CN111246529B - 基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法、装置、电子设备及存储介质，包括与LoRa基站ID绑定的步骤，使得基站能够应答电子镣铐发出的请求信号；对比接收到应答信号的通讯的接收信号强度与预设接收信号强度阈值的大小；若满足至少连续两次对比步骤结果为接收信号强度大于或等于接收信号强度阈值，则将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，以LoRa与基站通信；若满足发出请求信号后接收不到应答信号，则将4G、GPS和/或WiFi服务开启。本发明的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法在于降低电子镣铐的工作功率，延长电子镣铐的使用时间。
Description
技术领域
本发明涉及无线通讯领域，特别是一种基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
电子镣铐是一款集合诸多功能的智能产品，对于需要居家监控或禁足的人员，可以佩戴该电子镣铐，管理人员则可以通过该电子镣铐远程监控佩戴者的位置，如果超出允许其自由活动的区域后，电子镣铐将会自动报告管理人员。
现有技术中的电子镣铐一般采用电池供电，并且采用2G/3G/4G、WiFi、蓝牙等功耗较高的通讯模块，导致电子镣铐的待机时间不长，并且居家监控的过程中，2G/3G/4G通讯方式在楼宇中信号不稳定，对于居家监控的可能无法收到信号，导致管理人员丢失了电子镣铐佩戴者的实时位置；WiFi和蓝牙通讯存在传输距离短、容易被强阻挡信号的问题，WiFi热点安装过程复杂，难以在室内寻找到合适的安装位置，一个WiFi热点可能覆盖不了整个室内的空间，同样也不适合居家监控的电子镣铐的佩戴者，并且WiFi发射功率也不可能实现在线可调的设计。而通过RFID进行居所监控，只能要求被监控对象定时定点进行签到，定时定点以外的时间并不能对其进行有效监控，同样无法达到居所监控的目的。
发明内容
本发明目的在于解决上述技术问题，提供一种基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法、装置、电子设备及存储介质，在于降低电子镣铐的工作功率，延长电子镣铐的使用时间。
为了达到上述目的，本发明的技术方案有：
一种基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法，包括以下步骤：
绑定步骤，与LoRa基站的ID绑定；
连接步骤，按预设的频次向LoRa基站发送所述连接请求信号；
接收应答步骤，接收所述基站接收到所述请求信号后发出的应答信号；
对比步骤，将接收到应答信号的通讯的接收信号强度与预设的接收信号强度阈值进行比较两者的大小；
关闭步骤，若满足至少连续两次对比步骤结果均为接收信号强度大于或等于接收信号强度阈值，则将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，以LoRa与基站通信；
开启步骤，若发出请求信号后接收不到应答信号，则将4G、GPS和/或WiFi服务开启。
本发明的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法，利用LoRa技术功耗低的特点，研发了该通讯切换方法，在安装有与电子镣铐绑定的LoRa基站的地方，可以通过LoRa基站与外部通信，而彻底关闭传统的高能耗的通讯模块，如电子镣铐中的4G、GPS和/或WiFi服务；通过电子镣铐与LoRa基站之间通讯，对比通讯的接收信号强度与预设的接收信号强度阈值的大小，若满足至少连续两次对比步骤结果为接收信号强度大于或等于接收信号强度阈值，即可以判断该电子镣铐处于能够与LoRa基站稳定通信的区域内，电子镣铐则可以将高能耗的服务关闭，仅保留LoRa与基站通信，并通过基站向远程监控平台传递信息，这样就可以延长电子镣铐的使用时间，使得电子镣铐的使用更加的人性化；当电子镣铐的佩戴者离开LoRa基站的通信范围内后，电子镣铐接收不到基站的应答信号，则将4G、GPS和/或WiFi服务开启，使得电子镣铐能够通过这些服务保持与远程监控平台的联系。
进一步地，还包括以下步骤：
缺电报警步骤，设定第一电量阈值，电子镣铐电量达到第一电量阈值时发出补充电量的通知。避免因为断电使得电子镣铐失联，设置第一电量阈值，提醒佩戴者及时补充电量。
再进一步地，还包括以下步骤：
追踪步骤，设定第二电量阈值，电子镣铐电量达到第二电量阈值时，将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，并启动LoRa通讯发送追踪信号。同样，追踪步骤也是利用LoRa通讯功耗低，传输距离远的特点，将高功耗的4G、GPS和/或WiFi服务关闭，延长电子镣铐的使用时间，避免佩戴者逃脱远程监控平台的监管。
再进一步地，所述追踪步骤还包括：
