CN112040403A - 低功耗室内外定位装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了低功耗室内外定位装置及系统，包括：定位触发模块，用于向主控模块发送定位触发信号；WiFi模块，用于在启动时扫描环境中的WiFi信号，获取SSID信息和信号强度并将其作为定位信息发送至主控模块；主控模块，用于接收定位触发信号并控制WiFi模块启动；用于接收定位信息，若扫描到的SSID数量和信号强度满足定位条件，则将定位信息发送到无线通信模块；用于在WiFi模块发送完毕后控制WiFi模块关闭；用于在无线通信模块发送完毕后控制无线通信模块关闭；无线通信模块，用于将定位信息发送至服务器；电源模块，用于为主控模块供电；主控模块分别与定位触发模块、WiFi模块、无线通信模块以及电源模块连接。本发明显著降低了功耗，成本低廉，室内定位精度高。

Description

低功耗室内外定位装置及系统
技术领域
本发明属于定位技术领域，具体涉及低功耗室内外定位装置及系统。
背景技术
目前，关于位置服务的市场规模与日俱增，然而具有高性能、低成本、低功耗的室内外定位产品少之又少。目前市面上主流定位产品采用GNSS定位并通过GSM或NB-IoT进行通信，存在功耗高、成本高、室内定位精度差等问题，同时GNSS定位易受天气环境和建筑物影响，定位时间较长。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种可显著降低功耗、成本低廉、室内定位精度高的低功耗室内外定位装置。
第一方面，低功耗室内外定位装置，包括：
定位触发模块，用于向主控模块发送定位触发信号；
WiFi模块，用于在启动时扫描环境中的WiFi信号，获取SSID信息和信号强度信息并将其作为定位信息发送至主控模块；
主控模块，用于接收定位触发信号并控制WiFi模块启动；用于接收所述定位信息，若扫描到的SSID数量和信号强度满足定位条件，则将所述定位信息发送到无线通信模块；用于在WiFi模块发送完毕后控制WiFi模块关闭；用于在无线通信模块发送完毕后控制无线通信模块关闭；
无线通信模块，用于将所述定位信息发送至服务器；
电源模块，用于为主控模块供电；
所述主控模块分别与定位触发模块、WiFi模块、无线通信模块以及电源模块连接。
作为第一种优化，所述主控模块，用于若扫描到的SSID数量和信号强度不满足定位条件，则控制蓝牙模块启动；用于接收蓝牙定位数据并将其作为定位信息发送至无线通信模块；用于在蓝牙模块发送完毕后控制蓝牙模块关闭；
蓝牙模块，用于在启动时扫描环境中的蓝牙信标，获取蓝牙定位数据并将其发送至主控模块；
所述主控模块与所述蓝牙模块连接。
作为第二种优化，所述定位触发模块包括运动传感器、按键电路和计时器中的至少一种。
作为第三种优化，所述无线通信模块是LoRa通信模块。
作为第四种优化，还包括充电模块，所述充电模块与所述电源模块连接。
作为第五种优化，存储模块，与所述主控模块连接，用于存储定位信息；
所述无线通信模块，用于在向服务器发送失败时返回通信中断信息至主控模块；
所述主控模块，用于在接收到通信中断信息时，将所述定位信息发送至存储模块。
作为第六种优化，所述主控模块，用于在无线通信模块和服务器建立连接时查找所述存储模块中是否存在未上传的定位信息，若存在则读取所述未上传的定位信息；用于将所述未上传的定位信息发送至无线通信模块；
所述无线通信模块，用于将所述未上传的定位信息发送至服务器。
另一方面，低功耗室内外定位系统，包括前述任一种低功耗室内外定位装置，还包括：
服务器，用于接收所述无线通信模块发来的定位信息，并根据所述定位信息计算出定位位置。
低功耗室内外定位系统，包括前述第五种优化的低功耗室内外定位装置，还包括服务器，用于在与无线通信模块建立通信连接时通过无线通信模块向所述主控模块发送定位信息查询请求；用于接收所述无线通信模块发来的定位信息，并根据所述定位信息计算出定位位置；
