CN208657087U

CN208657087U - 基于移动网络与lpwan通信的无线呼救系统

Info

Publication number: CN208657087U
Application number: CN201821526315.XU
Authority: CN
Inventors: 李隆; 毕显婷; 卢月亮
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2019-03-26
Anticipated expiration: 2028-09-19

Abstract

基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统，属于无线通信技术领域，解决了现有的无线呼救系统因通过移动网络实现对外通信而无法工作在移动网络未覆盖区域的问题。本实用新型所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统包括固定端设备和多个移动端设备，固定端设备设置在移动网络覆盖区域内，移动端设备由活动人员随身携带。多个移动端设备的LPWAN模块与固定端设备的LPWAN模块构成LPWAN网络，LPWAN网络通过固定端设备的移动网络模块接入移动网络，进而实现呼救信号在LPWAN网络内的传播以及通过移动网络的对外发送。

Description

基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统

技术领域

本实用新型涉及一种无线呼救系统，属于无线通信技术领域。

背景技术

近年来，随着移动通信技术的不断发展与进步，我国移动通信基站的数量越来越多，移动网络的覆盖面积也越来越大，这极大程度上保证了人们在日常生活与工作中的正常通信。然而，对于边远山区、沙漠戈壁和森林等地区来说，这些地区的地形复杂，不利于移动通信基站的搭建，移动通信基站覆盖密度低，很难实现移动网络的全面覆盖。

对于经常活动在野外的人员，例如野外工作者和户外爱好者，很可能会遇到身陷险境或者缺少食物和饮水的状况，在这些危险状况下，野外活动人员的生命安全将受到极大的威胁。因此，现有的野外活动人员通常会随身携带无线呼救系统，以在其处于危险状况时对外求救。然而，由于现有的无线呼救系统均基于移动网络实现对外通信，这些无线呼救系统在移动网络未覆盖区域将无法正常工作。

实用新型内容

本实用新型为解决现有的无线呼救系统因通过移动网络实现对外通信而无法工作在移动网络未覆盖区域的问题，提出了一种基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统。

本实用新型所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统包括固定端设备和多个移动端设备；

固定端设备设置在移动网络覆盖区域内，包括第一控制模块、人员位置信息存储模块、移动网络模块和LPWAN模块；

移动端设备由活动在移动网络覆盖区域外的人员随身携带，包括第二控制模块、导航定位模块和LPWAN模块；

对于移动端设备：

导航定位模块的移动端设备携带人员位置信息输出端与第二控制模块的移动端设备携带人员位置信息输入端相连，第二控制模块的编码后移动端设备携带人员位置信息输出端和第一呼救信号输出端分别与LPWAN模块的编码后移动端设备携带人员位置信息输入端和第一呼救信号输入端相连；

对于固定端设备：LPWAN模块的编码后移动端设备携带人员位置信息输入/输出端和第一呼救信号输出端分别与第一控制模块的编码后移动端设备携带人员位置信息输入/输出端和第一呼救信号输入端相连，第一控制模块的第二呼救信号输出端和第三呼救信号输出端分别与LPWAN模块的第二呼救信号输入端和第三呼救信号输入端相连；

人员位置信息存储模块用于储存第一控制模块转发来的编码后移动端设备携带人员位置信息，人员位置信息存储模块与第一控制模块双向通信；

编码后移动端设备携带人员位置信息为携带有移动端设备编号的移动端设备携带人员位置信息；

多个移动端设备的LPWAN模块与固定端设备的LPWAN模块构成LPWAN网络，该LPWAN网络依次经第一控制模块和移动网络模块接入移动网络；

救援后台接入移动网络。

每个移动端设备均设置有相应的编号；

对于每个移动端设备：

导航定位模块用于实时获取移动端设备携带人员的位置信息，并将该位置信息发送至第二控制模块；

第二控制模块用于根据移动端设备的编号对其接收到的移动端设备携带人员位置信息进行编码，并按照预定的频率将编码后的移动端设备携带人员位置信息经LPWAN网络发送至第一控制模块，还用于根据外部输入的呼救启动信号，经LPWAN网络向第一控制模块发送第一呼救信号和编码后的移动端设备携带人员实时位置信息；