将LoRa通讯切换至最大发射功率，并将通讯速率调至最低状态后向外发送追踪信号。调大发射功率，以及调低通讯速率均可以延长通讯距离，方便监管者对电子镣铐位置的追踪。
再进一步地，还包括以下步骤：
结束追踪步骤，设定第三电量阈值，电子镣铐电量由小于或等于所述第二电量阈值上升至第三电量阈值时，开启4G、GPS和/或WiFi服务，并将LoRa调节至所述连接步骤的发送状态。
再进一步地，所述对比步骤中接收信号强度阈值的计算方法为：
S1、在安装LoRa基站的固定区域选择多个测试点；
S2、测试端分别在测试点建立与所述基站的LoRa通讯，以多个发射功率分别与所述基站进行LoRa通讯；
S3、测试端采集发射功率、上行RSSI、下行RSSI、上行SNR、下行SNR数据，并根据采集到的数据计算该固定区域内的LoRa的接收信号强度阈值RSSI。
一种基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换装置，包括：
绑定模块，用于与LoRa基站的I D绑定；
连接模块，用于按预设的频次向LoRa基站发送所述连接请求信号；
接收应答模块，用于接收所述基站接收到所述请求信号后发出的应答信号；
对比模块，用于将接收到应答信号的通讯的接收信号强度与预设的接收信号强度阈值进行比较两者的大小；
关闭模块，用于若在至少连续两次对比步骤结果均为接收信号强度大于或等于接收信号强度阈值时，则将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，以LoRa与基站通信；
开启模块，用于在发出请求信号后接收不到应答信号时，则将4G、GPS和/或WiFi服务开启。
进一步地，还包括追踪模块，所述追踪模块用于电子镣铐的电量达到第二电量阈值时，将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，并启动LoRa通讯发送追踪信号；追踪器用于接收所述追踪信号。所述追踪器可以为手持的装有LoRa的移动设备，也可以是其他的LoRa基站，接收追踪信号追踪电子镣铐的位置。
一种电子设备，其包括处理器、存储介质以及计算机程序，所述计算机程序存储于存储介质中，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法。
附图说明
图1为本发明的通讯切换方法的流程图；
图2为本发明的追踪方法的流程图；
图3为本发明的电子镣铐通讯系统的示意图。
具体实施方式
结合附图说明本发明的一种基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法、装置、电子设备及存储介质。
实施例一
如图1所示，一种基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法，包括以下步骤：
绑定步骤，与LoRa基站绑定；
与LoRa基站绑定的同时，也会将LoRa通讯参数设置为一致，使得电子镣铐和基站之间能够正常的通讯，如电子镣铐和基站无线通讯的中心频点、SF(Spread ing Factor)扩频因子以及通讯速率等设置为一致的。
连接步骤，设定发送寻求与所述基站连接的请求信号的频次，按设定的频次发送所述请求信号；
频次是指设定为多少时间发一次请求信号，如将频次设置为一分钟，则每隔一分钟电子镣铐上LoRa发送一次请求信号。
接收应答步骤，接收所述基站接收到所述请求信号后发出的应答信号；
基站在收到电子镣铐发出的请求信号时会返回一个应答信号，电子镣铐的LoRa能够接受该应答信号。
对比步骤，将接收到应答信号的通讯的接收信号强度与预设的接收信号强度阈值进行比较两者的大小；
关闭步骤，若满足至少连续两次对比步骤结果为接收信号强度大于或等于接收信号强度阈值，则将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，以LoRa与基站通信；
若满足至少连续两次对比步骤结果为接收信号强度大于或等于接收信号强度阈值，则说明电子镣铐已经进入到能够与基站稳定通信的区域内，则电子镣铐可以通过LoRa与基站通信，基站在将电子镣铐的信息发送至远程监控平台，电子镣铐关闭高功耗的模块，如4G、GPS和/或WiFi服务，从而起到了延长电子镣铐的使用时间的目的。
一次通讯是指电子镣铐发出请求信号，基站收到该请求信号的对应发出的应答信号，电子镣铐接收该应答信号的整个过程，电子镣铐会记录该一次通讯过程中的接受信号强度，与预设的接收信号强度阈值作比较。
开启步骤，若满足发出请求信号后接收不到应答信号，则将4G、GPS和/或WiFi服务开启。
电子镣铐佩戴者离开监控基站的信号覆盖范围，电子镣铐无法收到基站的应答信号，则立刻将4G/GPS/WiFi服务开启，使电子镣铐通过4G数据服务仍可想监控中心平台发送数据。
再进一步地，所述对比步骤中接收信号强度阈值的计算方法为：
S1、在安装LoRa基站的固定区域选择多个测试点；
S2、测试端分别在测试点建立与所述基站的LoRa通讯，以多个发射功率分别与所述基站进行LoRa通讯；
