本發(fā)明屬于集裝箱定位設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置及方法。

背景技術(shù)：

近年來，集裝箱在國(guó)際國(guó)內(nèi)物流行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，它作為物流行業(yè)的重要終端，承載著80%以上的貨運(yùn)流通。為了適應(yīng)反恐、貨物安全、便于查詢定位等發(fā)展需要，智能化的集裝箱必然要得到極大的發(fā)展和運(yùn)用，而智能集裝箱在整個(gè)物流鏈下可實(shí)行信息實(shí)時(shí)化、可視化以及透明化，為了實(shí)現(xiàn)全供應(yīng)鏈下的集裝箱的位置信息進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、跟蹤與管理，需要在智能集裝箱上設(shè)置定位設(shè)備，現(xiàn)有的集裝箱定位設(shè)備由于掛在集裝箱外，主要采用微型蓄電池進(jìn)行供電，但是由于定位跟蹤功耗大，蓄電池的容量有限，使得定位跟蹤器工作時(shí)間不能持久，常常因?yàn)殡姵仉娏坎蛔愣鴮?dǎo)致定位失效。目前常見的解決辦法就是采用加速度傳感器來檢測(cè)集裝箱是否運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行定位跟蹤，當(dāng)檢測(cè)到其靜止時(shí)，定位跟蹤停止，進(jìn)入省電模式。但是當(dāng)集裝箱出現(xiàn)在某些特定區(qū)域，如堆場(chǎng)、配貨中心、碼頭時(shí)，通常會(huì)因?yàn)榱鞒?、手續(xù)上的原因停止數(shù)天，而這些區(qū)域衛(wèi)星信號(hào)很容易出現(xiàn)不良甚至無信號(hào)的情況，或者集裝箱出現(xiàn)在隧道、山區(qū)等信號(hào)不好的區(qū)域或者其他一些自定義無需定位的區(qū)域時(shí)，設(shè)備為了搜索衛(wèi)星信號(hào)會(huì)耗費(fèi)大量電量，因此急需提供一種基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于現(xiàn)有集裝箱定位設(shè)備，首次提供了一種基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置及方法，將一些固定區(qū)域的經(jīng)緯度范圍存儲(chǔ)在芯片中，當(dāng)集裝箱進(jìn)入這些區(qū)域時(shí)，采取休眠模式，降低GPS定位頻率并關(guān)閉GPRS，從而延長(zhǎng)蓄電池的使用時(shí)間。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置，包括控制單片機(jī)和與控制單片機(jī)相連的GPS/北斗雙模定位模塊、陀螺儀/加速度傳感器模塊、GPRS通信模塊、電源模塊、休眠區(qū)域信息模塊，其中，所控制單片機(jī)起到主控作用，GPS/北斗雙模定位模塊通過GPS/北斗獲取終端實(shí)時(shí)位置信息，陀螺儀/加速度傳感器模塊判斷所述集裝箱是否正在移動(dòng)，GPRS通信模塊將經(jīng)緯度、集裝箱開啟/關(guān)閉狀態(tài)、電池電量、以及可擴(kuò)充的溫度、濕度信息、胎壓信息傳輸至數(shù)據(jù)通信服務(wù)器，電源模塊對(duì)所述集裝箱定位裝置供電，休眠區(qū)域信息模塊存儲(chǔ)在控制單片機(jī)中，判斷當(dāng)所述集裝箱定位裝置進(jìn)入預(yù)設(shè)的電子地圖上的固定區(qū)域或者自定義的電子圍欄區(qū)域內(nèi)時(shí)，啟動(dòng)集裝箱定位裝置進(jìn)入休眠狀態(tài)以降低功耗，所述休眠狀態(tài)設(shè)置為自動(dòng)降低GPS定位頻率并關(guān)閉GPRS通信模塊和陀螺儀/加速度傳感器模塊。

所述的一種基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置，還包括擴(kuò)展模塊，用于實(shí)現(xiàn)聲、光、震動(dòng)等報(bào)警、通過有線或者無線發(fā)送報(bào)警信號(hào)等功能。當(dāng)集裝箱進(jìn)出所述電子圍欄區(qū)域時(shí)或者偏離固定線路時(shí)，發(fā)出警報(bào)信號(hào)。

所述的一種基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置，其預(yù)設(shè)的電子地圖上的固定區(qū)域?yàn)樾l(wèi)星信號(hào)不佳的區(qū)域，如場(chǎng)堆、碼頭、倉(cāng)庫、隧道或山區(qū)。

所述的一種基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置，其自定義的電子圍欄區(qū)域?yàn)樾姓^(qū)域、任意多邊形區(qū)域或者固定線路。

所述的一種基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置，其電源模塊提供分離供電方式，以對(duì)不同功能的模塊分離供電。

本發(fā)明還提出了一種基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置的定位方法，包括如下步驟：

