CN216900938U - 一种基于NB-IoT和AGPS技术的移动追踪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于NB‑IoT和AGPS技术的移动追踪装置，包括通信单元和定位单元，所述通信单元与通信天线相连，所述定位单元与定位天线相连，所述通信单元和所述定位单元均与电源管理及控制单元相连，所述电源管理及控制单元与电池连接。本实用新型对比现有的追踪装置功耗约为五分之一，成本约为三分之二，且具备室内条件下的定位功能，且现有的追踪装置为提高电池使用时间，要求使用者手动开关电源，使用受局限，本实用新型实现了低功耗长使用时间（200天以上）和小巧轻便的目标。

Description

一种基于NB-IoT和AGPS技术的移动追踪装置

技术领域

本实用新型涉及电力行业移动设备技术领域，具体涉及一种基于NB-IoT和AGPS技术的移动追踪装置。

背景技术

随着智能电网的发展，大批移动设备得到应用，使得生产更高效，服务更优质。同时也带来了移动设备的管理问题，就是经常“找不到设备了”。在已有的资产管理信息系统中，首先会对设备的领用人做设备与人员的绑定，同时对较高价值的设备会安装定位和识别标志，如二维码、RFID、GPS/北斗芯片等。这基本上解决了设备与责任人的关系，而且全球卫星定位系统（GNSS）的应用，也能很方便的定位设备的位置。但是一旦设备被放置在室内环境，设备关机断电后，就无法使用GNSS找到了。

以布控球设备为例，布控球是一种便于携带，可以快速部署的视频采集设备，为适应室外工作条件，该设备坚固耐用、防水防尘、自带4G无线通信功能，每套设备售价都在万元以上。布控球主要用于工地监管、应急指挥等工作场景。设备几乎每天换一个部署地点，经常因为工作节奏太快，无法按每天领用、使用、归还入库、再领用这样的规范操作，几经转手后，设备很可能被临时放于某处，找不到了。此时的布控球也许被人代为放置在某个工地的库房，因为设备已经断电，其自带的GPS/北斗芯片无法工作，一旦领用人和最后一个经手人之间信息链断了，这台设备就失踪了。

对于这种高价值设备，失踪的后果不但是经济损失，也会影响到业务工作的正常开展。因此产生了一个对设备追踪的需求，该需求面临着几个需要克服的难点：

1.追踪装置必须体积小巧，最好能放进设备内部，不能影响设备整体的外观和三防性能；

2.追踪装置功耗要足够小，不论是自带电池还是利用原来设备的电池，都要能保持数天乃至数十天的工作需要；

3.追踪装置必须要有无线通信功能，能够在需要的时候把设备所在的位置上报到后台的设备管理系统中；

4.追踪装置必须要有定位功能，即使是在室内环境下，也要达到一定的定位精度，实际工作中如果能有100米的定位精度，就可以比较准确的找到；

5.追踪装置要能自动进入工作状态，如果需要靠人为切换，仍然会是一个隐患。

6.追踪装置成本不能高。

发明内容

为解决上述背景技术的问题，本实用新型提供了一种基于NB-IoT和AGPS技术的移动追踪装置。

本实用新型的具体技术方案为：一种基于NB-IoT和AGPS技术的移动追踪装置，包括包括通信单元和定位单元，所述通信单元与通信天线相连，所述定位单元与定位天线相连，所述通信单元和所述定位单元均与电源管理及控制单元相连，所述电源管理及控制单元与电池连接。

进一步地，所述通讯单元和定位单元选用移远的BC20模块，一片集成了NB-IoT通信和GPS/北斗定位，可以实现AGPS的模块，具有体积小（18.7mm*16mm），功耗低（休眠只有3.7uA），环境适应强（工作温度：-35°C ~ +75°C ）的特点。

进一步地，所述电源管理及控制单元包括单片机和微机电三轴加速度计，单片机选用STM32F103，微机电三轴加速度计选用LIS3DHTR。根据加速度计检测到的振动判断被追踪设备的使用状态，有明显振动时表示该设备有位置变化的可能，装置因此提高定位数据的采集和上报频率；当振动很小时说明被追踪设备处于固定位置运行或存放状态，装置会降低位置采集和上报频率。同时单片机对采集的位置信息做比对，判断位置变化很小时将只采集暂不上报。该单元最大的功能就是通过减少各单元的工作时间，尽可能降低功耗。