所述主控模块，用于在接收到定位信息查询请求时，查找所述存储模块中是否存在未上传的定位信息，若存在则读取所述未上传的定位信息；
所述无线通信模块，用于将所述未上传的定位信息发送至服务器。
作为优化，还包括与所述服务器通信连接的显示装置，所述显示装置用于显示所述定位位置。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、通过主控模块控制各模块供电，可最大限度保证设备处于低功耗模式，显著降低功耗，延长电池使用寿命；
2、通过WiFi模块实现室内定位，相对于GNSS定位，成本更低，室内定位精度更高；
3、通过在WiFi定位不能实现时采用蓝牙技术进行定位，有效弥补了WiFi定位的不足，不但进一步提高了定位精度，还提高了低功耗室内外定位装置使用的稳定性；
4、通过采用LoRa通信模块来实现无线通信，定位不依赖与GPS信号，无需安装SIM卡，不依赖于运营商基站通信，可有效降低成本；
5、通过存储模块保存装置离线时的定位信息，便于之后查询低功耗室内外定位装置离线时的轨迹记录。
附图说明
图1为本发明低功耗室内外定位装置的结构示意图。
其中，1、主控模块；2、定位触发模块；21、运动传感器；22、按键电路；23、计时器；3、WiFi模块；4、无线通信模块；5、电源模块；6、蓝牙模块；7、充电模块；8、存储模块；9、服务器；10、显示装置。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本发明的一个方面，如图1所示，低功耗室内外定位装置，包括：
定位触发模块，用于向主控模块发送定位触发信号；
WiFi模块，用于在启动时扫描环境中的WiFi信号，获取SSID信息和信号强度信息并将其作为定位信息发送至主控模块；
主控模块，用于接收定位触发信号并控制WiFi模块启动；用于接收所述定位信息，若扫描到的SSID数量和信号强度满足定位条件，则将所述定位信息发送到无线通信模块；用于在WiFi模块发送完毕后控制WiFi模块关闭；用于在无线通信模块发送完毕后控制无线通信模块关闭；
无线通信模块，用于将定位信息发送至服务器；
电源模块，用于为主控模块供电；
所述主控模块分别与定位触发模块、WiFi模块、无线通信模块以及电源模块连接。
其中，所述电源模块可采用锂电池。所述主控模块可以在接收到定位触发信号时或在发送定位信息前启动所述无线通信模块。所述服务器可通过定位信息(可包括SSID信息和信号强度信息)计算出本装置的位置，WiFi定位算法属于现有技术，在此不作赘述。
其中，在初始状态下，本装置中电源模块为主控模块供电，主控模块此时仅开启定位触发模块；当定位触发模块被触发后，向主控模块发送定位触发信号；主控模块在接收到定位触发信号后，启动WiFi模块采集定位信息并传回主控模块；主控模块判断是否满足定位条件，若满足则将定位信息通过无线通信模块发送至服务器；主控模块可在WiFi模块和无线通信模块完成工作后控制其关闭。
所述电源模块为主控模块供电，其他各模块由主控模块独立控制供电(即在使用时开启，使用结束后关闭)，这样可最大限度保证设备处于低功耗模式，可显著降低功耗，延长电池使用寿命。通过WiFi模块实现室内定位，相对于GNSS定位，成本更低，室内定位精度更高。
一种实施例中，如图1所示，所述主控模块，用于若扫描到的SSID数量和信号强度不满足定位条件，则控制蓝牙模块启动；用于接收蓝牙定位数据并将其作为定位信息发送至无线通信模块；用于在蓝牙模块发送完毕后控制蓝牙模块关闭；
蓝牙模块，用于在启动时扫描环境中的蓝牙信标，获取蓝牙定位数据并将其发送至主控模块；
所述主控模块与所述蓝牙模块连接。
其中，所述蓝牙模块可优选采用低功耗的蓝牙模块，如BLE模块。所述蓝牙定位数据可包括蓝牙信标的MAC地址及信号强度等数据。所述蓝牙模块作为WiFi模块定位的补充，可以在WiFi盲点区域预先布置蓝牙信标，并将蓝牙信标的MAC和位置信息预置到服务器，蓝牙信标可定时向外广播带有MAC信息的蓝牙信号。所述服务器可通过定位信息(可包括MAC地址及信号强度信息)计算出本装置的位置，蓝牙定位算法属于现有技术，在此不作赘述。
