CN104076379A - 传输率自适应智能省电4g定位跟踪装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及4G定位技术领域，具体涉及一种传输率自适应智能省电4G定位跟踪装置，其中，北斗定位模块、航位推算传感器、蜂窝定位模块均与核心控制器相连接，核心控制器通过4G通信模块与监控终端相连；本发明还涉及一种传输率自适应智能省电4G定位跟踪方法，首先通过定位融合方法获得载***置信息，然后利用传输率自适应智能省电方法将载***置信息传送至监控终端。本发明将传统的北斗定位、航位推算和蜂窝定位三种定位手段融合，通过核心控制器根据当前环境准确判断需要采用的定位手段，定位稳定性高，可靠性好，同时核心控制器根据载体实时的移动速度大小，改变载***置和速度信息上传和更新的时间间隔，实现传输率自适应，提高续航能力。
Description
技术领域
本发明涉及4G定位技术领域，具体涉及一种传输率自适应智能省电4G定位跟踪装置及方法。
背景技术
北斗卫星导航***是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航***，缩写为BDS，与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略***兼容共用的全球卫星导航***，并称全球四大卫星导航***。北斗卫星导航***提供连续导航定位与授时服务，与接收机配合可以得到接收机载体的运行速度和位置。
航位推算是在知道当前时刻位置的条件下，通过测量移动的距离和方位，推算下一时刻位置的方法。航位推算算法最初用于车辆、船舶等的航行定位中，所使用的加速度计、磁罗盘、陀螺仪成本高，尺寸大。随着微机电***技术的发展，加速度计、数字罗盘、陀螺仪尺寸、重量、成本都大大降低，使航位推算可以在行人导航中得以应用。
蜂窝定位是利用GSM网络的基站结构进行定位的技术。GSM网络的基础结构是由一系列的蜂窝基站构成的，这些基站把整个通信区域划分成一个或多个小区。移动设备在GSM网络中通信，就是通过某基站接入GSM网络，然后通过GSM网络进行数据传输。移动设备到基站之间的距离可以通过电波的传输时间进行估算，估算移动设备到多个基站的距离，就可以计算得到设备的大概位置，在室内环境也可进行定位。
上述三种定位方法中，北斗定位精度最高，结果最准确，但受限于卫星覆盖范围的影响，在室内或较偏僻的地区无法使用，蜂窝定位***定位精度最差，结果偏差较大，但是覆盖范围广，在室内仍可正常使用，航位推算功能定位精度介于北斗定位和蜂窝定位之间，但航位推算功能存在累积误差，使用时间一长将无法保证定位精度，因此，单纯使用一种定位方式进行定位将会存在定位范围小、定位精度差的情况。
另外，传统的定位跟踪终端将定位模块和通信模块结合，能够实时地将终端载体的位置信息以一定的传输速率上传到监控终端，监控终端处理这些位置信息即可实现定位和跟踪，不论载***置信息是否发生改变，监控终端将源源不断地接收到来自定位模块的定位信息，耗电量大，装置续航能力差。
发明内容
为解决上述技术问题中的不足，本发明的目的在于：提供一种传输率自适应智能省电4G定位跟踪方法，通过载体移动速度的大小控制数据上传和更新的时间间隔，通过多种定位方式的切换，进行定位融合，提高定位信息和速度信息的精度，定位稳定性高，定位范围广，可靠性好；提供一种传输率自适应智能省电4G定位跟踪装置，通过核心控制器进行定位融合并根据载体移动速度控制载***置信息上传的传输率，节能稳定，提高装置续航能力。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：
所述传输率自适应智能省电4G定位跟踪终端，包括：
北斗定位模块，用于测量载***置和速度信息，并输出导航电文至核心控制器；
航位推算传感器，在北斗定位模块定位不可用时，启动航位推算传感器，用北斗定位模块最后一次可用的定位结果进行推算，得到载***置和速度，并将载***置和速度信息传输至核心控制器；
蜂窝定位模块，根据航位推算传感器测量精度，确定可以接受的误差累积时间，在航位推算传感器持续工作满该误差累积时间后，开启蜂窝定位模块进行定位；
核心控制器，第一是进行定位融合，判断当前环境下应采用的定位模块；第二是根据载体移动速度调整载***置信息上传的传输率；
4G通信模块，实现核心控制器与监控终端之间的通信；
监控终端，接收由核心控制器传输的载***置信息，并进行显示；
