CN208623909U - 一种共享单车及其无线通信装置、无线通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于通信技术领域，提供了一种无线通信装置，包括主控单元，分别与所述主控单元相连接的窄带物联网通信单元、锁单元、输入单元和电源单元，所述电源单元还与其他单元相连接。本实用新型实施例提供的无线通信装置通过窄带物联网通信单元与外部系统进行交互，利用窄带物联网通信单元能耗低，海量连接和覆盖能力强的特点，解决了现有技术的共享单车的通信方案存在功耗过高导致电池寿命过短，通信信号穿透力弱的问题。

Description

一种共享单车及其无线通信装置、无线通信系统

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，尤其涉及一种共享单车及其无线通信装置、无线通信系统。

背景技术

目前共享单车使用GPRS方案进行通信，如采用3G或者4G通信模块，但是4G通信模块存在成本过高，功耗过高导致电池寿命不长，及终端连接数较少的问题。

而在现有的基于GPRS的通信系统中，普遍存在功耗大，信号穿透能力弱的问题。当共享单车位于地下室或地下车库时，很难对共享单车进行定位和跟外界进行通信，因此共享单车的信息在后台无法查到，给维护和保养带来很大的不便。

而现有共享单车的GPRS模块的实时在线平均电流：≤10mA/12V。以1000mAH的电池来计算，只能工作100小时。当电池电量耗尽时，共享单车无法再工作了。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种共享单车及其无线通信装置、无线通信系统，旨在解决现有技术中共享单车使用的通信方案存在功耗过高导致电池寿命过短，通信信号穿透力弱的问题。

本实用新型是这样实现的，一种无线通信装置，包括主控单元，分别与所述主控单元相连接的窄带物联网通信单元、锁单元、输入单元和电源单元，所述电源单元还与其他单元相连接；

所述电源单元，用于为所述无线通信装置中的各单元供电；

所述输入单元，用于接收输入数据，将所述输入数据发送给所述主控单元；

所述主控单元，用于将所述输入数据打包成符合所述窄带物联网通信单元的通信要求的数据包，将数据包利用安全验证密钥进行加密，将加密得到的加密数据包发送给所述窄带物联网通信单元；

