CN111417076A - 物联网终端及其通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物联网终端及其通信方法。所述物联网终端包括中央处理器、基站连接模块及数据传输模块；基站连接模块与中央处理器连接，用于搜索目标基站并与目标基站建立连接，根据连接结果确定位置数据；中央处理器与数据传输模块连接，用于通过数据传输模块将位置数据发送至物联网平台。其中，通过与基站建立连接的方式准确地获得物联网终端运行时的位置数据，并将物联网终端的位置数据发送至物联网平台，确保物联网平台在GPS或北斗定位模块无法覆盖的情况下可以了解物联网终端的运行位置，解决了传统物联网终端无法准确的反馈定位信息的技术问题。

Description

物联网终端及其通信方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种物联网终端及其通信方法。
背景技术
在信息化时代，物联网在物流运输、共享单车、云摄像头和远程抄表等行业中起到了很大的作用。据统计，中国已成为全球物联网连接规模最大的单一市场。随着物联网技术的提升，人们越来越希望可以随时随地了解和自己相关的物联网终端的详细信息，如物流货运车在道路上行驶的路线、位置及运行速度；轮渡在海洋行驶的路线、位置和速度等。
现有技术中通常使用GPS或北斗定位模块获取物联网终端运行时的定位信息，但是由于在地球表面绝大部分的面积是海洋、山区、林地等偏远地区，以及相对地平面约1KM以上的空中，使用GPS或北斗定位模块并不能覆盖这些区域，导致物联网终端在这些地方运行时通常无法准确的反馈定位信息至物联网平台中。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种物联网终端及其通信方法，旨在解决现有技术中传统物联网终端无法准确的反馈定位信息的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种物联网终端，所述物联网终端包括中央处理器、基站连接模块及数据传输模块；其中，
所述基站连接模块，与所述中央处理器连接，用于搜索目标基站并与所述目标基站建立连接，根据连接结果确定位置数据后将所述位置数据发送至所述中央处理器；
所述中央处理器，与所述数据传输模块连接，用于通过所述数据传输模块将所述位置数据发送至物联网平台。
优选地，所述基站连接模块包括远距离无线电单元和蓝牙低功耗单元；其中，
所述远距离无线电单元，与所述中央处理器连接，用于搜索与所述物联网终端的距离小于第一距离的第一目标基站并与所述第一目标基站建立连接；
所述蓝牙低功耗单元，与所述中央处理器连接，用于在与所述第一目标基站连接成功时，搜索与所述物联网终端的距离小于第二距离的第二目标基站并与所述第二目标基站建立连接；其中，所述第二距离小于所述第一距离。
优选地，所述数据传输模块包括移动通讯单元、NB-IOT蜂窝数据单元及低轨卫星通讯单元；所述移动通讯单元、所述NB-IOT蜂窝数据单及所述低轨卫星通讯单元均与所述中央处理器连接，所述中央处理器还用于检测所述物联网终端的当前网络环境，并根据所述当前网络环境对所述移动通讯单元、所述NB-IOT蜂窝数据单及所述低轨卫星通讯单元进行切换控制。
优选地，还包括数据获取模块，与所述中央处理器连接，用于获取所述物联网终端的定位数据，并发送所述定位数据至所述中央处理器；所述中央处理器，还用于通过所述数据传输模块将所述定位数据发送至物联网平台。
优选地，所述数据获取模块包括GPS定位单元或北斗定位单元，所述GPS定位单元或北斗定位单元与所述中央处理器连接，用于获取所述物联网终端的定位数据，并发送所述定位数据至所述中央处理器。
优选地，所述数据获取模块还包括传感器单元，所述传感器单元与所述中央处理器连接，用于获取所述物联网终端的运行数据，并发送所述运行数据至所述中央处理器。
本发明还提出一种物联网终端的通信方法，所述物联网终端的通信方法包括以下步骤：
搜索目标基站并与所述目标基站建立连接，根据连接结果确定位置数据；
将所述位置数据发送至物联网平台。
优选地，所述搜索目标基站并与所述目标基站建立连接，根据连接结果确定位置数据的步骤，包括：