本实用新型对比现有的追踪装置功耗约为五分之一，成本约为三分之二，且具备室内条件下的定位功能，且现有的追踪装置为提高电池使用时间，要求使用者手动开关电源，使用受局限，本实用新型实现了低功耗长使用时间（200天以上）和小巧轻便的目标。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型发送位置信息表格。

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。

如图1所示，为本实用新型结构框图，一种基于NB-IoT和AGPS技术的移动追踪装置，包括通信单元和定位单元，所述通讯单元和定位单元选用移远的BC20模块，所述通信单元与通信天线相连，所述定位单元与定位天线相连，所述通信单元和所述定位单元均与电源管理及控制单元相连，所述电源管理及控制单元包括单片机和微机电三轴加速度计，所述单片机选用STM32F103，所述微机电三轴加速度计选用LIS3DHTR，所述电源管理及控制单元与电池连接，所述电池采用纽扣电池，选择CR2450纽扣电池。

本实用新型的目的是使装置全自动运行，且电池供电能够保证半年以上的使用时间，电池可更换。针对设备追踪的现实需求和上述背景技术中需要克服的6个难点，进行以下方面的选取。

无线通信方式的选择，选用我国覆盖广泛的公网无线通信是最好的方法，由于要传输的定位数据对传输码率的要求不高，为了最大程度的降低功耗，选择NB-IoT作为无线通信方式。NB-IoT相较2G、3G、4G的无线通信模块不但功耗低，而且接收灵敏度高，可以提高20dB，这样，即使设备即使放置在地下室这样的公网信号比较差的位置，仍然能够保证有效的通信。

定位数据选择AGPS技术实现室内和室外的定位数据采集，A-GPS（Assisted GPS）即辅助GPS技术，是结合 GSM/ GPRS与传统卫星定位，利用基地台代送辅助卫星信息，以缩减 GPS芯片获取卫星信号的延迟时间，受遮盖的室内也能借基地台讯号弥补，减轻 GPS芯片对卫星的依赖度。和纯GPS、基地台三角定位比较，AGPS能提供范围更广、更省电、速度更快的定位服务，理想误差范围在10米以内。

电池方面采用纽扣电池供电。普通直流3v，CR2450纽扣电池的容量约为600mAH，可以根据需要放一颗或两颗。

通讯单元和定位单元选用移远的BC20模块，这是一片集成了NB-IoT通信，GPS/北斗定位可以实现AGPS的模块。具有体积小（18.7mm*16mm），功耗低（休眠只有3.7uA），环境适应强（工作温度：-35°C~+75°C）的特点。该模块普遍应用于共享单车的定位信息采集和通信上。

电池管理及控制单元高性能低功耗单片机（STM32F103）、微机电三轴加速度计（LIS3DHTR）组成。其功能是根据加速度计检测到的振动判断被追踪设备的使用状态，有明显振动时表示该设备有位置变化的可能，装置因此提高定位数据的采集和上报频率；当振动很小时说明被追踪设备处于固定位置运行或存放状态，装置会降低位置采集和上报频率。同时单片机对采集的位置信息做比对，判断位置变化很小时将只采集暂不上报。该单元最大的功能就是通过减少各单元的工作时间，尽可能降低功耗。

利用振动传感器实现追踪装置的自动工作模式切换。需要追踪的设备可以分为自带电源（电池）和不带电源的两种，追踪装置检测设备电源和振动，根据不同的组合，选择工作模式。

通过选用低功耗器件和合理配置定位传输的工作时间，实现追踪装置的低功耗要求。如图2所示，位置数据采集和无线通信是追踪装置中最为耗能的部分，尽量节省这两部分的工作时间可以极大的降低能耗。

根据所选器件的功耗合计，该追踪装置运行时：全功能状态平均电流100mA，定位检测状态平均电流35mA，振动监测状态平均电流5mA，休眠时平均电流20uA。假设被追踪设备平均每天有1小时处于位置变动状态，预计：全功能状态时间:定位检测状态时间:振动监测状态:休眠时间比为0.01:0.05:0.5:23。1颗CR2450纽扣电池的储能为600mAH，可以使用110天左右的时间，两颗电池可以超过200天。

以上是示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。附图中所展示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不限于此。所以如果本技术领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于NB-IoT和AGPS技术的移动追踪装置，其特征在于：包括通信单元和定位单元，所述通信单元与通信天线相连，所述定位单元与定位天线相连，所述通信单元和所述定位单元均与电源管理及控制单元相连，所述电源管理及控制单元与电池连接，所述电源管理及控制单元包括单片机和微机电三轴加速度计。

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