所述窄带物联网通信单元，用于将所述加密数据包发送给外部控制系统；还用于接收所述外部控制系统发送的验证数据，将所述验证数据发送给所述主控单元；

所述主控单元，还用于将接收的验证数据与保存的验证数据进行比对，根据比对结果发送驱动指令给所述锁单元；

所述锁单元，用于根据所述驱动指令进行相应操作。

进一步地，所述无线通信装置还包括时钟单元；

所述时钟单元，分别与所述电源单元和所述主控单元相连接，用于将时间数据发送给所述主控单元，以使所述主控单元根据所述时间数据进行时间设置。

进一步地，所述时钟单元为具有断电保存的计时器。

进一步地，所述电源单元包括电池和电源管理模块；

所述电源管理模块，分别与所述电池和所述无线通信装置中的其他单元相连接，用于根据工作模式，控制所述电池向所述无线通信装置中的其他单元供电；

其中，所述工作模式包括正常模式、空闲模式和睡眠模式；

在正常模式下，所述电源管理模块控制所述电池向所述无线通信装置的其他所有单元供电；

在空闲模式下，所述电源管理模块控制所述电池向所述主控单元和所述窄带物联网通信单元供电；

在睡眠模式下，所述电源管理模块控制所述电池向所述窄带物联网通信单元供电。

进一步地，所述无线通信装置还包括存储单元；

所述存储单元，与所述主控单元相连接，用于保存所述主控单元发送的数据，并在接收到所述主控单元的数据请求指令后，发送对应的数据给所述主控单元。

进一步地，所述锁单元包括安全锁、声光报警模块、锁体检测模块和锁体驱动模块；

所述声光报警模块，用于在检测到所述锁单元遭到损坏时，发出声光报警信号；

所述锁体检测模块，与所述安全锁相连接，用于检测所述安全锁的使用状态，并将状态信息发送给所述主控单元；

所述锁体驱动模块，与所述安全锁相连接，用于根据所述驱动指令驱动所述安全锁进行开锁或者关锁操作。

进一步地，所述输入单元包括按键输入模块、二维码输入模块或条形码输入模块中的一个或多个。

进一步地，所述外部控制系统为云服务器。

本实用新型实施例还提供了一种无线通信系统，包括上述所述的无线通信装置和后台服务中心。

本实用新型实施例还提供了一种共享单车，包括上述所述的无线通信装置。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型实施例提供的一种无线通信装置，包括主控单元，分别与所述主控单元相连接的窄带物联网通信单元、锁单元、输入单元和电源单元，主控单元将输入单元发送的输入数据进行打包进行加密，将得到的加密数据包发送给窄带物联网通信单元，以通过窄带物联网通信单元发送给外部控制系统。本实用新型实施例提供的无线通信装置通过窄带物联网通信单元与外部系统进行交互，利用窄带物联网通信单元能耗低，海量连接和覆盖能力强的特点，解决了现有技术的共享单车的通信方案存在功耗过高导致电池寿命过短，通信信号穿透力弱的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种无线通信装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种无线通信装置的详细结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种无线通信系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型实施例提供给的一种无线通信装置，包括主控单元1，分别与主控单元1相连接的窄带物联网通信单元2、锁单元3、输入单元4和电源单元5，电源单元5还与其他单元相连接；

电源单元5，用于为所述无线通信装置中的各单元供电；

输入单元4，用于接收输入数据，将所述输入数据发送给主控单元1；

主控单元1，用于将所述输入数据打包成符合窄带物联网通信单元2的通信要求的数据包，将数据包利用安全验证密钥进行加密，将加密得到的加密数据包发送给窄带物联网通信单元2；

窄带物联网通信单元2，用于将所述加密数据包发送给外部控制系统；还用于接收所述外部控制系统发送的验证数据，将所述验证数据发送给主控单元1；

主控单元1，还用于将接收的验证数据与保存的验证数据进行比对，根据比对结果发送驱动指令给锁单元5；

锁单元5，用于根据所述驱动指令进行相应操作。

本实用新型实施例提供的无线通信装置通过窄带物联网通信单元2与外部控制系统进行交互，外部控制系统包括如进行云计算或者云处理的云平台、进行数据管理及数据监测的后台服务中心等。

本实施例中的窄带物联网通信单元2基于NB-IoT技术(Narrow Band Internet ofThings)，在该技术支持下，仅使用AA电池(5号电池)便可以工作十年，无需充电。同时，NB-IoT的覆盖能力强，NB-IoT比GPRS基站提升了20dB的增益，能覆盖到地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方。扩大共享单车应用范围。

基于蜂窝的NB-IoT的窄带物联网单元2只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，大大降低了部署成本。NB-IoT比LTE和GPRS基站提升了20dB的增益，能覆盖到地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方。

NB-IoT引入了eDRX省电技术和PSM省电模式，进一步降低了功耗，延长了电池使用时间。NB-IoT可以让设备时时在线，但是通过减少不必要的信令和在PSM状态时不接受寻呼信息来达到省电目的。在PSM模式下，终端仍旧注册在网，但信令不可达，从而使终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的。eDRX省电技术进一步延长终端在空闲模式下的睡眠周期，减少接收单元不必要的启动，相对于PSM，大幅度提升了下行可达性。