搜索与所述物联网终端的距离小于第一距离的第一目标基站并与所述第一目标基站建立连接；
在与所述第一目标基站连接成功时，搜索与所述物联网终端的距离小于第二距离的第二目标基站并与所述第二目标基站建立连接；
在与所述第二目标基站连接成功时根据所述第二目标基站的位置确定位置数据。
优选地，所述将所述位置数据发送至物联网平台的步骤，包括：
检测当前网络环境中是否有移动通讯连接；
若无所述移动通讯连接，则检测所述当前网络环境中是否有NB-IOT蜂窝数据连接；
若无所述NB-IOT蜂窝数据连接，则通过低轨卫星通讯单元将所述位置数据发送至物联网平台。
优选地，所述方法还包括：
获取所述物联网终端的定位数据及运行数据，将所述定位数据及所述运行数据发送至物联网平台。
本发明通过在物联网终端中设置中央处理器、基站连接模块及数据传输模块；基站连接模块与中央处理器连接，用于搜索目标基站并与目标基站建立连接，根据连接结果确定位置数据；中央处理器与数据传输模块连接，用于通过数据传输模块将位置数据发送至物联网平台。其中，通过与基站建立连接的方式准确地获得物联网终端运行时的位置数据，并将物联网终端的位置数据发送至物联网平台，确保物联网平台在GPS或北斗定位模块无法覆盖的情况下可以了解物联网终端的运行位置，解决了传统物联网终端无法准确的反馈定位信息的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明物联网终端一实施例的功能模块图；
图2是图1物联网终端一可选的结构示意图；
图3是本发明物联网终端的通信方法一实施例的流程示意图；
图4是图3中步骤S20一实施例的流程示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 基站连接模块 210 移动通讯单元
200 数据传输模块 220 NB-IOT蜂窝数据单元
300 数据获取模块 230 低轨卫星通讯单元
CPU 中央处理器 310 GPS/北斗定位单元
110 远距离无线电单元 320 传感器单元
120 蓝牙低功耗单元
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示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，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，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。
本发明提供一种物联网终端。
参照图1，在一实施例中，所述物联网终端包括中央处理器CPU、基站连接模块100及数据传输模块200；其中，所述基站连接模块100，与所述中央处理器CPU连接，用于搜索目标基站并与所述目标基站建立连接，根据连接结果确定位置数据后将所述位置数据发送至所述中央处理器CPU；所述中央处理器CPU，与所述数据传输模块200连接，用于通过所述数据传输模块200将所述位置数据发送至物联网平台。
进一步地，还包括数据获取模块300，与所述中央处理器CPU连接，用于获取所述物联网终端的定位数据，并发送所述定位数据至所述中央处理器CPU。
需要说明的是，定位数据指通过GPS或北斗定位技术获得的数据，是传统物联网终端确定终端位置的方式，由于GPS或北斗定位技术有很多地区并不能覆盖，导致物联网终端无法准确的反馈定位信息。本实施例通过建立物联网终端与目标基站的连接，根据连接结果来确定物联网终端的准确位置，实现了物联网终端的准确定位。
进一步地，还包括电源管理模块400，与所述中央处理器CPU连接，用于为所述物联网终端供电，具体地，为物联网终端中的中央处理器CPU、基站连接模块100、数据传输模块200及数据获取模块300供电。
本实施例通过在物联网终端中设置中央处理器、基站连接模块及数据传输模块；基站连接模块与中央处理器连接，用于搜索目标基站并与目标基站建立连接，根据连接结果确定位置数据；中央处理器与数据传输模块连接，用于通过数据传输模块将位置数据发送至物联网平台。其中，通过与基站建立连接的方式准确地获得物联网终端运行时的位置数据，并将物联网终端的位置数据发送至物联网平台，确保物联网平台在GPS或北斗定位模块无法覆盖的情况下可以了解物联网终端的运行位置，解决了传统物联网终端无法准确的反馈定位信息的技术问题。
