CN111726746A - 一种宠物定位器 - Google Patents

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陈波
熊文涛
陈超
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Abstract

本发明公开了一种宠物定位器，包括中央处理器，所述中央处理器上连接有传感器模块、电源管理模块、WIFI模块和卫星定位模块，中央处理器上还连接有eMTC模块，eMTC模块还连接云服务器，本发明的有益效果是：一、信号广覆盖带来的场景识别能力，二、同时通过底层的场景切换逻辑与加速度传感器的运动状态检测逻辑更准确的指导设备实时进入休眠，并实时唤醒，在保持性能的同时实现更长时间的待机。并且eMTC本身的移动连接性在实现这一点上具备优势。

Description

一种宠物定位器
技术领域
本发明涉及定位器技术领域，具体是一种宠物定位器。
背景技术
现在很多国家都已经解决了温饱问题，精神生活的建设成了一个大主题，所以很多人开始养宠物了。有了新的陪伴，精神生活也就更加的丰富了；但随之而来的问题是宠物丢失了怎么办？人物有身份证，但宠物却没有，而且陌生人对宠物的辨识度很低，要找一只丢失的狗的难度可比天网找人要难多了，从一二线城市里到处张贴的寻狗启事、寻猫启事的高价酬劳就可以看出来。
而这时候给宠物猫狗配备一个小型定位器就有效解决了这个需求。通过手机实时查看宠物的位置，从而做到防丢的效果。定位器通过GPS模块等获取定位数据，再通过主天线将数据传递到附近的基站，再传递到服务器上，最后传递到APP上。
所以这个模型的技术关键点之一在通讯上。无论定位是否精准，通讯网络决定了数据能否正确推送给APP以及能否急时的推送给APP。
但在宠物定位领域，不是所有的通讯技术都能够满足需求，大多数的方案都存在一些显而易见的缺陷。
目前在中国几乎所有的厂商都是使用GSM网络(2G)网络来完成定位器的设计。
常用架构是2G网络模块+定位模块+中央处理器，定位模块可能包括LBS定位或者WIFI定位以及GPS定位。中央处理器负责处理这些终端数据，并调度各个模块正常工作。2G网络模块主要负责推送终端的定位数据给服务器，以及接收服务器的指令。有的则是用3G、4G网络模块替换2G网络模块。
有了定位器的架构，但随之而来的是每一家定位器厂商都面临的三个问题。第一待机时间问题，第二是可移动性问题，目前这两个问题大部分时候是互斥的，第三网络覆盖问题。
拿国内的常见定位器通讯方式举例。
4G技术待机时间太短，参考手机3500mAh电池一天一冲就可以看出(但如果你不上网，开飞行模式，就很省电，说明主要的电量消耗还是网络这块)。
2G技术，全球范围内都要退网了，很多地方都已经没有2G信号了，无法保障宠物活动范围覆盖。NB-IOT技术，待机时间足够长，但不具备可移动性，这项技术一般都是应用在环境监测、烟雾报警、路灯等民生项目上。其它的技术要么不具备超低功耗，要么不具备远距离通讯的能力(比如BLE、zigbee)。
目前我们察觉到，全球范围内，只有eMTC技术最适合宠物定位器。
LTE-M，即LTE-Machine-to-Machine，是基于LTE演进的物联网技术，在R12中叫Low-Cost MTC，在R13中被称为LTE enhanced MTC，即eMTC，旨在基于现有的LTE载波满足物联网设备需求。eMTC基于蜂窝网络进行部署，支持上下行最大1Mbps的峰值速率，属于物联网中速率，其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽，可以直接接入现有的LTE网络。LTE在不断演进的过程中，最新的eMTC和NB_IoT都进一步优化了系统的成本、增强了续航能力、扩大了覆盖范围。eMTC的最关键能力在于支持移动性并可以定位，成本只有Cat1芯片的25％，相比于GPRS速率要高四倍。
除此之外，eMTC还具有四大优势：一是速率高，eMTC支持上下行最大1Mbps的峰值速率，远远超过GPRS、ZigBee等物联技术的速率，eMTC更高的速率可以支撑更丰富的物联应用，如低速视频、语音等；二是移动性，eMTC支持连接态的移动性，物联网用户可以无缝切换保障用户体验；三是可定位，基于TDD的eMTC可以利用基站侧的PRS测量，在无须新增GPS芯片的情况下就可进行位置定位，低成本的定位技术更有利于eMTC在物流跟踪、货物跟踪等场景的普及：四是支持语音，eMTC从LTE协议演进而来，可以支持VOLTE语音，未来可被广泛应用到可穿戴设备中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宠物定位器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种宠物定位器，包括中央处理器，所述中央处理器上连接有传感器模块、电源管理模块、WIFI模块和卫星定位模块，中央处理器上还连接有用于改变定位器工作模式的eMTC模块，eMTC模块还连接云服务器，传感器模块负责对宠物的行为进行监测，将宠物的行为转化为数字信息储存在中央处理器内，中央处理器再将这些信息通过eMTC模块上报给云服务器。
作为本发明的进一步技术方案：所述中央处理器与eMTC模块之间无线连接。
作为本发明的进一步技术方案：所述eMTC模块与云服务器之间无线连接。
作为本发明的进一步技术方案：所述传感器为加速度传感器。
作为本发明的进一步技术方案：所述卫星定位模块为GPS模块。
作为本发明的进一步技术方案：所述无线连接的方式为4G通讯。
作为本发明的进一步技术方案：所述电源管理模块包括锂电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一、信号广覆盖带来的场景识别能力，二、同时通过底层的场景切换逻辑与加速度传感器的运动状态检测逻辑更准确的指导设备实时进入休眠，并实时唤醒，在保持性能的同时实现更长时间的待机。并且eMTC本身的移动连接性在实现这一点上具备优势。
