CN109525934A - 一种电动自行车的无线区域定位管理***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动自行车的无线区域定位管理***及方法，管理***，包括若干个基站、若干个电动自行车的车载微型定位终端、若干个用户移动终端、若干个服务器和若干个警务终端，若干个电动自行车的车载微型定位终端、若干个用户移动终端、若干个基站、若干个警务终端都与若干个服务器之间进行无线通信，所述若干个电动自行车的车载微型定位终端与若干个基站之间进行无线通信，本发明能够满足视距内的电动自行车定位精度和管理，在维持高性能的电动自行车的定位和轨迹管理的同时大大降低了对基站和通信资源的需求。

Description

一种电动自行车的无线区域定位管理***及方法

技术领域

本发明属于电动自行车的无线区域定位管理***及方法。

背景技术

我国是一个传统上的自行车交通大国，自行车是人民日常出行的主要交通工具。除了特殊的竞技自行车和运动员，一般自行车的行进速度在12-15公里/小时，因此这也就限制了采用自行车通勤的人员活动范围主要集中在3-7公里/天。

自2000年电动自行车批量生产供应以来，经过近20年的发展，已经取代自行车成为我国居民的主要日常交通工具。电动自行车的速度要比自行车高很多，按照国家标准限速后，电动自行车的速度为25公里/小时，实际速度可以达到40公里/小时。这种以电动自行车为主的通勤方式极大的适应并推动了我国城市规模的不断扩大和社会经济的发展,居民不再局限于建国初期的生活、厂区、学校、医院集中的模式；此外，还催生了快递、外卖等新兴行业。特别是电动自行车的驾驶人员不需要采用人力驱动车辆，只需要控制方向、启动/停止电动车，极大地降低了人员的体力消耗，日常通勤的活动范围也相应的扩大到10-30公里/天；以电动自行车为交通工具的职业，比如外卖，活动距离可能高达100-150公里/天。

电动自行车的价格为自行车价格的3-5倍，主要的成本为电池和驱动电机。对于收入处于低端的家庭，或者以电动自行车做短途送外卖等业务的从业者，一辆电动车的支出可能占到一个人月收入的一半、甚至一个收入。和其他交通工具相比，电动自行车的运动速度快、活动范围大、拆解难度低，结合我国庞大的电动自行车的保有量，电动自行车的财产安全就成了形势非常严峻的问题。据统计，杭州在2013年被盗的电动车立案的就超过了4万辆，全国范围更是达到百万辆之巨，相比之下，这些失窃案的破案率百分数只有个位数，形势一度非常严峻。

近年来，公安机关加大了电动自行车盗窃案的打击力度，配合电动车的登记信息管理规范化建设和电动自行车位置实时追踪的管理，结合保险理赔，从而实现快速报案、快速追踪和处置、合理理赔，有效打击了电动自行车的盗窃分子，最大限度降低人民财产的损失。制度化的建设和先进的技术支持是确保电动自行车财产安全长效机制。

和汽车、电动汽车不同，电动自行车没有复杂的、足以保护车辆识别和定位***的结构，也不具备充足的电力供应。随着小无线区域定位的电动自行车定位、轨迹管理的规模不断扩大，***地局限性也日益显现。其中一点就是电动自行车作为通勤的主要交通工具，具有时效性和空间地理位置属性很强的“潮汐”现象。就是在上下班的高峰期，在特定的城市路段，单位长度的电动自行车密度非常大，这时候区域无线定位基站和电动自行车车载终端的通信量会非常巨大，而基站的带宽非常有限，比如，在一个500x500的街区，有8个500米长的双向电动自行车流，每排3辆电动自行车，电动自行车和道路路面的占空比为0.6，电动自行车的数量可能达到500/2.5*3*8*0.6＝2880，接近3000辆电动自行车。对于部署在节点的四个基站来说，这个实时定位通信就是不可完成的任务。应该说基于无线的区域定位并不是为这种高密度场景设计的。

解决的方法之一是提高基站的密度，比如从600x600米的网格，提升到150x150米的网格。网格密度提升一倍，基站数量提升四倍，当前无线区域定位在室外空间可以实现600米的网格部署实现米级的定位，降低到150米的网格，基站数量增加了16倍，***建设和运维的成本都会飙升。