其中，在WiFi模块发送的定位信息不满足定位条件时，主控模块开启蓝牙模块；蓝牙模块扫描蓝牙信标获取定位信息并发送传回主控模块；主控模块接收到蓝牙定位数据后将其通过无线通信模块发送到服务器；主控模块可在蓝牙模块完成工作后控制其关闭。
本实施例通过在WiFi定位不能实现时采用蓝牙技术进行定位，有效弥补了WiFi定位的不足，不但进一步提高了定位精度，还提高了低功耗室内外定位装置使用的稳定性。
一种实施例中，如图1所示，所述定位触发模块包括运动传感器、按键电路和计时器中的至少一种。所述运动传感器、按键电路和计时器分别与所述主控模块连接。
其中，在装置运行时，所述运动传感器若检测到位置发生了移动，则向主控模块发送定位触发信号；所述按键电路若检测到按键按下，则向主控模块发送定位触发信号；所述计时器在计时到达预设时间间隔时，向主控模块发送定位触发信号。
一种实施例中，所述无线通信模块可以是LoRa通信模块。
其中，LoRa是一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术，具有远距离、低功耗、多节点、低成本的特性。考虑到现有的定位方案中GSM和NB-IoT通信依赖于运营商基站信号，存在着需要额外支付运营商费用，不利于控制成本的问题，本实施例中采用LoRa通信模块来实现无线通信，定位不依赖与GPS信号，无需安装SIM卡，不依赖于运营商基站通信，可有效降低成本。
一种实施例中，如图1所示，还包括充电模块，所述充电模块与所述电源模块连接。特别地，所述充电模块可包括直流充电模块和太阳能充电模块的至少一种。
其中，本实施例可同时兼具直流充电和太阳能充电两种方式，可有效解决设备经常充电的问题。
一种实施例中，如图1所示，还包括：
存储模块，与所述主控模块连接，用于存储定位信息；
所述无线通信模块，用于在向服务器发送失败时返回通信中断信息至主控模块；
所述主控模块，用于在接收到通信中断信息时，将所述定位信息发送至存储模块。
其中，所述定位信息包括与该定位信息关联的定位时间。
其中，在某些情况下，比如网络连接不稳定或连接失败时，本装置可能无法将定位信息正常上传至服务器。为了解决这个问题，本实施例中设置了存储模块，所述存储模块用于存储本装置离线(通信中断)时扫描到的WiFi和蓝牙数据，以便通信恢复后能够向服务器发送未及时上传的定位信息。本装置可主动向服务器发送所述未及时上传的定位信息，也可以在接收到服务器的请求后被动发送。本实施例可用于通过服务器查询低功耗室内外定位装置离线时的轨迹记录。
一种实施例中，所述主控模块，用于在无线通信模块和服务器建立连接时查找所述存储模块中是否存在未上传的定位信息，若存在则读取所述未上传的定位信息；用于将所述未上传的定位信息发送至无线通信模块；
无线通信模块，用于将所述未上传的定位信息发送至服务器。
其中，在无线通信模块与远程服务器建立连接时，主控模块控制存储模块查找是否存在未上传的定位信息，若存在则主控模块读取所述未上传的定位信息，并将其通过无线通信模块发送到远程服务器。本实施例通过在无线通信模块与服务器建立连接后自动查找装置离线时的定位信息并主动上传，可防止服务器上定位信息遗漏。
本发明的另一方面，如图1所示，低功耗室内外定位系统，包括前述任一种低功耗室内外定位装置，还包括：
服务器，用于接收所述无线通信模块发来的定位信息，并根据所述定位信息计算出定位位置。
一种实施例中，所述服务器，用于在与无线通信模块建立连接时通过无线通信模块向所述主控模块发送定位信息查询请求；
所述主控模块，用于在接收到定位信息查询请求时，查找所述存储模块中是否存在未上传的定位信息，若存在则读取所述未上传的定位信息；
所述无线通信模块，用于将所述未上传的定位信息发送至服务器。