请一并参照图2，作为一实施例，数据获取模块300可以包括GPS定位单元或北斗定位单元310，所述GPS定位单元或北斗定位单元310与所述中央处理器CPU连接，用于获取所述物联网终端的定位数据，并发送所述定位数据至所述中央处理器CPU。
应当理解的是，GPS定位单元或北斗定位单元310可以对物联网终端进行定位，获得定位数据，传统物联网终端正是通过GPS定位单元或北斗定位单元310获得定位数据后发送至物联网平台。但是，由于在很多应用场景，如山区、海洋等，GPS定位单元或北斗定位单元310并不能全面覆盖，导致当物联网终端运行至这些区域时无法准确地反馈定位信息。
进一步地，数据获取模块300还可以包括传感器单元320，所述传感器单元320与所述中央处理器CPU连接，用于获取所述物联网终端的运行数据，并发送所述运行数据至所述中央处理器CPU。
应当理解的是，传感器单元320可以通过各传感器获得不同的数据，如通过速度传感器获取物联网终端的运行速度等，如此用户通过物联网平台可以获得更多的关于物联网终端的详细信息。
作为另一实施例，所述基站连接模块100包括远距离无线电单元110和蓝牙低功耗单元120；其中，所述远距离无线电单元110，与所述中央处理器CPU连接，用于搜索与所述物联网终端的距离小于第一距离的第一目标基站并与所述第一目标基站建立连接；所述蓝牙低功耗单元120，与所述中央处理器CPU连接，用于在与所述第一目标基站连接成功时，搜索与所述物联网终端的距离小于第二距离的第二目标基站并与所述第二目标基站建立连接；其中，所述第二距离小于所述第一距离。
需要说明的是，远距离无线电单元110采用LoRa(Long Range Radio，远距离无线电)技术，在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大了3-5倍。
蓝牙低功耗单元120采用BLE(Bluetooth Low Energy，蓝牙低能耗)技术，可以在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成本。
应当理解的是，LoRa通讯一般连接传输范围为15km，而BLE通讯一般连接传输范围为100m，故可以在物联网终端的运行过程中通过远距离无线电单元110与一定距离内(较远)的基站或站台建立通讯连接，以判断物联网终端是否偏离预设路线，如果没有偏离，则继续行驶，并与另一距离内(较近)的基站或站台建立通讯连接(即第二次与基站或站台建立连接)，以检测物联网终端是否在基站或站台的位置通过，如果通过，则根据基站或站台的位置确定物联网终端的位置数据。
当然，如果物联网终端偏离了预设路线，则远距离无线电单元110将此时物联终端的位置数据发送至中央处理器CPU，由中央处理器CPU再发送至物联网平台。同时，蓝牙低功耗单元120将未通讯连接反馈至中央处理器CPU，以使中央处理器CPU确定当前行驶路线方向有一定的偏离，并进行相应的处理。
作为另一实施例，所述数据传输模块200包括移动通讯单元210、NB-IOT蜂窝数据单元220及低轨卫星通讯单元230；所述移动通讯单元210、所述NB-IOT蜂窝数据单元220及所述低轨卫星通讯单元230均与所述中央处理器CPU连接，所述中央处理器CPU还用于检测所述物联网终端的当前网络环境，并根据所述当前网络环境对所述移动通讯单元210、所述NB-IOT蜂窝数据单元220及所述低轨卫星通讯单元230进行切换控制。
应当理解的是，所述移动通讯单元210采用2G、3G、4G及5G中的至少一种通讯技术，本实施例对此不加以限制。移动通讯单元210是物联网终端在陆地上的主要通信方式。
NB-IOT(Narrow Band Internet of Things，窄带物联网)蜂窝数据单元220采用NB-IOT技术，只消耗大约180KHz的带宽，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IOT蜂窝数据单元220是物联网终端的备用通信方式，如果当前网络环境中没有移动通讯连接，则根据中央处理器CPU的控制进行自适应切换。
