CN208956340U - 野外通讯基站 - Google Patents
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Abstract
一种野外通讯基站，包括：STM32主控模块、LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB‑IoT模块和电源管理模块；其中STM32主控模块完成信息处理、传输及控制各模块工作；LoRa无线通讯模块与野外通讯终端无线数据连接；双星定位模块与导航卫星数据连接；NB‑IoT模块与云端服务器数据连接。本实用新型采用LORA无线通讯以降低能耗；野外通讯基站和云端的通讯采用NBIOT技术，降低了成本；而通过LoRa自身的定位技术，可利用野外通讯基站来实现定位，不需要GPS或北斗的芯片，可以实现低功耗、长续航，配合通讯基站内的双星定位模块提供的绝对位置，就可以计算出野外通讯终端的绝对位置从而实现定位。
Description
技术领域
本实用新型涉及野外通讯设备的技术领域，具体说是一种基于LoRa通讯和NB-IoT通讯的低功耗的野外通讯基站。
背景技术
野外的无线通讯通常需要野外通讯基站和野外通讯终端相互配合来实现。现有的野外通信终端，例如手机、智能手表等，在野外一般采用2G\3G\4G LTE等无线通讯的方式来进行信息传输或者语音通话，这种终端通讯方式需要使用电信服务提供商的基站，野外通信终端需要和电信基站进行数据通讯，功耗高，待机时间短；另一方面，野外分布的电信基站的使用需要较高的费用成本，如果是物联网的应用，节点多、广覆盖，这样成本会更高。
另外，野外通讯终端的定位技术在野外山区一般采用GPS或者北斗定位，这两种技术所需功耗太高，而野外使用的设备以轻便为主，不会有太大的电池储备，致使野外通讯终端的实际续航时间较短，而且在山区环境中传统的GPS或北斗定位方式受环境限制也很明显，往往会出现定位偏移的情况，容易给野外通讯终端的使用者带来影响甚至危险。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种野外通讯基站。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
本实用新型的野外通讯基站，包括：STM32主控模块、LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB-IoT模块和电源管理模块；其中STM32主控模块分别与LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB-IoT模块、电源管理模块相连接，其完成信息处理、传输及控制各模块工作；电源管理模块为上述STM32主控模块、LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB-IoT 模块供电；LoRa无线通讯模块与野外通讯终端无线数据连接；双星定位模块与导航卫星数据连接，接收该野外通讯基站的位置信息；NB-IoT模块与云端服务器数据连接。
本实用新型还可以采用以下技术措施：
所述的STM32主控模块为ST公司的STM32L053R8T6芯片。
所述的LoRa无线通讯模块为semtech公司的SX1278芯片。
所述的双星定位模块为MTK公司的MT3333芯片。
所述的NB-IoT模块为上海移远通信技术的BC95模组，该模组采用海思的Boudica120芯片。
所述的电源管理模块中又包括铅酸电池充放电控制器、光伏太阳能充电控制器和风机充电控制器，分别与免维护铅酸电池、太阳能电池板和风力发电机相连接；野外通讯基站由免维护铅酸电池、太阳能电池板和风力发电机协同供电。
所述的上述SX1278芯片与STM32L053R8T6芯片通过SPI接口相连接，MT3333芯片的RXD、TXD引脚通过串口对应与STM32L053R8T6芯片的TXD、RXD引脚相连， Boudica 120芯片的RXD、TXD引脚通过串口对应与STM32L053R8T6芯片的TXD、RXD 引脚相连。
所述的电源管理模块中设置电压值输出端，电压值输出端的输出值即为电源管理模块采集到的免维护铅酸电池的电压值，电压值输出端与STM32L053R8T6芯片的ADC引脚相连。
LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB-IoT模块分别与不同天线对应连接。
本实用新型具有的优点和积极效果是:
本实用新型的野外通讯基站通过LORA无线通讯模块与野外通讯终端无线数据连接并进行信息交换，而野外通讯基站通过NB-IoT通讯模块与设置在远端的云端服务器之间数据连接，各野外通讯终端通过LORA无线通讯的RSSI定位技术利用野外通讯基站来实现定位，不需要GPS或北斗的芯片，从而实现低功耗和长续航，同时由于野外通讯基站本身通过双星定位模块能够获知其位置，所以也可以根据野外通讯终端相对于野外通讯基站的位置得到准确的绝对位置，从而实现野外通讯终端的定位。野外通讯终端与野外通讯基站之间通过 LoRa进行通讯，可以降低终端设备的功耗以提高续航，而与云端服务器间通过NB-IoT技术，则可在充分利用现有资源的基础上降低成本。而由于终端到基站间、基站到云端服务器间的通讯都是双向的，所以能够实现终端对云端服务器之间端对端的控制。另外，由于野外通讯基站受到实际环境和条件的限制往往不能采用市电进行供电，所以通过电源管理模块能够管理太阳能电池板和风力发电机为免维护铅酸电池充电，具有长时间小电流充电、长时间小电流放电、使用寿命长等特点。
附图说明
图1为本实用新型的野外通讯基站的架构示意图；
图2为本实用新型的野外通讯基站的结构示意图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。
如图1、图2所示，本实用新型的野外通讯基站，包括：STM32主控模块、LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB-IoT模块和电源管理模块；其中STM32主控模块分别与 LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB-IoT模块、电源管理模块相连接，其完成信息处理、传输及控制各模块工作；电源管理模块为上述STM32主控模块、LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB-IoT模块供电；LoRa无线通讯模块与野外通讯终端无线数据连接；双星定位模块与导航卫星数据连接，接收该野外通讯基站的位置信息；NB-IoT模块与云端服务器数据连接。