其中，在服务器与无线通信模块建立连接时，可向主控模块发送定位信息查询请求。主控模块在接收到定位信息查询请求时，控制存储模块查找是否存在未上传的定位信息，若存在则读取所述未上传的定位信息，并将其通过无线通信模块发送到服务器。本实施例通过服务器在和无线通信模块建立连接时发送定位信息查询请求，让主控模块将低功耗室内外定位装置离线时保存的定位信息发送至服务器，让管理人员能够选择性地获取装置离线的定位轨迹记录，方便后续使用。
一种实施例中，低功耗室内外定位系统，还包括与所述服务器通信连接的显示装置，所述显示装置用于显示所述定位位置。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.低功耗室内外定位装置，其特征在于，包括：
定位触发模块，用于向主控模块发送定位触发信号；
WiFi模块，用于在启动时扫描环境中的WiFi信号，获取SSID信息和信号强度信息并将其作为定位信息发送至主控模块；
主控模块，用于接收定位触发信号并控制WiFi模块启动；用于接收所述定位信息，若扫描到的SSID数量和信号强度满足定位条件，则将所述定位信息发送到无线通信模块；用于在WiFi模块发送完毕后控制WiFi模块关闭；用于在无线通信模块发送完毕后控制无线通信模块关闭；
无线通信模块，用于将所述定位信息发送至服务器；
电源模块，用于为主控模块供电；
所述主控模块分别与定位触发模块、WiFi模块、无线通信模块以及电源模块连接。
2.根据权利要求1所述的低功耗室内外定位装置，其特征在于：
所述主控模块，用于若扫描到的SSID数量和信号强度不满足定位条件，则控制蓝牙模块启动；用于接收蓝牙定位数据并将其作为定位信息发送至无线通信模块；用于在蓝牙模块发送完毕后控制蓝牙模块关闭；
蓝牙模块，用于在启动时扫描环境中的蓝牙信标，获取蓝牙定位数据并将其发送至主控模块；
所述主控模块与所述蓝牙模块连接。
3.根据权利要求1所述的低功耗室内外定位装置，其特征在于：
所述定位触发模块包括运动传感器、按键电路和计时器中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的低功耗室内外定位装置，其特征在于：
所述无线通信模块是LoRa通信模块。
5.根据权利要求1所述的低功耗室内外定位装置，其特征在于：
还包括充电模块，所述充电模块与所述电源模块连接。
6.根据权利要求1所述的低功耗室内外定位装置，其特征在于，还包括：
存储模块，与所述主控模块连接，用于存储定位信息；
所述无线通信模块，用于在向服务器发送失败时返回通信中断信息至主控模块；
所述主控模块，用于在接收到通信中断信息时，将所述定位信息发送至存储模块。
7.根据权利要求6所述的低功耗室内外定位装置，其特征在于：
所述主控模块，用于在无线通信模块和服务器建立连接时查找所述存储模块中是否存在未上传的定位信息，若存在则读取所述未上传的定位信息；用于将所述未上传的定位信息发送至无线通信模块；
所述无线通信模块，用于将所述未上传的定位信息发送至服务器。
8.低功耗室内外定位系统，包括权利要求1-7任一项所述的低功耗室内外定位装置，其特征在于，还包括：
服务器，用于接收所述无线通信模块发来的定位信息，并根据所述定位信息计算出定位位置。
9.低功耗室内外定位系统，包括权利要求6所述的低功耗室内外定位装置，其特征在于：还包括服务器，用于在与无线通信模块建立通信连接时通过无线通信模块向所述主控模块发送定位信息查询请求；用于接收所述无线通信模块发来的定位信息，并根据所述定位信息计算出定位位置；
所述主控模块，用于在接收到定位信息查询请求时，查找所述存储模块中是否存在未上传的定位信息，若存在则读取所述未上传的定位信息；
所述无线通信模块，用于将所述未上传的定位信息发送至服务器。
10.根据权利要求8-9任一项所述的低功耗室内外定位系统，其特征在于：
还包括与所述服务器通信连接的显示装置，所述显示装置用于显示所述定位位置。
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