低轨卫星通讯单元230是物联网终端的备用通信方式，在移动通讯连接和NB-IOT蜂窝数据连接无法覆盖的场景，如海洋、山区等偏远地区以及相对地面约1Km以上的空中，使用低轨卫星通讯单元可以实现数据的有效传输。
本实施例的工作原理如下：
物联网终端电源管理模块400正常对各模块提供电源输入，物联网终端正常运行；中央处理器CPU控制各模块运行，并通过GPS定位单元或北斗定位单元310读取定位数据、通过传感器单元320读取传感器数据；在行驶过程中，远距离无线电单元110检测到第一距离内有基站/站台/港口通讯连接时，自动识别连接，判断物联网终端是否偏离预设路线，并将该信息反馈给中央处理器CPU；蓝牙低功耗单元120在远距离无线电单元110完成识别后，再次检测搜索第二距离内是否有基站/站台/港口通讯连接，以获得准确的位置数据，并将位置数据反馈给中央处理器CPU；中央控制器CPU接收定位数据、传感器数据和基站连接模块100反馈的位置数据，准备进行数据处理及多模通信数据传输。
中央处理器CPU通过移动通讯单元210检测当前是否有移动数据连接，若有，则中央处理器CPU将物联网终端的定位数据、传感器数据(运行速度、预估行程路线和时间等)和位置数据通过移动通讯单元210传输给物联网平台；若无移动数据连接，则通过NB-IOT蜂窝数据单元220检测是否有蜂窝数据连接，若有，中央处理器则将上述数据通过NB-IOT蜂窝数据单元220传输给物联网平台；若无，则控制低轨卫星通讯单元230运行，通过低轨卫星通讯单元230将上述数据传输给物联网平台。
本实施例通过基站连接模块中设置远距离无线电单元和蓝牙低功耗单元，将物联网终端与基站进行两次连接，最终获得准确的位置数据，通过数据传输模块中设置移动通讯单元、NB-IOT蜂窝数据单元及低轨卫星通讯单元，实现了位置数据及定位数据在不同应用场景下均可以发送至物联网平台，提升了物联网终端的技术能力，保障了物联网终端的全球无差异覆盖。
请一并参照图3，图3为本发明物联网终端的通信方法一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述物联网终端的通信方法包括以下步骤：
S10：搜索目标基站并与所述目标基站建立连接，根据连接结果确定位置数据；
具体地，搜索与所述物联网终端的距离小于第一距离的第一目标基站并与所述第一目标基站建立连接；在与所述第一目标基站连接成功时，搜索与所述物联网终端的距离小于第二距离的第二目标基站并与所述第二目标基站建立连接；在与所述第二目标基站连接成功时根据所述第二目标基站的位置确定位置数据。
需要说明的是，在物联网终端的运行过程中通过LoRa通讯技术与一定距离内(较远)的基站或站台建立通讯连接，可以判断物联网终端是否偏离预设路线，如果没有偏离，则继续行驶，并通过BLE通讯技术与另一距离内(较近)的基站或站台建立通讯连接(即第二次与基站或站台建立连接)，以检测物联网终端是否在基站或站台的位置通过，如果通过，则根据基站或站台的位置确定物联网终端的位置数据。
当然，如果物联网终端偏离了预设路线，则在将此时物联终端的位置数据发送至物联网平台的同时，根据未通讯连接确定当前行驶路线方向有一定的偏离，并进行相应的处理。
S20:将所述位置数据发送至物联网平台。
当然，在具体实现中，除了将位置数据传输至物联网平台，为了获得更多的物联网终端的信息，还可以通过GPS或北斗定位的方式检测物联网终端的定位数据，通过传感器获取传感器数据，如运行速度、预估行程路线和时间等，并将定位数据及运行数据发送至物联网平台。
本实施例通过搜索目标基站并与所述目标基站建立连接，根据连接结果确定位置数据；将所述位置数据发送至物联网平台。其中，通过与基站建立连接的方式准确地获得物联网终端运行时的位置数据，并将物联网终端的位置数据发送至物联网平台，确保物联网平台在GPS或北斗定位模块无法覆盖的情况下可以了解物联网终端的运行位置，解决了传统物联网终端无法准确的反馈定位信息的技术问题。
请一并参照图4，图4是图3中步骤S20一实施例的流程示意图。
本实施例中，步骤S20包括以下步骤：
S21：检测当前网络环境中是否有移动通讯连接；
S22：若无所述移动通讯连接，则检测所述当前网络环境中是否有NB-IOT蜂窝数据连接；
S23：若无所述NB-IOT蜂窝数据连接，则通过低轨卫星通讯单元将所述位置数据发送至物联网平台。