在图1示出的实施例的基础上，本实用新型还提供如图2所示的一种无线通信装置，该无线通信装置还包括：

时钟单元6，分别与电源单元5和主控单元1相连接，用于将时间数据发送给主控单元1，以使主控单元1根据所述时间数据进行时间设置；

存储单元7，与主控单元1相连接，用于保存主控单元1发送的数据，并在接收到主控单元1的数据请求指令后，发送对应的数据给主控单元1；

电源单元5包括电池501和电源管理模块502；

电源管理模块502，分别与电池501和所述无线通信装置中的其他单元相连接，用于根据工作模式，控制电池501向所述无线通信装置中的其他单元供电；

其中，所述工作模式包括正常模式、空闲模式和睡眠模式；

在正常模式下，电源管理模块502控制电池501向所述无线通信装置的其他所有单元供电；

在空闲模式下，电源管理模块502控制电池501向主控单元1和窄带物联网通信单元2供电；

在睡眠模式下，电源管理模块502控制电池501向窄带物联网通信单元2供电；

锁单元3包括安全锁301、声光报警模块302、锁体检测模块303和锁体驱动模块304；

声光报警模块302，用于在检测到锁单元3遭到损坏时，发出声光报警信号；

锁体检测模块303，与安全锁301相连接，用于检测安全锁301的使用状态，并将状态信息发送给主控单元1；

锁体驱动模块304，与安全锁301相连接，用于根据所述驱动指令驱动安全锁301进行开锁或者关锁操作；

输入单元4包括按键输入模块401、二维码输入模块402或条形码输入模块403中的一个或多个。

在本实施例中，电池为AA电池(即5号电池)，时钟单元7为具有断电保存的计时器。存储单元7根据主控单元1的需求进行更换。

具体地，在本实施例中，主控单元1可以使用低功耗芯片烧入相应的程序以实现相应的功能，电池由电源管理模块控制，根据电源管理模块的控制给该低功耗芯片以及其它电源供电。本实施例提供的无线通信装置的工作模式分为正常模式、空闲模式和睡眠模式，正常模式下电池给所有的单元供电，空闲模式下只给主控单元1和窄带物联网通信单元2供电，以保证主控单元1与窄带物联网通信单元2之间的通讯，睡眠模式下只给窄带物联网通信单元2供电，以保证窄带物联网通信单元2实时接收数据，主控单元1可以用窄带物联网通信单元2去唤醒，或是输入单元换醒，根据工作模式的设置，可以将本实施例提供的无线通信装置降低到功耗最低水平。

本实施例中，主控单元1实现无线通信装置的不同任务的控制机制，如接收输入单元4包括按键与二维码的输入指令进行分析及运算后发送到窄带物联网通信单元2，窄带物联网通信单元2将数据发送到云平台进行云运算后，窄带物联网通信单元2将云平台反馈的信息发送回主控单元1，再保存到存储单元7中，主控单元1只有接收到正确的信息才会进行解锁，以此保护产品的正常使用。

本实施例中的时钟单元6为一个独立运行的计时器，主控单元1启动后需要从这个计时器中读取时间，来设置系统时间。时钟单元RTC(Real-Time Clock)具有断电保存的特性，防止因为意外断电导致系统时间混乱，以此保护产品的正常使用。

本实施例中，锁单元3中的安全锁通过三方检测：声光报警模块、锁体检测模块和锁体驱动模块进行检测，用于对外部进行实时监测，防止无线通信装置遭到破坏，其中，声光报警模块，对报警响度和安装位置的特殊要求而设置。同时发出声、光两种警报信号；锁体检测模块包括死锁或外部损坏等检测，锁体驱动模块主要通过锁体电路进行驱动，用于对整个安全锁进行控制。

主控单元将解码后的数据按照NB-IoT技术的通信要求压缩与打包后，加入安全验证密钥发送至窄带物联网通信单元2，窄带物联网通信单元2将接收的数据包上发到云平台，云平台收到窄带物联网通信单元2的数据包后对数据包进行验证，解码获取有效数据后将数据推送到总的用户服务器中，再导入到用户终端。

本实施例中的外部控制系统为云平台，该云平台主要是构建起车与车的物联网数据，实现单车的智能化、自营化，智能锁的开发和生产，进入一步的整合数据到后端服务器进行管理控制。

本实用新型实施例提供的基于NB-IoT技术的共享单车的无线通信装置具有以下优点：

1、覆盖广，相比传统GSM，一个基站可以提供10倍的面积覆盖；

2、覆盖能力强，NB-IoT比GPRS基站提升了20dB的增益，能覆盖到地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方；

3、海量连接，200KHz的频率可以提供10万个联接；

4、低功耗，使用AA电池(5号电池)便可以工作十年，无需充电；

5、低成本，模组成本小于5美金。

图3示出了本实用新型实施例提供的一种无线通信系统，该系统包括图1或者图2示出的无线通信装置和后台服务中心。一个后台服务中心可以对应若干个无线通信装置，该后台服务中心可以同时与多个无线通信装置进行通信。

