CN111586558A - 一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种基于NB‑IoT的低功耗多模定位方法，包括：在预设休眠周期结束之后，定位系统结束休眠状态，接收监控模块发出的第一指令信息；定位系统通过第一指令信息获取定位系统当前位置；之后，定位系统判断是否接收到监控模块发出的第二指令信息，定位系统接收到第二指令信息后，判断定位系统是否在运动状态，当定位系统位于室内且为运动状态时，并根据第二指令信息进入第二休眠周期；当定位系统位于室外且为运动状态时，通过开启GPS模块进入搜索卫星模式，获取GPS信息，进入下一周期；本发明降低了功耗，且实现室外定位和室内定位全覆盖。

Description

一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法及系统
技术领域
本发明涉及定位技术的研究领域，特别涉及一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法及系统。
背景技术
近年来，从海岛居民、游客和工程建设方的反映来看海岛货运市场比较混乱，运价过高、航线垄断、货损货差严重以及航班供应跟不上物质需求的情况时有发生。在海岛的货物运输中，货损货差目前也比较严重，安全运输屡次成为货主投诉的焦点。同时，海岛客运市场还存在经营航线和区域划分不合理与民生航线的经营现状不匹配等问题。这些问题均成为制约万山区海岛民生、经济以及旅游发展的重要因素。如何使万山区海岛货物运输市场“安全、规范、开放”发展，切实提升海岛物质的安全供应能力，促进经营各条航线的船公司提升科学规范的运营水平，实现货物信息的精准获取、合理安排成为了关键性问题。
目前的定位终端方案，无法做到室外远距离定位和室内短距离定位的全覆盖，由于定位卫星信号无法穿透高楼大厦的水泥墙，所以GPS等卫星定位技术无法做到室内定位，当终端进入室内后，即搜索不到卫星信号。而室内短距离定位方案，如上所述，又无法实现室外远距离定位。
目前的定位终端方案，大多数采用有源供电，未考虑功耗问题。然而在定位终端逐步小型化、标签化，采用电池供电时功耗问题较为突出。在定位的时候，如果没有加入低功耗控制方法，则平均功耗较高，则在续航上难以令人满意。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法，实现一种低功耗、多模式的定位方法，实现室外室内可实时定位。
本发明的另一目的在于提供一种基于NB-IoT的低功耗多模定位系统。
本发明的主要目的通过以下的技术方案实现：
一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法，其特征在于，所述方法包括：
在预设休眠周期结束之后，定位系统结束休眠状态，接收监控模块发出的第一指令信息；所述第一指令信息包括定位指令和第一休眠周期指令；
所述定位系统根据定位指令开启蓝牙模块搜索第一信号，并通过第一信号的获取情况判断定位系统当前位置信息；根据定位系统当前位置信息，进行相关处理，具体为：当获取到第一信号，则定位系统当前位置位于室内，关闭蓝牙模块并开启NB-IoT模块，NB-IoT模块将第一信号上传到服务器后关闭，获取定位系统当前位置；当获取不到第一信号，则定位系统当前位置位于室外，关闭蓝牙模块并开启NB-IoT模块，通过NB-IoT模块接收第二信号，根据第二信号获取定位系统当前位置信息及可用卫星信息，关闭NB-IoT模块并开启GPS模块，通过GPS模块进入搜索卫星模式，获取第三信息并关闭GPS模块，开启NB-IoT模块，将第三信息上传服务器后关闭NB-IoT模块；根据第一休眠周期指令重置定位系统休眠周期，使定位系统按照第一休眠周期运行；
在经过所述第一休眠周期之后，所述定位系统判断是否接收到所述监控模块发出的第二指令信息，其中，所述第二指令信息包括检测指令和第二休眠周期配置指令；
定位系统接收到检测指令后，判断定位系统是否在运动状态，当定位系统位于室内且为运动状态时，并根据第二休眠周期指令进入第二休眠周期；当定位系统位于室外且为运动状态时，通过开启GPS模块进入搜索卫星模式，获取GPS信息，进入下一周期。
进一步地，所述通过GPS模块进入搜索卫星模式，还包括：当搜索不到卫星时，则重新搜索第一信号。
进一步地，所述第一信号为蓝牙信标信号。
进一步地，所述第二信号为基站信号。
进一步地，所述NB-IoT模块接收基站信号，根据基站信号获取cell ID，进而获取定位系统当前位置信息及可用卫星信息。
进一步地，监控模块为加速度传感器。
进一步地，所述加速度传感器设置若干个灵敏度阈值，通过灵敏度阈值触发相应的MCU中断信号，具体如下：当唤醒频率为A时，设置第一阈值，触发第一中断信号；当唤醒频率为B时，设置第二阈值，触发第二中断信号，当唤醒频率为N时，设置第N阈值，在一定时间内没有收到中断信号，定位系统达到理想睡眠模式。
本发明的另一目的通过以下的技术方案实现：