（1）采用GPS/北斗雙模定位模塊通過GPS/北斗獲取終端實(shí)時(shí)位置信息；

（2）采用陀螺儀/加速度傳感器模塊來判斷所述集裝箱定位設(shè)備是否正在移動(dòng)來確定是否開啟所述GPS/北斗雙模定位模塊；開啟GPS/北斗雙模定位模塊的條件為當(dāng)陀螺儀判斷方向在3s內(nèi)連續(xù)變化，且加速度傳感器判斷加速度在3s內(nèi)連續(xù)變化，則認(rèn)為集裝箱在移動(dòng)，從而開啟GPS/北斗雙模定位模塊；

（3）采用GPRS通信模塊將經(jīng)緯度、集裝箱開啟/關(guān)閉狀態(tài)、電池電量、以及可擴(kuò)充的溫度、濕度信息、胎壓信息傳輸至數(shù)據(jù)通信服務(wù)器；

（4）采用休眠區(qū)域信息模塊來判斷所述集裝箱定位裝置是否進(jìn)入預(yù)設(shè)的電子地圖上的固定區(qū)域或者自定義的電子圍欄區(qū)域內(nèi)時(shí)，如果進(jìn)入，則啟動(dòng)所述集裝箱定位裝置進(jìn)入休眠狀態(tài)以降低功耗，所述休眠狀態(tài)設(shè)置為自動(dòng)降低GPS定位頻率并關(guān)閉GPRS通信模塊和陀螺儀/加速度傳感器模塊。

本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明首次提供了一種基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置及方法，通過將一些固定區(qū)域的經(jīng)緯度范圍存儲(chǔ)在芯片中，如衛(wèi)星信號(hào)不佳的區(qū)域或自定義的行政區(qū)域，當(dāng)集裝箱進(jìn)入這些區(qū)域時(shí)，采取休眠模式，降低GPS定位頻率并關(guān)閉GPRS，從而延長(zhǎng)蓄電池的使用時(shí)間。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置的總體原理框圖；

附圖2為本發(fā)明的電子圍欄設(shè)置示意圖；

附圖3為本發(fā)明的模塊分離供電方式示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合具體實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如附圖1所示，本發(fā)明的一種基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置包括控制單片機(jī)和與控制單片機(jī)相連的GPS/北斗雙模定位模塊、陀螺儀/加速度傳感器模塊、GPRS通信模塊、電源模塊、休眠區(qū)域信息模塊。

所述控制單片機(jī)起主控作用。

GPS/北斗雙模定位模塊通過GPS/北斗獲取終端實(shí)時(shí)位置信息。當(dāng)前北斗系統(tǒng)為我國(guó)重點(diǎn)扶持的趨勢(shì)，在一些敏感區(qū)域是唯一選擇，因此配備有雙模定位模塊，根據(jù)客戶的需求進(jìn)行自主開啟和關(guān)閉。

陀螺儀/加速度傳感器模塊，用于判斷設(shè)備是否正在移動(dòng)。

休眠區(qū)域信息模塊，存儲(chǔ)在控制單片機(jī)中，用戶可以通過管理系統(tǒng)自行修訂設(shè)置。集裝箱在堆場(chǎng)、碼頭、倉(cāng)庫等區(qū)域，通常會(huì)因?yàn)榱鞒?、手續(xù)上的原因停止數(shù)天，而這些區(qū)域衛(wèi)星信號(hào)很容易出現(xiàn)不良甚至無信號(hào)的情況?；蛘呒b箱出現(xiàn)在隧道、山區(qū)等信號(hào)不好的區(qū)域或者其他一些自定義無需定位的區(qū)域范圍時(shí)。本發(fā)明通過系統(tǒng)設(shè)置可以使得設(shè)備達(dá)到這些區(qū)域后，自動(dòng)降低GPS定位頻率并關(guān)閉GPRS通信模塊和陀螺儀/加速度傳感器模塊，進(jìn)入休眠狀態(tài)以降低功耗。

GPRS通信模塊，通過固有格式，將集裝箱開啟/關(guān)閉狀態(tài)、電池電量、以及可擴(kuò)充的溫度、濕度信息、胎壓信息傳輸至數(shù)據(jù)通信服務(wù)器。

所述的基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置，還包括擴(kuò)展模塊，用于實(shí)現(xiàn)聲、光、震動(dòng)等報(bào)警、通過有線或者無線發(fā)送報(bào)警信號(hào)等功能。當(dāng)集裝箱進(jìn)出所述電子圍欄區(qū)域時(shí)或者偏離固定線路時(shí)，發(fā)出警報(bào)信號(hào)。

所述的基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置，其預(yù)設(shè)的電子地圖上的固定區(qū)域?yàn)樾l(wèi)星信號(hào)不佳的區(qū)域，如場(chǎng)堆、碼頭、倉(cāng)庫、隧道或山區(qū)。