其中，北斗定位模块、航位推算传感器、蜂窝定位模块均与核心控制器相连接，核心控制器通过4G通信模块与监控终端相连接。
一般来说，北斗定位模块的定位数据精度优于航位推算的数据精度，而蜂窝定位模块的定位精度最差。所以，本发明启动后，优先使用北斗定位模块的定位和测速结果，并且通过核心控制器实时判断定位结果是否可用，当本发明工作在没有卫星信号的环境下，即北斗定位模块位置精度因子PDOP大于等于7时，定位数据不可用，此时启用航位推算传感器，用北斗定位模块最后一次测得的定位结果进行推算，得到载体的位置和速度，考虑到航位推算有累积误差，根据所用航位推算传感器的精度，确定可以接受的误差累积时间，在这个时间后，航位推算的位置和速度信息误差过大，不可再用，开启蜂窝定位模块进行定位，获得载***置，并根据两个位置的距离和时间间隔计算速度，在上述过程中，一旦检测到北斗定位模块可用，则立即重新启用北斗定位模块进行定位。
核心控制器获得载***置和速度信息后，如果载体速度大于等于0千米每小时，小于0.1千米每小时，核心控制器判定4G通信模块不上传数据，装置进入节电状态，监控终端显示载***置不变，为最后一次上传的位置；当载体缓慢速度移动时，例如大于等于0.1千米每小时，小于等于10千米每小时，位置改变较慢，核心控制器判定4G通信模块以较慢的频率，即以5-10s的时间间隔更新数据，例如5秒一次，监控终端显示载***置每5秒改变一次；载体高速移动时，例如速度值大于10千米每小时，位置改变较快，控制器判定4G通信模块以高频率，即以0.1-2s的时间间隔更新数据，如1秒一次，监控终端显示载***置每秒改变一次。
在实际应用中，载体移动速度与4G通信模块传输率之间的对应关系可以通过核心控制器进行设定；也可以通过监控终端进行远程设定，包括传输时间间隔、速度的限制阈值等参数，能够实现核心控制器功能的芯片有很多，较为常用的为RMS3C2410或者ATMEGA16A。
本发明所采用的另一种技术方案为：
所述传输率自适应智能省电4G定位跟踪方法，首先通过定位融合方法获得载***置和速度信息，然后利用传输率自适应智能省电方法将载***置和速度信息传送至监控终端，
所述定位融合方法为：
启动时，北斗定位模块首先运行，并通过核心控制器读取北斗定位模块输出的导航电文，核心控制器读取北斗定位模块输出的导航电文；根据读取的PDOP(Position Dilution ofPrecision，位置精度因子)判断定位数据是否可用，若检测到PDOP数值处于不可用状态，开启航位推算传感器，使用航位推算得到的位置和速度信息；根据航位推算传感器测量精度，确定可以接受的误差累积时间，在航位推算传感器持续工作满该误差累积时间后，关闭航位推算传感器，使用蜂窝定位模块进行定位，并根据定位数据计算速度；在上述过程中始终判断北斗定位模块是否可用，若可用，则优先重新启用北斗定位模块；
传输率自适应智能省电方法为：
当载体移动速度大于等于0千米每小时小于0.1千米每小时，进入节电模式，核心控制器不向监控终端上传数据；当载体移动速度大于等于0.1小于等于10千米每小时，以较小的数据传输率向监控终端发送信息，即数据以5-10s的时间间隔上传至监控终端；当载体移动速度大于10千米每小时，以较大的数据传输率向监控终端发送信息，即数据以0.1-2s的时间间隔上传至监控终端。
所述定位融合方法中，若PDOP小于7，则判定北斗定位模块定位数据可用，即使用北斗定位模块的定位结果和测速结果；若PDOP大于等于7，且保持该状态达60秒，则判定北斗定位数据不可用。所述传输率自适应智能省电方法中，核心控制器获得载***置和速度信息后，如果载体速度为大于等于0千米每小时小于0.1千米每小时，核心控制器判定4G通信模块不上传数据，进入节电状态，监控终端显示载***置不变，为最后一次上传的位置；当载体移动速度大于等于0.1小于等于10千米每小时，位置改变较慢，核心控制器判定4G通信模块以较慢的频率，即以5-10s的时间间隔向监控终端传送数据，例如5秒一次，监控终端显示载***置每5秒改变一次；当载体移动速度大于10千米每小时，位置改变较快，控制器判定4G通信模块以高频率，即以0.1-2s的时间间隔更新数据，如1秒一次，监控终端显示载***置每秒改变一次。载体移动速度与4G通信模块传输频率之间的对应关系可以通过核心控制器进行设定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明将传统的北斗定位、航位推算和蜂窝定位三种定位手段融合，通过核心控制器根据当前环境准确判断需要采用的定位手段，定位稳定性高，定位范围广，可靠性好，获得的载***置和移动速度通过4G通信模块传输至监控终端，同时核心控制器根据载体实时的移动速度大小，改变载***置和速度信息上传和更新的时间间隔，载体移动速度加快，数据更新频率加快，载体静止不动，数据停止更新，进入节电状态，实现传输率自适应，提高续航能力。
