跟踪模式耗电更新电池剩余电量，再对后续电压数据进行分析后回调，之后按电池电压与电池剩余电量对应关系表表2上报。
电池电压初始值在2.85伏特以上时，其第一电池电量初始值和电池耗电百分率都可能是不准确的，导致电压下降到2.85伏特时的电池剩余电量也可能不准，此时可以通过电池电压历史数据和变化趋势校准电池电量。根据电池耗电百分率计算电池剩余电量。
激活电池电量校准具备如下条件：GSM一直保存5个的电池电压的历史数据，要求前5组数据均小于2.88伏特，在没有收到单片机断电重新上电的标识通知条件下收到第一个低于2.85伏特电压后，则会持续再记录至少1天即24小时且不少于4个电池电压的数据，并对后5个或以上的数据进行分析。
校准的有效判据：后5组电池电压数据全部小于2.85伏特，电池电压所有数据满足任何一个后数不超出所有前数0.03伏特，则取后5组电池电压数据的平均值对应的电池电量作为电池电量校准目标值Pt。
当前电池剩余电量Pc和电池电量校准目标值Pt之间会存在差异，处理原则：校准后的上报电量只降不升，不能出现数据的断崖式突变。
1)如电池剩余电量Pc小于电池电量校准目标值Pt，则维持电池剩余电量Pc上报不变，一直到对应的电池电量校准目标值Pt与电池剩余电量Pc相等，再开始根据电池电压与电池剩余电量对应关系表表2上报；
2)如电池剩余电量Pc等于Pt，或大于Pt但幅值不超过10％，可直接取电池电量校准目标值Pt作为电量上报；
3)如电池剩余电量Pc大于电池电量校准目标值幅值超过10％，则可逐步延缓分多步上报靠近电池电量校准目标值Pt，步长不允许超过10％，建议5％。
如激活电池电量校准的条件满足，但不满足校准的有效判据，则等待后续电池电压数据再作判断和电池电量校准调节。
七、新旧电池更换与否的判据和电量上报
GSM获取到单片机提供的上电复位标识和当前电池电压数据，且单片机和GSM都存有5组电池电压和电池剩余电量的历史数据，则只有以下一种情况满足会判断为换新电池，其它情况都延用原电池电量历史数据：
前5组的电池电压历史数据均低于2.75伏特，且对应的电池剩余电量历史数据均小于40％，上电复位标识触发后对应的电池电压数据大于2.95伏特，则判定为换新电池，此时电池电量初始值改为以第一电池电量初始值100％上报，之后根据耗电和校准上报；除以上这种情况，上电复位标识触发的均判断为旧电池，维持原有电池电量数据上报。
综上所述，本发明直接采用超长待机跟踪器中的原有器件，不必增加新的器件即可实现跟踪器中锂锰一次性电池电量的计算，既节约成本，同时还不会增加耗电；实验验证，本发明的计算方法，使电池电量计算精度控制在5％以内，并可根据存储于GSM中的历史电压数据以及历史电池剩余电量数据进行统计智能学习，用于作新旧电池是否更换的智能判断和电池电量智能校准以及用户低电提醒。
上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种超长待机跟踪器中锂锰一次性电池电量计算方法，包括：
S1、GSM获取到单片机首次上电标识且GSM仅存储单片机当前采集电池电压，若电池电压大于第一预设电压值，GSM赋值于第一电池电量初始值；若电池电压小于或等于第一预设电压值，GSM赋值于第二电池电量初始值；
S2、第一电池电量初始值赋值后，GSM根据单片机工作模式计算对应电池耗电百分率；
S3、GSM将S1步骤中第一电池电量初始值与S2步骤中电池耗电百分率的差值赋值于当前电池剩余电量；
S4、单片机继续采集电池电压，若该步骤中采集电池电压小于第一预设电压值，GSM校准S3步骤中电池剩余电量，定义校准后电池剩余电量为电池电量校准目标值；若否，GSM将S3步骤中电池剩余电量与该步骤对应电池耗电百分率差值再次赋值于电池剩余电量；
S5、完成S4步骤中电池剩余电量校准，单片机再次采集电池电压，并根据该步骤中采集电池电压判断是否更换新电池，若是，GSM进行S1步骤中第一电池电量初始值或第二电池电量初始值赋值；若否，GSM对该步骤对应电池剩余电量赋值；