附图说明
图1是本发明的整体方框图。
图2是定位器状态切换逻辑图。
图3是加速度传感器辅助逻辑图。
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做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。
请参阅图1-3，实施例1：一种宠物定位器，包括中央处理器，所述中央处理器上连接有传感器模块、电源管理模块、WIFI模块和卫星定位模块，中央处理器上还连接有eMTC模块，eMTC模块还连接云服务器。中央处理器与eMTC模块之间无线连接。eMTC模块与云服务器之间无线连接。传感器为加速度传感器。卫星定位模块为GPS模块。
传感器主要负责对宠物的行为进行监测，最终将宠物的行为转化为数字信息储存在中央处理器内，中央处理器根据将这些信息上报给服务器。
WIFI模块主要负责收集周围的AP热点信息来实现大致位置的判定。
wifi定位的原理：
1、每一个无线AP都有一个全球唯一的MAC地址,并且一般来说无线AP在一段时间内是不会移动
2、设备在开启Wi-Fi的情况下,即可扫描并收集周围的AP信号,无论是否加密,是否已连接，甚至信号强度不足以显示在无线信号列表中,都可以获取到AP广播出来的MAC地址。
3、设备将这些能够标示AP的数据发送到位置服务器,服务器检索出每一个AP的地理位置,并结合每个信号的强弱程度,计算出设备的地理位置并返回到用户设备。
4、位置服务商要不断更新、补充自己的数据库,以保证数据的准确性,毕竟无线AP不像基站塔那样基本100％不会移动。
卫星定位模块是基于卫星定位系统设计的模块，卫星定位系统是一种使用卫星对某物进行准确定位的技术，它从最初的定位精度低、不能实时定位、难以提供及时的导航服务，发展到现如今的高精度GPS全球定位系统，实现了在任意时刻、地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以便实现导航、定位、授时等功能。
eMTC，全称是LTE enhanced MTO，是基于LTE演进的物联网技术。为了更加适合物与物之间的通信，也为了更低的成本，对LTE协议进行了裁剪和优化。eMTC基于蜂窝网络进行部署，其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽，可以直接接入现有的LTE网络。eMTC支持上下行最大1Mbps的峰值速率,可以支持丰富、创新的物联应用。
所有的数据经过中央处理器处理后，再通过eMCT模块将数据发送给服务器，同时eMCT模块也可以接收来自服务器的指令，从而实现宠物定位器与服务器，乃至宠物定位器与手机APP的交互。
这套技术的关键点在于特定技术的组合带来极大的效果。众所周知，商用的GPS无法在室内进行定位，而现在每家每户都有WIFI，WIFI解决了室内定位的问题，而且即使不在室内，在树下也是可以依据WIFI的MAC地址进行定位，WIFI信号的传输距离可以超过一百米，这显然可以带来极大的覆盖范围。而在空旷的地区我们选择GPS定位。在隧道深处时，我们不仅会丢失GPS信号，eMTC和WIFI信号也将丢失，这时候设备会关闭这些模块。
表一定位器状态描述：
Figure BDA0002497897500000051
拥有了对场景的判别能力，那我们就要设计场景切换的处理逻辑，如图2。
每当进入一个新的场景，定位器将执行一次功耗优化的策略，比如当进入隧道后，定位器将会使所有模块休眠，只保持最基本的传感器以及CPU工作。当设备选定自身的模式之后会进入部分组件的休眠状态，基于内部的时钟，定时检测周围的环境，一旦察觉到环境发生变化，将会刷新模式，从而更加精准的实现省电，在省电的同时而不至于丧失功能。
在这里传感器起到了至关重要的作用，我们选用的是加速度传感器，通过算法获悉物体移动的步数，在这里是宠物步数。传感器的工作电流极低，只保留它正常工作，其它模块进入休眠是至关重要的环节。接下来我们用流程图演示传感器起到的作用，如图3所示。
实施例2，在实施例1的基础上，无线连接的方式为4G通讯。电源管理模块包括锂电池。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种宠物定位器，包括中央处理器，其特征在于，所述中央处理器上连接有传感器模块、电源管理模块、WIFI模块和卫星定位模块，中央处理器上还连接有用于改变定位器工作模式的eMTC模块，eMTC模块还连接云服务器，传感器模块负责对宠物的行为进行监测，将宠物的行为转化为数字信息储存在中央处理器内，中央处理器再将这些信息通过eMTC模块上报给云服务器。
2.根据权利要求1所述的一种宠物定位器，其特征在于，所述中央处理器与eMTC模块之间无线连接。
3.根据权利要求1所述的一种宠物定位器，其特征在于，所述eMTC模块与云服务器之间无线连接。
4.根据权利要求1所述的一种宠物定位器，其特征在于，所述传感器为加速度传感器。
5.根据权利要求1所述的一种宠物定位器，其特征在于，所述卫星定位模块为GPS模块。
6.根据权利要求1所述的一种宠物定位器，其特征在于，所述无线连接的方式为4G通讯。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种宠物定位器，其特征在于，所述电源管理模块包括锂电池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107592621A (zh) * 2017-09-05 2018-01-16 深圳市沃特沃德股份有限公司 定位方法和装置
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