本实用新型实施例还提供了一种共享单车，该共享单车上装有图1或者图2所示的无线通信装置。

本实用新型提供的上述时实施例，软件方面可以通过物理层优化、新的节电特性、高层协议优化及操作系统优化实现，硬件实现低功耗可通过提升集成度、器件性能优化、架构优化等几种方式。最终的效果是，终端电池寿命理论状态将可以达到10年。在成本方面，相较于3G模组20美金成本，多模LTE IoT模组通过规模商用将使成本减半。目前NB-IoT芯片在—百万左右量产级别上，价格为5美元/个，在千万到亿量产级别上价格可以下降至1美元/个。同时，运营商模组补贴的政策也将大大降低产品价格，芯片和模组的成本在短期内会降低，从而替代传统的GSM、GPRS通讯模组场景，加速应用的落地。在信号覆盖方面，NB-IoT覆盖半径约是GSM/LTE的4倍，eMTC覆盖半径约是GSM/LTE的3倍。同时可以提供海量终端连接，eMTC/NB-IoT经过优化，基本可以达到5万连接数/小区。

在上述实施例中，图1和图2仅示出出了电源单元5与主控单元1的连接关系，但是在本领域技术人员的理解中，应该能够根据实际需要或者实际使用的器件，实现各器件与电源单元之间的连接，以从电源单元中获取相应的电源，进行正常工作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线通信装置，其特征在于，包括主控单元，分别与所述主控单元相连接的窄带物联网通信单元、锁单元、输入单元和电源单元，所述电源单元还与其他单元相连接；

所述电源单元，用于为所述无线通信装置中的各单元供电；

所述输入单元，用于接收输入数据，将所述输入数据发送给所述主控单元；

所述主控单元，用于将所述输入数据打包成符合所述窄带物联网通信单元的通信要求的数据包，将数据包利用安全验证密钥进行加密，将加密得到的加密数据包发送给所述窄带物联网通信单元；

所述窄带物联网通信单元，用于将所述加密数据包发送给外部控制系统；还用于接收所述外部控制系统发送的验证数据，将所述验证数据发送给所述主控单元；

所述主控单元，还用于将接收的验证数据与保存的验证数据进行比对，根据比对结果发送驱动指令给所述锁单元；

所述锁单元，用于根据所述驱动指令进行相应操作。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述无线通信装置还包括时钟单元；

所述时钟单元，分别与所述电源单元和所述主控单元相连接，用于将时间数据发送给所述主控单元，以使所述主控单元根据所述时间数据进行时间设置。

3.根据权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于，所述时钟单元为具有断电保存的计时器。

4.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述电源单元包括电池和电源管理模块；

所述电源管理模块，分别与所述电池和所述无线通信装置中的其他单元相连接，用于根据工作模式，控制所述电池向所述无线通信装置中的其他单元供电；

其中，所述工作模式包括正常模式、空闲模式和睡眠模式；

在正常模式下，所述电源管理模块控制所述电池向所述无线通信装置的其他所有单元供电；

在空闲模式下，所述电源管理模块控制所述电池向所述主控单元和所述窄带物联网通信单元供电；

在睡眠模式下，所述电源管理模块控制所述电池向所述窄带物联网通信单元供电。

5.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述无线通信装置还包括存储单元；

所述存储单元，与所述主控单元相连接，用于保存所述主控单元发送的数据，并在接收到所述主控单元的数据请求指令后，发送对应的数据给所述主控单元。

6.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述锁单元包括安全锁、声光报警模块、锁体检测模块和锁体驱动模块；

所述声光报警模块，用于在检测到所述锁单元遭到损坏时，发出声光报警信号；

所述锁体检测模块，与所述安全锁相连接，用于检测所述安全锁的使用状态，并将状态信息发送给所述主控单元；

所述锁体驱动模块，与所述安全锁相连接，用于根据所述驱动指令驱动所述安全锁进行开锁或者关锁操作。

7.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述输入单元包括按键输入模块、二维码输入模块或条形码输入模块中的一个或多个。

8.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述外部控制系统为云服务器。

9.一种无线通信系统，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的无线通信装置和后台服务中心。

10.一种共享单车，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的无线通信装置。