S3、测试端采集发射功率、上行RSSI、下行RSSI、上行SNR、下行SNR数据，并根据采集到的数据计算该固定区域内的LoRa最终发射功率P和最终报警阈值RSSI。RSSI英文全称为Received Signal Strength Indication，中文名称为接收信号强度指示；SNR英文全称为Signal to Noise Ratio，中文名称为信噪比。
本发明的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法，利用LoRa技术功耗低的特点，研发了该通讯切换方法，在安装有与电子镣铐绑定的LoRa基站的地方，可以通过LoRa基站与外部通信，而彻底关闭传统的高能耗的通讯模块，如电子镣铐中的4G、GPS和/或WiFi服务；通过电子镣铐与LoRa基站之间通讯，对比通讯的接收信号强度与预设的接收信号强度阈值的大小，若满足至少连续两次对比步骤结果为接收信号强度大于或等于接收信号强度阈值，即可以判断该电子镣铐处于能够与LoRa基站稳定通信的区域内，电子镣铐则可以将高能耗的服务关闭，仅保留LoRa与基站通信，并通过基站向远程监控平台传递信息，这样就可以延长电子镣铐的使用时间，使得电子镣铐的使用更加的人性化；当电子镣铐的佩戴者离开LoRa基站的通信范围内后，电子镣铐接收不到基站的应答信号，则将4G、GPS和/或WiFi服务开启，使得电子镣铐能够通过这些服务保持与远程监控平台的联系。
实施例二
如图2所示，本实施例二在实施例一的基础上进一步的对电子镣铐的LoRa通讯模式进行优化，开发出电子镣铐低电量报警和追踪的模式，避免电子镣铐因为断电而使得佩戴者失联，迫使佩戴者及时的对电子镣铐充电，追踪模式也是利用了LoRa通讯传输距离长和传输功率小的特点，在电量低的时候尽量延长电子镣铐的使用时间。
低电量报警模式：包括以下步骤：
缺电报警步骤，设定第一电量阈值，电子镣铐电量达到第一电量阈值时发出补充电量的通知。避免因为断电使得电子镣铐失联，设置第一电量阈值，提醒佩戴者及时补充电量。
追踪模块：包括以下步骤：
追踪步骤，设定第二电量阈值，电子镣铐电量达到第二电量阈值时，将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，并启动LoRa通讯发送追踪信号。同样，追踪步骤也是利用LoRa通讯功耗低，传输距离远的特点，将高功耗的4G、GPS和/或WiFi服务关闭，延长电子镣铐的使用时间，避免佩戴者逃脱远程监控平台的监管。
所述追踪步骤还包括：
将LoRa通讯切换至最大发射功率，并将通讯速率调至最低状态后向外发送追踪信号。调大发射功率，以及调低通讯速率均可以延长通讯距离，方便监管者对电子镣铐位置的追踪。
还包括以下步骤：
结束追踪步骤，设定第三电量阈值，电子镣铐电量由小于或等于所述第二电量阈值上升至第三电量阈值时，开启4G、GPS和/或WiFi服务，并将LoRa调节至所述连接步骤的发送状态。
实施例三
一种基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换装置，包括：
绑定模块，用于与LoRa基站的ID绑定；
连接模块，用于按预设的频次向LoRa基站发送所述连接请求信号；
接收应答模块，用于接收所述基站接收到所述请求信号后发出的应答信号；
对比模块，用于将接收到应答信号的通讯的接收信号强度与预设的接收信号强度阈值进行比较两者的大小；
关闭模块，用于在至少连续两次对比步骤结果均为接收信号强度大于或等于接收信号强度阈值时，则将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，以LoRa与基站通信；
开启模块，用于在发出请求信号后接收不到应答信号时，则将4G、GPS和/或WiFi服务开启。
还包括追踪模块，所述追踪模块用于电子镣铐的电量达到第二电量阈值时，将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，并启动LoRa通讯发送追踪信号；追踪器用于接收所述追踪信号。所述追踪器可以为手持的装有LoRa的移动设备，也可以是其他的LoRa基站，接收追踪信号追踪电子镣铐的位置。
实施例四
如图3所示的电子镣铐通讯系统的示意图，包括电子镣铐、基站、远程监控平台、测试端以及追踪器，电子镣铐佩戴在被监管对象身上，使其活动轨迹和行为等得到有效监管，避免对周围环境构成伤害，基站是为在居所范围实施监控而专门设置的设备，与电子镣铐之间通过LoRa通道进行通讯，当电子镣铐进入基站LoRa信号的覆盖范围，根据实施例一种的方法进行确认，确认后启动居家监控的模式，关闭电子镣铐的高耗能模块，任何电子镣铐产生的报警信息通过LoRa通道上传给基站，再由基站上传到远程监控平台，远程监控平台再根据报警的类型和级别采取相应处置措施。离开居所范围，电子镣铐打开移动网络/GPS/WiFi连接，进入电子镣铐正常定位监控模式。测试端，如安装有测试软件的平板设备，与基站进行通讯，用软件方法调整测试端的LoRa发射功率，获得LoRa双向通讯的RSSI信号强度，再通过计算获得在当前居所环境下电子镣铐LoRa的接收信号强度阈值RSSI，将这些参数再通过远程监控平台设置到电子镣铐中。所述追踪器可以为手持的装有LoRa的移动设备，也可以是其他的LoRa基站，接收追踪信号从而追踪电子镣铐的位置，再通过移动网络/GPS/WiFi发送至远程监控平台。