一种基于NB-IoT的低功耗多模定位系统，其特征在于，所述系统包括：蓝牙模块、电源模块和分别与蓝牙模块连接的定位模块、NB-IoT模块、监控模块；所述蓝牙模块用于获取蓝牙信标信号，蓝牙模块内建的MCU负现各模块的控制和数据处理；所述NB-IoT模块用于接收基站信号，获取cell ID，并将相关信息回传至服务器；所述定位模块用于接收卫星信号；所述监控模块用于获取定位系统的运动状态。
进一步地，所述蓝牙模块为蓝牙SoC芯片。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明通过对各模块的工作状态进行合理的分配，只在需要的时候才对相应的模块进行开启，其余时间使其休眠，降低功耗，并且实现室外远距离定位和室内短距离定位的全覆盖。
附图说明
图1为本发明所述一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法的流程图；
图2为本发明所述一种基于NB-IoT的低功耗多模定位系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法，如图1所示，所述方法包括：
在预设休眠周期结束之后，定位系统结束休眠状态，接收监控模块发出的第一指令信息；所述第一指令信息包括定位指令和第一休眠周期指令；所述监控模块为加速度传感器；
所述定位系统根据定位指令开启蓝牙模块搜索第一信号，并通过第一信号的获取情况判断定位系统当前位置信息；根据定位系统当前位置信息，进行相关处理，具体为：当获取到第一信号，即蓝牙信标信号beacon ID,，则定位系统当前位置位于室内，关闭蓝牙模块并开启NB-IoT模块，NB-IoT模块将第一信号上传到服务器后关闭，获取定位系统当前位置，定位系统进入休眠状态；休眠时间的长短，取决于定位的实时性要求，在休眠的过程中，如果检测到终端是运动的，则重新开启蓝牙模块，进入下一个循环，如果终端是静止的，则进入休眠。
当获取不到第一信号，则定位系统当前位置位于室外，关闭蓝牙模块并开启NB-IoT模块，通过NB-IoT模块接收第二信号，即基站信号，根据第二信号获取cell ID，得到cell ID后，即可获取定位系统当前位置信息及当前位置可用卫星信息，关闭NB-IoT模块并开启GPS模块，通过GPS模块进入搜索卫星模式，有别于普通搜星模式，此时只需针对可用卫星搜星，加快了搜星速度，也降低了功耗，获取第三信息并关闭GPS模块，若搜索不到卫星，则重新搜索蓝牙星标信号beacon ID，即当搜索不到卫星时，则重新搜索第一信号；若搜索到卫星，则关闭GPS模块，同时开启NB-IoT模块，将第三信息上传服务器后关闭NB-IoT模块，进入休眠状态，休眠时间的长短，取决于定位的实时性要求，在休眠的过程中，如果检测到终端是运动的，则重新开启GPS模块进行搜星，进入下一个循环；根据第一休眠周期指令重置定位系统休眠周期，使定位系统按照第一休眠周期运行；
在经过所述第一休眠周期之后，所述定位系统判断是否接收到所述监控模块发出的第二指令信息，其中，所述第二指令信息包括检测指令和第二休眠周期配置指令；
定位系统接收到检测指令后，判断定位系统是否在运动状态，当定位系统位于室内且为运动状态时，并根据第二休眠周期指令进入第二休眠周期；当定位系统位于室外且为运动状态时，通过开启GPS模块进入搜索卫星模式，获取GPS信息，进入下一周期。
进一步地，所述加速度传感器设置若干个灵敏度阈值，通过灵敏度阈值触发相应的MCU中断信号，具体如下：当唤醒频率为A时，设置第一阈值，触发第一中断信号；当唤醒频率为B时，设置第二阈值，触发第二中断信号，当唤醒频率为N时，设置第N阈值，在一定时间内没有收到中断信号，定位系统达到理想睡眠模式，即检测定位系统运动状态的加速度传感器可以设置多种灵敏度阈值。通过设置多种灵敏度阈值触发MCU中断信号，MCU通过当前的阈值判断当前的定位系统处于何种运动幅度。例如当定位系统处于室外移动作业时则应该会不间断的产生加速度值的波动，通过设置合理的阈值触发中断，可以屏蔽掉这种移动作业时带来的频繁唤醒事件。而当设备静止后，加速度值会接近平稳，此时再将加速度阈值中断设置到最低，并使系统进入静止状态，从而达到更合理的休眠状态进一步降低整机功耗。一个典型的应用案例是：当定位系统被当前低阈值(<0.2G)中断唤醒，那么在一定时间内(可以通过系统配置，例如半小时)认为终端处于运动状态。此时将阈值中断设置到较高(>1G)的阈值，如果继续监听到阈值中断，则再次往上提升阈值(+1G)。直到系统不再频繁收到阈值中断。在一定时间内没有收到阈值中断后，系统达到了理想的睡眠模式，且实现了最大化的低功耗效率。但是系统在经过一段时间后，会重新将阈值往下调到最低灵敏度后，一段时间内还收不到阈值中断，则可以认为定位系统此时处于静止状态。那么定位系统能根据系统设备进行最优的睡眠模式，以此达到最优的低功耗状态。
其中NB-IoT模块和GPS模块在终端设备检测到静止后，会进入到模块的低功耗模式，进一步节省电量降低功耗。NB-IoT模块根据NB-IoT规范，芯片可以具有PSM等多种低功耗模式，根据终端设备上的加速度计检测到静止后，可以降低通讯频率并使NB-IoT、GPS模块进入PSM模式。其次由于是静止状态，位置信息不会发生改变，所以GPS模块可以关闭。NB-IoT模块可以降低通讯频率。