可理解的是，移动通讯指2G、3G、4G及5G中的至少一种通讯，是物联网终端在陆地上的主要通信方式。当检测到当前网络环境中有移动通讯连接时，则采用移动通讯连接将位置数据及定位数据发送至物联网平台。若没有移动通讯连接，则采用备用的连接方式，如NB-IOT蜂窝数据连接，如果当前网络环境中也没有NB-IOT蜂窝数据连接，则采用低轨卫星通讯单元将位置数据发送至物联网平台。
本实施例通过移动通讯、NB-IOT蜂窝通信和低轨卫星通讯等多种通信模式，实现了不同场景下的多模通信。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种物联网终端，其特征在于，包括中央处理器、基站连接模块及数据传输模块；其中，
所述基站连接模块，与所述中央处理器连接，用于搜索目标基站并与所述目标基站建立连接，根据连接结果确定位置数据后将所述位置数据发送至所述中央处理器；
所述中央处理器，与所述数据传输模块连接，用于通过所述数据传输模块将所述位置数据发送至物联网平台。
2.如权利要求1所述的物联网终端，其特征在于，所述基站连接模块包括远距离无线电单元和蓝牙低功耗单元；其中，
所述远距离无线电单元，与所述中央处理器连接，用于搜索与所述物联网终端的距离小于第一距离的第一目标基站并与所述第一目标基站建立连接；
所述蓝牙低功耗单元，与所述中央处理器连接，用于在与所述第一目标基站连接成功时，搜索与所述物联网终端的距离小于第二距离的第二目标基站并与所述第二目标基站建立连接；其中，所述第二距离小于所述第一距离。
3.如权利要求2所述的物联网终端，其特征在于，所述数据传输模块包括移动通讯单元、NB-IOT蜂窝数据单元及低轨卫星通讯单元；所述移动通讯单元、所述NB-IOT蜂窝数据单及所述低轨卫星通讯单元均与所述中央处理器连接，所述中央处理器还用于检测所述物联网终端的当前网络环境，并根据所述当前网络环境对所述移动通讯单元、所述NB-IOT蜂窝数据单及所述低轨卫星通讯单元进行切换控制。
4.如权利要求1至3任一项所述的物联网终端，其特征在于，还包括数据获取模块，与所述中央处理器连接，用于获取所述物联网终端的定位数据，并发送所述定位数据至所述中央处理器；所述中央处理器，还用于通过所述数据传输模块将所述定位数据发送至物联网平台。
5.如权利要求4所述的物联网终端，其特征在于，所述数据获取模块包括GPS定位单元或北斗定位单元，所述GPS定位单元或北斗定位单元与所述中央处理器连接，用于获取所述物联网终端的定位数据，并发送所述定位数据至所述中央处理器。
6.如权利要求5所述的物联网终端，其特征在于，所述数据获取模块还包括传感器单元，所述传感器单元与所述中央处理器连接，用于获取所述物联网终端的运行数据，并发送所述运行数据至所述中央处理器。
7.一种物联网终端的通信方法，其特征在于，所述物联网终端的通信方法包括以下步骤：
搜索目标基站并与所述目标基站建立连接，根据连接结果确定位置数据；
将所述位置数据发送至物联网平台。
8.如权利要求7所述的物联网终端的通信方法，其特征在于，所述搜索目标基站并与所述目标基站建立连接，根据连接结果确定位置数据的步骤，包括：
搜索与所述物联网终端的距离小于第一距离的第一目标基站并与所述第一目标基站建立连接；
在与所述第一目标基站连接成功时，搜索与所述物联网终端的距离小于第二距离的第二目标基站并与所述第二目标基站建立连接；
在与所述第二目标基站连接成功时根据所述第二目标基站的位置确定位置数据。
9.如权利要求8所述的物联网终端的通信方法，其特征在于，所述将所述位置数据发送至物联网平台的步骤，包括：
检测当前网络环境中是否有移动通讯连接；
若无所述移动通讯连接，则检测所述当前网络环境中是否有NB-IOT蜂窝数据连接；
若无所述NB-IOT蜂窝数据连接，则通过低轨卫星通讯单元将所述位置数据发送至物联网平台。
10.如权利要求9所述的物联网终端的通信方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述物联网终端的定位数据及运行数据，将所述定位数据及所述运行数据发送至物联网平台。
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