如附圖2所示，所述的基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置，其自定義的電子圍欄區(qū)域?yàn)樾姓^(qū)域、任意多邊形區(qū)域或者固定線路，根據(jù)客戶需求，可以在地圖上人為設(shè)定一個(gè)區(qū)域范圍，終端可以自動(dòng)判斷電子圍欄的范圍，然后當(dāng)車輛進(jìn)入電子圍欄的范圍內(nèi)時(shí)就采取智能休眠模式，降低GPS定位頻率并關(guān)閉GPRS通信模塊和陀螺儀/加速度傳感器模塊，以免在堆場(chǎng)、配貨中心等地耗費(fèi)過多電量。當(dāng)車輛離開圍欄時(shí)自動(dòng)恢復(fù)到正常定位的模式。過電子圍欄的設(shè)置，還可以額外實(shí)現(xiàn)將車輛限制在一定范圍內(nèi)活動(dòng)，防止車輛偏離規(guī)定區(qū)域或路線。電子圍欄可設(shè)置為行政區(qū)域、多邊形、固定路線三種，當(dāng)車輛進(jìn)/出區(qū)域或偏離規(guī)定行使路線時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)生聲光報(bào)警并記錄日志。

所述的基于電子地圖的低功耗集裝箱定位裝置，其電源模塊提供分離供電方式，以對(duì)不同功能的模塊分離供電，如附圖3所示，該定位裝置在硬件設(shè)計(jì)上充分考慮了省電機(jī)制的問題，采用先進(jìn)的電源管理模式，電源供電上采取不同功能的模塊分離供電的方式，分為GPRS通信模塊供電，GPS/北斗定位模塊供電，MCU模塊供電（微控制器），陀螺儀/加速度傳感器模塊供電，這樣可以保證能需要的供電，不需要的斷電。通過硬件判斷（陀螺儀/加速度傳感器模塊）與軟件設(shè)置（休眠區(qū)域信息模塊），實(shí)現(xiàn)超低功耗GPS/北斗定位系統(tǒng)，使得3000mAH電量的設(shè)備一次充電可以工作30天以上的時(shí)間，用于集裝箱在物流過程中的定位與管理。

休眠區(qū)域信息模塊的開發(fā)，除了對(duì)電路、芯片等采用超低功耗設(shè)計(jì)之外，我們創(chuàng)造性的設(shè)置了一個(gè)存儲(chǔ)芯片，用于記錄我國(guó)常用堆場(chǎng)、碼頭和倉(cāng)庫等區(qū)域，這些區(qū)域的衛(wèi)星信號(hào)通常都不良。客戶可以根據(jù)所擁有的集裝箱常去的裝配、卸載的路線，選擇需要定位屏蔽的區(qū)域，當(dāng)設(shè)備進(jìn)入所設(shè)置的區(qū)域后，定位系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，從而節(jié)省大量電量。

設(shè)備主要性能如下：

（1）功耗低于100mAh/天，3000mAh鋰電池可連續(xù)工作30天以上；

（2）陀螺儀與加速度傳感器判斷設(shè)備移動(dòng)，電子地圖判斷堆場(chǎng)等無需定位區(qū)域；

（3）服務(wù)器可查詢當(dāng)前位置、軌跡、開啟狀態(tài)，支持10萬臺(tái)以上設(shè)備同時(shí)運(yùn)行；

（4）定位精度小于10m，北斗與GPS雙模定位；

（5）定位頻率：每30分鐘定位一次，集裝箱狀態(tài)報(bào)警響應(yīng)時(shí)間1min；

（6）支持溫度、胎壓監(jiān)控信息擴(kuò)展。

設(shè)備的定位方法包括以下步驟：

（1）采用GPS/北斗雙模定位模塊通過GPS/北斗獲取終端實(shí)時(shí)位置信息；

（2）采用陀螺儀/加速度傳感器模塊來判斷所述集裝箱定位設(shè)備是否正在移動(dòng)來確定是否開啟所述GPS/北斗雙模定位模塊；開啟GPS/北斗雙模定位模塊的條件為當(dāng)陀螺儀判斷方向在3s內(nèi)連續(xù)變化，且加速度傳感器判斷加速度在3s內(nèi)連續(xù)變化，則認(rèn)為集裝箱在移動(dòng)，從而開啟GPS/北斗雙模定位模塊；

（3）采用GPRS通信模塊將經(jīng)緯度、集裝箱開啟/關(guān)閉狀態(tài)、電池電量、以及可擴(kuò)充的溫度、濕度信息、胎壓信息傳輸至數(shù)據(jù)通信服務(wù)器；

（4）采用休眠區(qū)域信息模塊來判斷所述集裝箱定位裝置是否進(jìn)入預(yù)設(shè)的電子地圖上的固定區(qū)域或者自定義的電子圍欄區(qū)域內(nèi)時(shí)，如果進(jìn)入，則啟動(dòng)所述集裝箱定位裝置進(jìn)入休眠狀態(tài)以降低功耗，所述休眠狀態(tài)設(shè)置為自動(dòng)降低GPS定位頻率并關(guān)閉GPRS通信模塊和陀螺儀/加速度傳感器模塊。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施方式，凡是屬于本發(fā)明原理的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。