附图说明
图1本发明原理框图。
图2本发明控制程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1所示，本发明所述传输率自适应智能省电4G定位跟踪终端，包括：
北斗定位模块，用于测量载***置和速度信息，并输出导航电文至核心控制器；
航位推算传感器，在北斗定位模块定位不可用时，启动航位推算传感器，用北斗定位模块最后一次可用的定位结果进行推算，得到载***置和速度，并将载***置和速度信息传输至核心控制器；
蜂窝定位模块，根据航位推算传感器测量精度，确定可以接受的误差累积时间，在航位推算传感器持续工作满该误差累积时间后，开启蜂窝定位模块进行定位；
核心控制器，第一是进行定位融合，判断当前环境下应采用的定位模块；第二是根据载体移动速度调整载***置信息上传的传输率；
4G通信模块，实现核心控制器与监控终端之间的通信；
监控终端，接收由核心控制器传输的载***置信息，并进行显示；
其中，北斗定位模块、航位推算传感器、蜂窝定位模块均与核心控制器相连接，核心控制器通过4G通信模块与监控终端相连接。
一般来说，北斗定位模块的定位数据精度优于航位推算的数据精度，而蜂窝定位模块的定位精度最差。所以，本发明启动后，优先使用北斗定位模块的定位和测速结果，并且通过核心控制器实时判断定位结果是否可用。当本发明工作在没有卫星信号的环境下，即北斗定位模块位置精度因子PDOP大于等于7时，定位数据不可用，此时启用航位推算传感器，用北斗定位模块最后一次测得的定位结果进行推算，得到载体的位置和速度，考虑到航位推算有累积误差，根据所用航位推算传感器的精度，确定可以接受的误差累积时间，在这个时间后，航位推算的位置和速度信息误差过大，不再可用，开启蜂窝定位模块进行定位，获得载***置，并根据两个位置的距离和时间间隔计算速度，在上述过程中，一旦检测到北斗定位模块可用，则立即重新启用北斗定位模块进行定位。
核心控制器获得载***置和速度信息后，如果载体速度大于等于0千米每小时，小于0.1千米每小时，核心控制器判定4G通信模块不上传数据，装置进入节电状态，监控终端显示载***置不变，为最后一次上传的位置；当载体缓慢速度移动时，例如大于等于0.1千米每小时，小于等于10千米每小时，位置改变较慢，核心控制器判定4G通信模块以较慢的频率，即以5-10s的时间间隔更新数据，例如5秒一次，监控终端显示载***置每5秒改变一次；载体高速移动时，例如速度值大于10千米每小时，位置改变较快，控制器判定4G通信模块以高频率，即以0.1-2s的时间间隔更新数据，如1秒一次，监控终端显示载***置每秒改变一次。
在实际应用中，载体移动速度与4G通信模块传输率之间的对应关系可以通过核心控制器进行设定；也可以通过监控终端进行远程设定，包括传输时间间隔、速度的限制阈值等参数，能够实现核心控制器功能的芯片有很多，较为常用的为RMS3C2410或者ATMEGA16A。
实施例2：
如图2所示，本发明所述传输率自适应智能省电4G定位跟踪方法，首先通过定位融合方法获得载***置和速度信息，然后利用传输率自适应智能省电方法将载***置和速度信息传送至监控终端，
所述定位融合方法为：
启动时，北斗定位模块首先运行，并通过核心控制器读取北斗定位模块输出的导航电文，核心控制器读取北斗定位模块输出的导航电文；根据读取的PDOP(Position Dilution ofPrecision，位置精度因子)判断定位数据是否可用，若检测到PDOP数值处于不可用状态，开启航位推算传感器，使用航位推算得到的位置和速度信息；根据航位推算传感器测量精度，确定可以接受的误差累积时间，在航位推算传感器持续工作满该误差累积时间后，关闭航位推算传感器，使用蜂窝定位模块进行定位，并根据定位数据计算速度；在上述过程中始终判断北斗数据是否可用，若可用，则优先重新启用北斗定位模块；
传输率自适应智能省电方法为：