STM32主控模块为ST公司的STM32L053R8T6芯片。STM32L053R8T6芯片具有优异的低功耗性能，并且内置64Kbyte flash空间和8Kbyte RAM空间，满足方案对存储空间的需求，接口方面有2路I2C、2路SPI、3路串口，并且还有ADC、DAC，以满足设计需要。
LoRa无线通讯模块为semtech公司的SX1278芯片。在空旷地带，一个LoRa无线通讯基站的覆盖范围可以达到8-10Km半径的范围，即使在城市范围内，也可以达到3Km半径的范围内，链路预算可以达到148db，所以LoRa无线通讯能够很好地满足野外与通讯终端间的数据通讯需要。
双星定位模块为MTK公司的MT3333芯片。该芯片支持多种不同的卫星导航定位通信，本实施例中选用GPS L1导航系统和中国的北斗导航系统，通过两种不同的定位卫星的应用，相互矫正、形成互补，以满足精确定位的需求。野外通讯基站的定位为绝对定位，而野外通讯终端与野外通讯基站通过LoRa通讯实现的RSSI定位为相对定位，通过两种定位方式的结合，可以得到每个野外通讯终端的绝对位置。
NB-IoT模块为上海移远通信技术的BC95模组，该模组采用海思的Boudica 120芯片。该模组具有高性能、低功耗的特点，野外通讯基站通过NB-IoT模块，将人员的定位信息、身体健康数据、求救信息等上传至云端服务器，而云端也可以下发一些广播、或指定信息等。
电源管理模块中又包括铅酸电池充放电控制器、光伏太阳能充电控制器和风机充电控制器，分别与免维护铅酸电池、太阳能电池板和风力发电机相连接，通过管理免维护铅酸电池的充放电以提供保护以及延长电池使用寿命；野外通讯基站由免维护铅酸电池、太阳能电池板和风力发电机协同供电。
上述SX1278芯片与STM32L053R8T6芯片通过SPI接口相连接，MT3333芯片的 RXD、TXD引脚通过串口对应与STM32L053R8T6芯片的TXD、RXD引脚相连，Boudica 120芯片的RXD、TXD引脚通过串口对应与STM32L053R8T6芯片的TXD、RXD引脚相连。
电源管理模块中设置电压值输出端，电压值输出端的输出值即为电源管理模块采集到的免维护铅酸电池的电压值，电压值输出端与STM32L053R8T6芯片的ADC引脚相连。
电源管理模块上设置VCC即电源电压接口、GND即接地接口，通过上述接口为各模块连接供电。
LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB-IoT模块分别与不同天线对应连接，从而实现与野外通讯终端、定位卫星和云端服务器间的数据连接和信息交换。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种野外通讯基站，其特征在于，包括：STM32主控模块、LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB-IoT模块和电源管理模块；其中STM32主控模块分别与LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB-IoT模块、电源管理模块相连接，其完成信息处理、传输及控制各模块工作；电源管理模块为上述STM32主控模块、LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB-IoT模块供电；LoRa无线通讯模块与野外通讯终端无线数据连接；双星定位模块与导航卫星数据连接，接收该野外通讯基站的位置信息；NB-IoT模块与云端服务器数据连接。
2.根据权利要求1所述的野外通讯基站，其特征在于：STM32主控模块为ST公司的STM32L053R8T6芯片。
3.根据权利要求2所述的野外通讯基站，其特征在于：LoRa无线通讯模块为semtech公司的SX1278芯片。
4.根据权利要求3所述的野外通讯基站，其特征在于：双星定位模块为MTK公司的MT3333芯片。
5.根据权利要求4所述的野外通讯基站，其特征在于：NB-IoT模块为上海移远通信技术的BC95模组，该模组采用海思的Boudica 120芯片。
6.根据权利要求1或5所述的野外通讯基站，其特征在于：电源管理模块中又包括铅酸电池充放电控制器、光伏太阳能充电控制器和风机充电控制器，分别与免维护铅酸电池、太阳能电池板和风力发电机相连接；野外通讯基站由免维护铅酸电池、太阳能电池板和风力发电机协同供电。
7.根据权利要求3所述的野外通讯基站，其特征在于：上述SX1278芯片与STM32L053R8T6芯片通过SPI接口相连接，MT3333芯片的RXD、TXD引脚通过串口对应与STM32L053R8T6芯片的TXD、RXD引脚相连，Boudica 120芯片的RXD、TXD引脚通过串口对应与STM32L053R8T6芯片的TXD、RXD引脚相连。
8.根据权利要求7所述的野外通讯基站，其特征在于：电源管理模块中设置电压值输出端，电压值输出端的输出值即为电源管理模块采集到的免维护铅酸电池的电压值，电压值输出端与STM32L053R8T6芯片的ADC引脚相连。
9.根据权利要求1或8所述的野外通讯基站，其特征在于：LoRa无线通讯模块、双星定位模块、NB-IoT模块分别与不同天线对应连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110361764A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-22 | 佛山科学技术学院 | 一种低功耗定位器及定位手环 |
| CN116208918A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-06-02 | 涂宇恒 | 一种野外作业信息终端及野外作业指挥系统 |
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| CN116208918A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-06-02 | 涂宇恒 | 一种野外作业信息终端及野外作业指挥系统 |
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