蓝牙BLE模块是一个蓝牙SOC芯片，所以在本方案中同时充当定位系统的主控MCU功能。当主控MCU根据加速度计检测到终端设备进入静止状态后，则会联动控制NB-IoT模块、GPS模块进入其各自的低功耗模式，MCU也会根据当前设备状态进入自身的低功耗模式进行休眠。MCU端只要没有任何需要处理的工作，就会自动进入休眠模式以此降低功耗。所以外围模块都会通过中断通信的方式唤醒MCU工作，MCU也会根据软件逻辑主动唤醒外围模块或者主动控制外围模块进入休眠。
一种基于NB-IoT的低功耗多模定位系统，如图2所示，所述系统包括：蓝牙模块、电源模块和分别与蓝牙模块连接的定位模块、NB-IoT模块、监控模块；所述电源模块为电源系统；所述蓝牙模块为低功耗蓝牙模块，即BLE，用于获取蓝牙信标信号，蓝牙模块内建的MCU负现各模块的控制和数据处理，所述MCU为微控制器，；所述NB-IoT模块用于接收基站信号，获取cell ID，并将相关信息回传至服务器；所述定位模块为GPS模型，用于接收卫星信号；所述监控模块为加速度传感器，用于获取定位系统的运动状态。进一步地，所述蓝牙模块为蓝牙SoC芯片。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法，其特征在于，所述方法包括：
在预设休眠周期结束之后，定位系统结束休眠状态，接收监控模块发出的第一指令信息；所述第一指令信息包括定位指令和第一休眠周期指令；
所述定位系统根据定位指令开启蓝牙模块搜索第一信号，并通过第一信号的获取情况判断定位系统当前位置信息；根据定位系统当前位置信息，进行相关处理，具体为：当获取到第一信号，则定位系统当前位置位于室内，关闭蓝牙模块并开启NB-IoT模块，NB-IoT模块将第一信号上传到服务器后关闭，获取定位系统当前位置；当获取不到第一信号，则定位系统当前位置位于室外，关闭蓝牙模块并开启NB-IoT模块，通过NB-IoT模块接收第二信号，根据第二信号获取定位系统当前位置信息及可用卫星信息，关闭NB-IoT模块并开启GPS模块，通过GPS模块进入搜索卫星模式，获取第三信号并关闭GPS模块，开启NB-IoT模块，将第三信号上传服务器后关闭NB-IoT模块；根据第一休眠周期指令重置定位系统休眠周期，使定位系统按照第一休眠周期运行；
在经过所述第一休眠周期之后，所述定位系统判断是否接收到所述监控模块发出的第二指令信息，其中，所述第二指令信息包括检测指令和第二休眠周期配置指令；
定位系统接收到检测指令后，判断定位系统是否在运动状态，当定位系统位于室内且为运动状态时，并根据第二休眠周期指令进入第二休眠周期；当定位系统位于室外且为运动状态时，通过开启GPS模块进入搜索卫星模式，获取GPS信息，进入下一周期。
2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法，其特征在于，所述通过GPS模块进入搜索卫星模式，还包括：当搜索不到卫星时，则重新搜索第一信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法，其特征在于，所述第一信号为蓝牙信标信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法，其特征在于，所述第二信号为基站信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法，其特征在于，所述NB-IoT模块接收基站信号，根据基站信号获取cell ID，进而获取定位系统当前位置信息及可用卫星信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法，其特征在于，所述第三信号为GPS信号。
7.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法，其特征在于，监控模块为加速度传感器。
8.根据权利要求7所述的一种基于NB-IoT的低功耗多模定位方法，其特征在于，所述加速度传感器设置若干个灵敏度阈值，通过灵敏度阈值触发相应的MCU中断信号，具体如下：当唤醒频率为A时，设置第一阈值，触发第一中断信号；当唤醒频率为B时，设置第二阈值，触发第二中断信号，当唤醒频率为N时，设置第N阈值，在一定时间内没有收到中断信号，定位系统达到理想睡眠模式。
9.一种基于NB-IoT的低功耗多模定位系统，其特征在于，所述系统包括：蓝牙模块、电源模块和分别与蓝牙模块连接的定位模块、NB-IoT模块、监控模块；所述蓝牙模块用于获取蓝牙信标信号，蓝牙模块内建的MCU负现各模块的控制和数据处理；所述NB-IoT模块用于接收基站信号，获取cell ID，并将相关信息回传至服务器；所述定位模块用于接收卫星信号；所述监控模块用于获取定位系统的运动状态。
10.根据权利要求9所述的一种基于NB-IoT的低功耗多模定位系统，其特征在于，所述蓝牙模块为蓝牙SoC芯片。
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