当载体移动速度大于等于0千米每小时小于0.1千米每小时，进入节电模式，核心控制器不向监控终端上传数据；当载体移动速度大于等于0.1小于等于10千米每小时，以较小的数据传输率向监控终端发送信息，即数据以5-10s的时间间隔上传至监控终端；当载体移动速度大于10千米每小时，以较大的数据传输率向监控终端发送信息，即数据以0.1-2s的时间间隔上传至监控终端。
所述定位融合方法中，若PDOP小于7，则判定北斗定位模块定位数据可用，即使用北斗定位模块的定位结果和测速结果；若PDOP大于等于7，且保持该状态达60秒，则判定北斗定位数据不可用。所述传输率自适应智能省电方法中，核心控制器获得载***置和速度信息后，如果载体速度为大于等于0千米每小时小于0.1千米每小时，核心控制器判定4G通信模块不上传数据，进入节电状态，监控终端显示载***置不变，为最后一次上传的位置；当载体移动速度大于等于0.1小于等于10千米每小时，位置改变较慢，核心控制器判定4G通信模块以较慢的频率，即以5-10s的时间间隔向监控终端传送数据，例如5秒一次，监控终端显示载***置每5秒改变一次；当载体移动速度大于10千米每小时，位置改变较快，控制器判定4G通信模块以高频率，即以0.1-2s的时间间隔更新数据，如1秒一次，监控终端显示载***置每秒改变一次。载体移动速度与4G通信模块传输频率之间的对应关系可以通过核心控制器进行设定。
本发明将传统的北斗定位、航位推算和蜂窝定位三种定位手段融合，通过核心控制器根据当前环境准确判断需要采用的定位手段，定位稳定性高，定位范围广，可靠性好，获得的载***置和移动速度通过4G通信模块传输至监控终端，同时核心控制器根据载体实时的移动速度大小，改变载***置和速度信息上传和更新的时间间隔，载体移动速度加快，数据更新频率加快，载体静止不动，数据停止更新，进入节电状态，实现传输率自适应，提高续航能力。
Claims (3)
1.一种传输率自适应智能省电4G定位跟踪终端，其特征在于，包括：
北斗定位模块，用于测量载***置和速度信息，并输出导航电文至核心控制器；
航位推算传感器，在北斗定位模块定位不可用时，启动航位推算传感器，用北斗定位模块最后一次可用的定位结果进行推算，得到载***置和速度；
蜂窝定位模块，根据航位推算传感器测量精度，确定可以接受的误差累积时间，在航位推算传感器持续工作满该误差累积时间后，开启蜂窝定位模块进行定位；
核心控制器，第一是进行定位融合，判断当前环境下应采用的定位模块；第二是根据载体移动速度调整载***置信息上传的传输率；
4G通信模块，实现核心控制器与监控终端之间的通信；
监控终端，接收由核心控制器传输的载***置和速度信息，并进行显示；
其中，北斗定位模块、航位推算传感器、蜂窝定位模块均与核心控制器相连接，核心控制器通过4G通信模块与监控终端相连接。
2.一种传输率自适应智能省电4G定位跟踪方法，其特征在于，首先通过定位融合方法获得载***置信息，然后利用传输率自适应智能省电方法将载***置信息传送至监控终端，
所述定位融合方法为：
启动时，北斗定位模块首先运行，并通过核心控制器读取北斗定位模块输出的导航电文，核心控制器读取北斗定位模块输出的导航电文；根据读取的PDOP(Position Dilution ofPrecision，位置精度因子)判断定位数据是否可用，若检测到PDOP数值处于不可用状态，开启航位推算传感器，使用航位推算得到的位置和速度信息；根据航位推算传感器测量精度，确定可以接受的误差累积时间，在航位推算传感器持续工作满该误差累积时间后，关闭航位推算传感器，使用蜂窝定位模块进行定位，并根据定位数据计算速度；在上述过程中始终判断北斗数据是否可用，若可用，则优先重新启用北斗定位模块；
传输率自适应智能省电方法为：
当载体移动速度大于等于0千米每小时小于0.1千米每小时，进入节电模式，核心控制器不向监控终端上传数据；当载体移动速度大于等于0.1小于等于10千米每小时，以较小的数据传输率向监控终端发送信息，即数据以5-10s的时间间隔上传至监控终端；当载体移动速度大于10千米每小时以较大的数据传输率向监控终端发送信息，即数据以0.1-2s的时间间隔上传至监控终端。
3.根据权利要求2所述的传输率自适应智能省电4G定位跟踪方法，其特征在于，所述定位融合方法中，若PDOP小于7，则判定北斗定位模块定位数据可用，即使用北斗定位模块的定位结果和测速结果；若PDOP大于等于7，且保持该状态达60秒，则判定北斗定位数据不可用。
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