还可以通过降低定位通信的频率来实现负荷的均衡，但是考虑到电动自行车的运动速度和典型的城市街区道路长度，以15-40公里/小时的电动自行车速度计算，100-500米的街区道路长度，电动自行车的通过时间在5到120秒，中间值在20-30秒，每一辆电动自行车要完成至少一次定位，需要进行的基站和电动自行车车载终端之间的通信次数为2880*4/20＝576次/秒，也就是毫米级进行一次双向定位通信。从这个数值来看是基本可以接受的，但是实际上这个数据需要进行十倍以上的能力，因为这种定位频率和精度下，基站既然不能对电动车实施调度，就不可能知道哪些车辆在进入通信区域，哪些车辆即将离开定位区域，因而无法实现有效的定位管理。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种电动自行车的无线区域定位管理***及方法。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电动自行车的无线区域定位管理***，包括若干个基站、若干个电动自行车的车载微型定位终端、若干个用户移动终端、若干个服务器和若干个警务终端，所述若干个电动自行车的车载微型定位终端、若干个用户移动终端、若干个基站、若干个警务终端都与若干个服务器之间进行无线通信，所述若干个电动自行车的车载微型定位终端与若干个基站之间进行无线通信，所述若干个电动自行车的车载微型定位终端用于通过与基站进行无线通信从而获得的电动自行车的相对坐标，从而电动自行车的车载微型定位终端确定电动自行车的位置信息并通过线路传递到若干个基站，再传输到若干个服务器，所述若干个用户移动终端用于通过若干个服务器获得电动自行车的位置信息和发出丢失请求信息给若干个服务器，所述若干个警务终端用于接收附近服务器的丢失请求信息。

所述线路为移动公网或互联网或电力线载波网络。

若干个电动自行车的车载微型定位终端通过Adhoc网络组网。

一种电动自行车的无线区域定位管理方法,包括如下步骤：

步骤a：若干个基站定时广播信号覆盖区域内允许的Adhoc网络的个数k和Adhoc网络的生存时间；

步骤b:每一个电动自行车的车载微型定位终端在指定的时间间隙内接收到若干个基站发送的Adhoc网络的个数k和Adhoc网络的生存时间的信息；

步骤c：设定发起组网请求条件：设定发起组网请求的电动自行车的车载微型定位终端的个数n，若电动自行车的车载微型定位终端的个数m小于n，则电动自行车的车载微型定位终端发起组网请求失败，则电动自行车的车载微型定位终端直接和若干个基站之间进行无线通信，否则车载微型定位终端发起组网请求成功，若m/n小于或等于k，则每n个车载微型定位终端形成一个Adhoc网络并形成路由表，若m/n大于k，则nk个车载微型定位终端中每n个车载微型定位终端形成一个Adhoc网络并形成路由表，m-nk个车载微型定位终端无法形成Adhoc网络，则m-nk个车载微型定位终端直接和若干个基站之间进行无线通信，每一个路由表的第一个电动自行车微型定位终端的定位信息和最后一个电动自行车微型定位终端的定位信息作为同一个Adhoc网络内的所有电动自行车的定位信息；

步骤d：在Adhoc网络的生存时间内反复执行步骤c完成电动自行车的定位，否则退出。

本发明的有益效果如下：本发明的电动自行车无线定位技术采用宽覆盖、低功耗、低速率的区域定位技术，能够满足视距内的电动自行车定位精度和管理，通过适当增加电动自行车微型定位终端的近距离自组网技术，将多个电动自行车的定位转换为Adhoc网络的群体定位，至少将电动自行车的车载微型定位终端和基站之间的通信开销降低为1/10甚至1/100，特别适合通勤高峰“潮汐”定位需求的特点；在维持高性能的电动自行车的定位和轨迹管理的同时大大降低了对基站和通信资源的需求。