第一控制模块用于在未接收到第一呼救信号时，将其接收到的编码后的移动端设备携带人员位置信息转存至人员位置信息存储模块，还用于在接收到第一呼救信号时，经移动网络向救援后台发送第二呼救信号以及转发编码后的移动端设备携带人员实时位置信息，还用于在未接收到第一呼救信号且预定时间内未收到编码后的移动端设备携带人员位置信息的情况下，经移动网络向救援后台发送第三呼救信号和最近一次接收到的编码后的移动端设备携带人员位置信息。

作为优选的是，移动网络模块为GPRS模块。

作为优选的是，LPWAN模块为LoRa模块。

作为优选的是，移动端设备还包括电源模块、超声波驱兽模块和高压模块；

电源模块用于为第二控制模块、导航定位模块、LPWAN模块、超声波驱兽模块和高压模块供电。

作为优选的是，移动端设备还包括电源控制模块；

第二控制模块用于根据外部输入的高耗电模块供电信号，通过电源控制模块控制电源模块为超声波驱兽模块和高压模块供电。

作为优选的是，移动端设备还包括扬声模块和显示模块；

第二控制模块还用于根据外部输入的高耗电模块供电信号，经LPWAN网络向第一控制模块和其他移动端设备的第二控制模块发送第四呼救信号和编码后的移动端设备携带人员实时位置信息；

第一控制模块用于根据接收到的第四呼救信号，经移动网络向救援后台发送第五呼救信号以及转发编码后的移动端设备携带人员实时位置信息；

扬声模块用于根据其接收到的第四呼救信号，发出呼救语音；

显示模块用于显示其接收到的编码后的移动端设备携带人员实时位置信息所对应的位置。

作为优选的是，所述无线呼救系统还包括中继设备，中继设备设置在移动网络覆盖区域内的预定位置或者移动网络覆盖区域外的预定位置，多个移动端设备的LPWAN模块经中继设备与固定端设备的LPWAN模块组网；

或者，所述无线呼救系统还包括第一中继设备和第二中继设备，两者分别设置在移动网络覆盖区域内的预定位置和移动网络覆盖区域外的预定位置，多个移动端设备的LPWAN模块依次经第二中继设备和第一中继设备与固定端设备的LPWAN模块组网。

作为优选的是，第一控制模块的控制器是高性能控制芯片，第二控制模块的控制器是低功耗的控制芯片。

作为优选的是，GPRS模块是GSM/GPRS模块。

作为优选的是，导航定位模块是兼容GPS、北斗、格洛纳斯导航定位功能的模块。

作为优选的是，LoRa模块为带功率放大传输距离远的窄带LoRa模块。

本实用新型采用移动网络与LPWAN融合的通信方式以解决现有的无线呼救系统因通过移动网络实现对外通信而无法工作在移动网络未覆盖区域的问题，为移动网络覆盖区域以外一定范围内或者存在移动网络盲区的区域内的活动人员提供了一种基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统。

本实用新型所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统，固定端设备设置在移动网络覆盖区域内，移动端设备由活动人员随身携带。多个移动端设备与固定端设备构成LPWAN网络，LPWAN网络还经固定端设备接入移动网络。

移动端设备按照预定的频率将编码后的移动端设备携带人员位置信息发送至固定端设备。

当移动端设备携带人员遇险时，移动端设备携带人员通过移动端设备向固定端设备发送第一呼救信号和编码后的移动端设备携带人员实时位置信息，固定端设备向救援后台发送第二呼救信号以及转发编码后的移动端设备携带人员实时位置信息。

当移动端设备携带人员走得过远，导致其携带的移动端设备会脱离LPWAN网络时，会发生固定端设备未接收到第一呼救信号且在预定时间内未收到编码后的移动端设备携带人员位置信息的情况，在这种情况下，固定端设备向救援后台发送第三呼救信号和最近一次接收到的编码后的移动端设备携带人员位置信息。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统进行更详细的描述，其中：