实施例五
一种电子设备，其包括处理器、存储介质以及计算机程序，所述计算机程序存储于存储介质中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法。计算机设备中处理器的数量可以是一个或多个；电子设备中的处理器、存储器、输入装置和输出装置可以通过总线或其他方式连接。
实施例六
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法。该方法包括上述实施例一至实施例三所述的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (6)
1.一种基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
绑定步骤，与LoRa基站的ID绑定；
连接步骤，按预设的频次向LoRa基站发送所述连接请求信号；
接收应答步骤，接收所述基站接收到所述请求信号后发出的应答信号；
对比步骤，将接收到应答信号的通讯的接收信号强度与预设的接收信号强度阈值进行比较；
关闭步骤，若满足至少连续两次对比步骤结果均为接收信号强度大于或等于接收信号强度阈值，则将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，以LoRa与基站通信；
开启步骤，若发出请求信号后接收不到应答信号，则将4G、GPS和/或WiFi服务开启；
追踪步骤，设定第二电量阈值，电子镣铐的电量达到第二电量阈值时，将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，并启动LoRa通讯发送追踪信号，将LoRa通讯切换至最大发射功率，并将通讯速率调至最低状态后向外发送追踪信号；
结束追踪步骤，设定第三电量阈值，电子镣铐的电量由小于或等于所述第二电量阈值上升至第三电量阈值时，开启4G、GPS和/或WiFi服务，并将LoRa调节至所述连接步骤的发送状态。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法，其特征在于，还包括以下步骤：
缺电报警步骤，设定第一电量阈值，电子镣铐的电量达到第一电量阈值时发出补充电量的通知。
3.电子镣铐的通讯切换根据权利要求1所述的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法，其特征在于，所述对比步骤中接收信号强度阈值的计算方法为：
S1、在安装LoRa基站的固定区域选择多个测试点；
S2、测试端分别在测试点建立与所述基站的LoRa通讯，以多个发射功率分别与所述基站进行LoRa通讯；
S3、测试端采集发射功率、上行RSSI、下行RSSI、上行SNR、下行SNR数据，并根据采集到的数据计算该固定区域内的LoRa的接收信号强度阈值RSSI。
4.一种基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换装置，其特征在于，包括：
绑定模块，用于与LoRa基站的ID绑定；
连接模块，用于按预设的频次向LoRa基站发送所述连接请求信号；
接收应答模块，用于接收所述基站接收到所述请求信号后发出的应答信号；
对比模块，用于将接收到应答信号的通讯的接收信号强度与预设的接收信号强度阈值进行比较两者的大小；
关闭模块，用于在至少连续两次对比步骤结果均为接收信号强度大于或等于接收信号强度阈值时，则将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，以LoRa与基站通信；
开启模块，用于在发出请求信号后接收不到应答信号时，则将4G、GPS和/或WiFi服务开启；
追踪模块，所述追踪模块用于电子镣铐的电量达到第二电量阈值时，将4G、GPS和/或WiFi服务关闭，并启动LoRa通讯发送追踪信号，将LoRa通讯切换至最大发射功率，并将通讯速率调至最低状态后向外发送追踪信号，当电子镣铐的电量由小于或等于所述第二电量阈值上升至第三电量阈值时，开启4G、GPS和/或WiFi服务，并将LoRa调节至所述连接步骤的发送状态；追踪器用于接收所述追踪信号。
5.一种电子设备，其包括处理器、存储介质以及计算机程序，所述计算机程序存储于存储介质中，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3任一项所述的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3任一项所述的基于LoRa技术的电子镣铐的通讯切换方法。
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