附图说明

图1为电动自行车定位实时轨迹管理***示意图；

图2为本发明的微型定位终端通过基站获取Adhoc网络参数的示例；

图3为本发明的***框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明：

如图3所示，一种电动自行车的无线区域定位管理***，包括若干个基站203、若干个电动自行车的车载微型定位终端201、若干个用户移动终端204、若干个服务器200和若干个警务终端202，所述若干个电动自行车的车载微型定位终端201、若干个用户移动终端204、若干个基站203、若干个警务终端202都与若干个服务器200之间进行无线通信，所述若干个电动自行车的车载微型定位终端201与若干个基站203之间进行无线通信，所述若干个电动自行车的车载微型定位终端201用于通过与基站203进行无线通信从而获得的电动自行车的相对坐标，从而电动自行车的车载微型定位终端201确定电动自行车的位置信息并通过线路传递到若干个基站203，再传输到若干个服务器200，所述若干个用户移动终端204用于通过若干个服务器200获得电动自行车的位置信息和发出丢失请求信息给若干个服务器200，所述若干个警务终端202用于接收附近服务器200的丢失请求信息。所述线路为移动公网或互联网或电力线载波网络。所述若干个电动自行车的车载微型定位终端201通过Adhoc网络组网。

一种电动自行车的无线区域定位管理方法，包括如下步骤：

步骤a：若干个基站203定时广播信号覆盖区域内允许的Adhoc网络的个数k和Adhoc网络的生存时间；

步骤b:每一个电动自行车的车载微型定位终端201在指定的时间间隙内接收到若干个基站203发送的Adhoc网络的个数k和Adhoc网络的生存时间的信息；

步骤c：设定发起组网请求条件：设定发起组网请求的电动自行车的车载微型定位终端201的个数n，若电动自行车的车载微型定位终端201的个数m小于n，则电动自行车的车载微型定位终端201发起组网请求失败，则电动自行车的车载微型定位终端201直接和若干个基站203之间进行无线通信，否则车载微型定位终端201发起组网请求成功，若m/n小于或等于k，则每n个车载微型定位终端201形成一个Adhoc网络并形成路由表，若m/n大于k，则nk个车载微型定位终端201中每n个车载微型定位终端201形成一个Adhoc网络并形成路由表，m-nk个车载微型定位终端201无法形成Adhoc网络，则m-nk个车载微型定位终端201直接和若干个基站203之间进行无线通信，每一个路由表的第一个电动自行车微型定位终端的定位信息和最后一个电动自行车微型定位终端的定位信息作为同一个Adhoc网络内的所有电动自行车的定位信息；

步骤d：在Adhoc网络的生存时间内反复执行步骤c完成电动自行车的定位，否则退出。

如图1所示，对于典型的基于区域无线定位技术的电动自行车轨迹服务应用，在城市实施的区域按照基站和终端的通信技术要求，实施以一定密度的组网，每个电动自行车的车载微型定位终端至少在同一时刻可以与三个或者三个以上的基站通信，从而获得电动自行车的坐标。电动自行车的时间和坐标并传送到服务器，形成电动自行车的轨迹档案。这些轨迹档案可以通过移动终端的服务请求，发送到指定的移动终端上，从而完成快速追踪。

考虑到电动自行车的速度，每秒可能变化5-10米，因此秒级的轨迹更新是需要的。作为交通工具和行车车道的限制，在通勤的高峰期，沿着马路的两侧，电动自行车极易形成“桶状”的“潮汐”车流。典型的，在600x600米的无线区域定位范围内，可能高达3000辆的电动自行车需要进行定位服务，这个开销就非常大。因此在一些实际的案例中，区域定位的网格就被减小到150x150米的区域。城市规模的网格沿着两个方向方向加密，基站的数量增加非常可观。考虑到5-10米视距内可以干涉的距离和电动自行车美秒可能移动得距离，对于高密度的电动自行车流，通过自主网的方式，将一定距离内的电动车组成网络，仅对网络路由链表两端的电动自行车进行定位，作为整个网络电动自行车的位置信息，就可以极大的降低定位对基站通信的需求。

一个沿着某个街道方向多个电动自行车通过Adhoc自组网，组成集群定位，降低基站定位通信的示例。对于一个拥有20个电动自行车的Adhoc自组网，如果考虑路由链表两端的电动车定位信息，则定位所需要的通信量下降了1/10。随着Adhoc网络的有更多的车辆加入，定位通信的需求还会进一步下降。