图1为实施例所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统的组网图；

图2为实施例提及的移动端设备的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统作进一步说明。

实施例：下面结合图1和图2详细地说明本实施例。

本实施例所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统包括固定端设备和多个移动端设备；

对于移动端设备：

救援后台接入移动网络。

本实施例中第一控制模块的控制器是英飞凌公司生产的高性能控制芯片XMC4500。

本实施例中第二控制模块的控制器是德州仪器公司生产的低功耗的控制芯片MSP430F5529。

本实施例的移动网络模块为国产GSM/GPRS模块A9G，通过异步串行接口与第一控制模块的控制器XMC4500连接。

本实施例的LPWAN模块为国产LoRa模块ZM470SX，通过SPI同步串行接口与第二控制模块的控制器MSP430F5529连接。

本实施例的移动端设备还包括电源模块、超声波驱兽模块和高压模块；

电源模块用于为第二控制模块、导航定位模块、LPWAN模块、超声波驱兽模块和高压模块供电；

高压模块用于对外发出高压脉冲。

本实施例的导航定位模块是兼容GPS、北斗、格洛纳斯导航定位功能的国产模块GYGPSV3-M8N，通过异步串口与第二控制模块的控制器MSP430F5529连接。

本实施例的超声波驱兽模块和高压模块的启动信号由第二控制模块提供。

本实施例的移动端设备还包括电源控制模块；

本实施例的移动端设备还包括扬声模块和显示模块；

本实施例中移动端设备的扬声显示模块为可视角度大、节省电能、能够正常工作在低温环境下的OLED显示模块，其通过SPI同步串行接口与第二控制模块连接。

当移动端设备携带人员遇到攻击威胁时，移动端设备携带人员通过超声波驱兽模块或高压模块进行自卫。这种情形下，移动端设备携带人员可能因紧张而忘记或者根本没有时间来通过移动端设备向固定端设备发送第一呼救信号。因此，在超声波驱兽模块或高压模块时，移动端设备会自动向固定端设备和其他移动端设备发送第四呼救信号和编码后的移动端设备携带人员实时位置信息，以期救援后台与同伴的营救。

另一方面，超声波驱兽模块和高压模块的耗电量较高，这导致当超声波驱兽模块或高压模块开始工作后，移动端设备的续航时间急剧缩短。因此，只有当第二控制模块接收到的外部输入的高耗电模块供电信号时，电源模块才会为超声波驱兽模块和高压模块供电。如此设置，能够防止移动端设备携带人员误触到超声波驱兽模块和高压模块的启动按钮而导致移动端设备迅速失电。

本实施例所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统还包括第一中继设备和第二中继设备，两者分别设置在移动网络覆盖区域内的预定位置和移动网络覆盖区域外的预定位置，多个移动端设备的LPWAN模块依次经第二中继设备和第一中继设备与固定端设备的LPWAN模块组网。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims

1.基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统，其特征在于，所述无线呼救系统包括固定端设备和多个移动端设备；

对于移动端设备：

救援后台接入移动网络。

2.如权利要求1所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统，其特征在于，移动网络模块为GPRS模块。

3.如权利要求2所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统，其特征在于，LPWAN模块为LoRa模块。

4.如权利要求3所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统，其特征在于，移动端设备还包括电源模块、超声波驱兽模块和高压模块；

5.如权利要求4所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统，其特征在于，移动端设备还包括电源控制模块；

6.如权利要求5所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统，其特征在于，移动端设备还包括扬声模块和显示模块；

7.如权利要求6所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统，其特征在于，所述无线呼救系统还包括中继设备，中继设备设置在移动网络覆盖区域内的预定位置或者移动网络覆盖区域外的预定位置，多个移动端设备的LPWAN模块经中继设备与固定端设备的LPWAN模块组网；

8.如权利要求7所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统，其特征在于，第一控制模块的控制器是高性能控制芯片，第二控制模块的控制器是低功耗的控制芯片。

9.如权利要求8所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统，其特征在于，GPRS模块是GSM/GPRS 模块，导航定位模块是兼容GPS、北斗、格洛纳斯导航定位功能的模块。

10.如权利要求9所述的基于移动网络与LPWAN通信的无线呼救系统，其特征在于，LoRa模块为带功率放大的窄带LoRa模块。