其中，完成S1步骤中第二电池电量初始值赋值后，GSM根据单片机采集电池电压对电池剩余电量进行校准，随后执行步骤S5，以判断是否更换新电池。
2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述S1步骤中赋值于第一电池电量初始值包括：
若单片机为上电复位标识，单片机采集电池电压大于或等于第二预设电压值且GSM中仅存储该电池电压，赋值第一电池电量初始值为100％；
若单片机采集电池电压大于第一预设电压值小于第二预设电压值且GSM中仅存储该电池电压，赋值第一电池电量初始值为A，其中A介于100％～40％之间。
3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述S1步骤中赋值于第二电池电量初始值包括：
若单片机采集电池电压小于第一预设电压值，且GSM中仅存储该电池电压，GSM查询电池电压与电池剩余电量对应关系表，赋值于第二电池电量初始值。
4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述S2步骤包括：
若单片机处于定时唤醒模式，GSM开启工作一次电池耗电百分率Ps满足：
定时唤醒模中单片机处于休眠状态，休眠1天电池耗电百分率Pd满足：
若单片机处于追踪模式，持续工作电池耗电百分率PT满足：
5.根据权利要求4所述的计算方法，其特征在于，所述S3步骤包括：
第一电池电量初始值减去电池耗电百分率Ps与Pd之和所得的差值赋值于当前电池剩余电量；或
第一电池电量初始值减去电池耗电百分率PT所得的差值赋值于当前电池剩余电量。
6.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述S4步骤中校准电池剩余电量包括：
GSM中存储M个电池电压数据，存储的M个电池电压数据均低于第三预设电压值，当GSM未获取到单片机断电重新上电的标识时，GSM记录到低于第一预设电压值的第一个电池电压后，GSM持续记录单片机采集电池电压至少24小时，其中记录的包括低于第一预设电压值的第一个电池电压在内所有电池电压应不少于M个；
当GSM记录的最后连续M个电池电压均小于第一预设电压值，至少24小时内记录的所有电池电压按照采集时间先后顺序均满足后数不超出所有前数的预设压差时，以GSM记录的最后连续M个电池电压平均值对应的电池电量作为电池电量校准目标值。
7.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述S5步骤中判断是否更换新电池包括：
当单片机标志位为上电复位标志，GSM获取单片机当前采集的电池电压；
若GSM中存储的电池电压个数及电池剩余电量的个数均等于M个，且存储的所有电池电压均低于第四预设电压值，且电池剩余电量小于预设电量，单片机当前采集的电池电压大于第二预设电压值，则判断电池更换为新电池；若否，则判断电池没有更换为新电池。
8.根据权利要求6所述的计算方法，其特征在于，所述校准电池剩余电量还包括：
若S3步骤中计算的电池剩余电量小于S4步骤中电池电量校准目标值，则维持计算的电池剩余电量不变上报至单片机及电脑平台/APP模块，直至二者相等；
若S3步骤中计算的电池剩余电量等于S4步骤中电池电量校准目标值，或S3步骤中计算的电池剩余电量大于S4步骤中电池电量校准目标值幅值不超过N，则以电池电量校准目标值上报至单片机及电脑平台/APP模块；
若S3步骤中计算的电池剩余电量大于S4步骤中电池电量校准目标值幅值不超过N，则以电池剩余电量逐步延缓分多步上报至单片机及电脑平台/APP模块，以靠近电池电量校准目标值，其中，逐步延缓分多步上报时步长不超过N。
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