如图2所示，示出了4个基站向各方向播放相关区域内Adhoc自主网络的参数，比如网络节点数量和生存时间等限制。对于电动自行车的微型终端，通过广播接收个基站的上述信息，只需要判定多个基站接收的同一信息就可以作为本终端在该时刻的Adhoc网络参数限制即可，从而既考虑了相关地理信息的特点，又极大的简化了微型定位终端Adhoc自组网络的参数设定。进一步，在接收到Adhoc组网参数的限制之后，电动自行车微型定位终端在有限的距离内，比如10米范围内，自组网。当网络节点达到网络参数限制之后，可以自发组织独立的第二个Adhoc网络，直至相关的电动自行车都属于某个Adhoc网络。这些Adhoc网络可以按照某种规则和基站展开定位对话，比如仅使用路由表的第一个电动自行车微型定位终端和基站进行定位通信，并将路由表首位电动车的位置作为网络内部全部电动车的位置。对于未能和其他电动车微型终端组网的电动自行车，可单独和基站进行定位通信。

本发明的电动自行车无线定位技术采用宽覆盖、低功耗、低速率的区域定位技术，能够满足视距内的电动自行车定位精度和管理，通过适当增加电动自行车微型定位终端的近距离自组网技术，将多个电动自行车的定位转换为Adhoc网络的群体定位，至少将电动自行车的车载微型定位终端和基站之间的通信开销降低为1/10甚至1/100，特别适合通勤高峰“潮汐”定位需求的特点；在维持高性能的电动自行车的定位和轨迹管理的同时大大降低了对基站和通信资源的需求。

需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还有许多变形，总之，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电动自行车的无线区域定位管理***，其特征在于，包括若干个基站(203)、若干个电动自行车的车载微型定位终端(201)、若干个用户移动终端(204)、若干个服务器(200)和若干个警务终端(202)，所述若干个电动自行车的车载微型定位终端(201)、若干个用户移动终端(204)、若干个基站(203)、若干个警务终端(202)都与若干个服务器(200)之间进行无线通信，所述若干个电动自行车的车载微型定位终端(201)与若干个基站(203)之间进行无线通信，所述若干个电动自行车的车载微型定位终端(201)用于通过与基站(203)进行无线通信从而获得的电动自行车的相对坐标，从而电动自行车的车载微型定位终端(201)确定电动自行车的位置信息并通过线路传递到若干个基站(203)，再传输到若干个服务器(200)，所述若干个用户移动终端(204)用于通过若干个服务器(200)获得电动自行车的位置信息和发出丢失请求信息给若干个服务器(200)，所述若干个警务终端(202)用于接收附近服务器(200)的丢失请求信息。

2.根据权利要求1所述电动自行车的无线区域定位管理***，其特征在于，所述线路为移动公网或互联网或电力线载波网络。

3.根据权利要求1所述电动自行车的无线区域定位管理***，其特征在于，所述若干个电动自行车的车载微型定位终端(201)通过Adhoc网络组网。

4.一种电动自行车的无线区域定位管理方法,基于权利要求4所述电动自行车的无线区域定位管理***,其特征在于，包括如下步骤：

步骤a：若干个基站(203)定时广播信号覆盖区域内允许的Adhoc网络的个数k和Adhoc网络的生存时间；

步骤b:每一个电动自行车的车载微型定位终端(201)在指定的时间间隙内接收到若干个基站(203)发送的Adhoc网络的个数k和Adhoc网络的生存时间的信息；

步骤c：设定发起组网请求条件：设定发起组网请求的电动自行车的车载微型定位终端(201)的个数n，若电动自行车的车载微型定位终端(201)的个数m小于n，则电动自行车的车载微型定位终端(201)发起组网请求失败，则电动自行车的车载微型定位终端(201)直接和若干个基站(203)之间进行无线通信，否则车载微型定位终端(201)发起组网请求成功，若m/n小于或等于k，则每n个车载微型定位终端(201)形成一个Adhoc网络并形成路由表，若m/n大于k，则nk个车载微型定位终端(201)中每n个车载微型定位终端(201)形成一个Adhoc网络并形成路由表，m-nk个车载微型定位终端(201)无法形成Adhoc网络，则m-nk个车载微型定位终端(201)直接和若干个基站(203)之间进行无线通信，每一个路由表的第一个电动自行车微型定位终端的定位信息和最后一个电动自行车微型定位终端的定位信息作为同一个Adhoc网络内的所有电动自行车的定位信息；

步骤d：在Adhoc网络的生存时间内反复执行步骤c完成电动自行车的定位，否则退出。