CN109637115A - 电子围栏以及电子围栏*** - Google Patents

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CN109637115A CN201811545611.9A CN201811545611A CN109637115A CN 109637115 A CN109637115 A CN 109637115A CN 201811545611 A CN201811545611 A CN 201811545611A CN 109637115 A CN109637115 A CN 109637115A
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Abstract

本发明公开了一种电子围栏以及电子围栏***，其中，电子围栏包括：多个信号发射器，所述多个信号发射器设置在地面上以限定出具有边界的围栏区域；信号接收器，所述信号接收器设置在移动工具上，所述信号接收器用于接收所述多个信号发射器中每个信号发射器的发射信号；处理器，所述处理器与所述信号接收器相连，所述处理器根据所述接收器接收到的每个信号发射器的发射信号强度判断所述移动工具是否处于所述围栏区域。本发明通过在地面上设置多个信号发射器以限定出具有边界的围栏区域，这样通过RSSI信息就能判断移动工具是否处于围栏区域，不仅识别精度高，而且安装简单、容易维护，还无需耗费太多成本。

Description

电子围栏以及电子围栏***
技术领域
本发明涉及共享交通工具技术领域，特别涉及一种电子围栏以及一种电子围栏***。
背景技术
随着共享交通工具的快速发展，针对共享交通工具的归还应运而生了电子围栏。而目前电子围栏一般采用GPS定位的方式来判断共享交通工具是否还放到规定区域，但是这种方式由于精准度不足，只适合粗略或大范围的应用。
另外，目前电子围栏也有采用超声波或红外线的方式来识别共享交通工具是否还放到规定区域，但是此种方式需要将超声波或红外线集结成束，如此要形成一个限制面，则需要成排的发射器与接收器，而且要对准排列，不仅造成安装上不易，维护也困难，成本还高。
发明内容
本发明旨在至少从一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电子围栏，通过在地面上设置多个信号发射器以限定出具有边界的围栏区域，这样通过RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)信息就能判断移动工具是否处于围栏区域，不仅识别精度高，而且安装简单、容易维护，还无需耗费太多成本。
本发明的第二个目的在于提出一种电子围栏***。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种电子围栏，包括：多个信号发射器，所述多个信号发射器设置在地面上以限定出具有边界的围栏区域；信号接收器，所述信号接收器设置在移动工具上，所述信号接收器用于接收所述多个信号发射器中每个信号发射器的发射信号；处理器，所述处理器与所述信号接收器相连，所述处理器根据所述接收器接收到的每个信号发射器的发射信号强度判断所述移动工具是否处于所述围栏区域。
根据本发明实施例的电子围栏，通过在地面上设置多个信号发射器以限定出具有边界的围栏区域，并通过设置在移动工具上的信号接收器接收每个信号发射器的发射信号，这样处理器根据接收器接收到的每个信号发射器的发射信号强度就能判断出移动工具是否处于围栏区域，不仅识别精度高，而且安装简单、容易维护，还无需耗费太多成本，给用户还放移动工具带来了极大的便利。
可选地，所述多个信号发射器中的每个信号发射器以道钉的形式设置在所述围栏区域的四周。
可选地，所述道钉中设有定向天线，以向所述围栏区域内发射定位信号。
可选地，所述移动工具为共享交通工具。
可选地，所述共享交通工具为共享单车，所述共享单车包括电子车牌，其中，所述信号接收器和所述处理器均集成设置在所述电子车牌中，所述电子车牌在接收到的每个发射信号强度均超过预设阈值时判断所述共享单车处于所述围栏区域，并允许所述共享单车上锁还车。
可选地，所述电子车牌还与移动终端进行无线通信以在所述共享单车上锁还车后发送还车成功信息给所述移动终端。
可选地，所述移动终端还与云端服务器进行无线通信以将还车成功的共享单车信息发送给所述云端服务器，其中，所述还车成功的共享单车信息包括所述共享单车的定位信息。
可选地，所述多个信号发射器中的一个信号发射器以地灯的形式设置，所述地灯与所述电子车牌进行无线通信以接收所述电子车牌发送的还车成功信息，并通过与云端服务器进行无线通信以将还车成功的共享单车信息发送给所述云端服务器，其中，所述还车成功的共享单车信息包括所述共享单车的定位信息。
可选地，所述地灯还记录已停放在所述围栏区域内的共享单车的数量，并在已停放在所述围栏区域内的共享单车的数量达到预设的最大停车数量时通过所述电子车牌禁止进入所述围栏区域的共享单车上锁还车。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例还提出了一种电子围栏***，其包括上述的电子围栏和移动工具。
根据本发明实施例的电子围栏***，通过上述的电子围栏，能够准确判断出移动工具是否处于围栏区域，不仅识别精度高，而且电子围栏安装简单、容易维护，还无需耗费太多成本，给用户还放移动工具带来了极大的便利。
附图说明
图1为根据本发明实施例的电子围栏的方框示意图；
图2为根据本发明一个实施例的电子围栏的示意图；
图3为根据本发明一个实施例的安装定向天线的道钉示意图；
图4为根据本发明另一个实施例的电子围栏的示意图；
图5为根据本发明一个实施例的地灯通过LORA/NBIOT的方式与云端进行交互以管理电子围栏的共享单车示意图；
图6为根据本发明一个实施例的地灯供电示意图；
图7为根据本发明另一个实施例的地灯供电示意图；
图8为根据本发明实施例的电子围栏报警***的方框示意图；
图9为根据本发明一个实施例的路上各种共享交通工具与电子围栏内的地灯进行交互的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例的电子围栏，通过在地面上设置多个信号发射器以限定出具有边界的围栏区域，并通过设置在移动工具上的信号接收器接收每个信号发射器的发射信号，这样处理器根据接收器接收到的每个信号发射器的发射信号强度就能判断出移动工具是否处于围栏区域，不仅识别精度高，而且安装简单、容易维护，还无需耗费太多成本，给用户还放移动工具带来了极大的便利。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
图1为根据本发明实施例的电子围栏的方框示意图。如图1所示，该电子围栏包括多个信号发射器10、信号接收器20和处理器30。
其中，多个信号发射器10设置在地面上以限定出具有边界的围栏区域100，信号接收器20设置在移动工具上，信号接收器20用于接收多个信号发射器中每个信号发射器10的发射信号，处理器30与信号接收器20相连，处理器30根据接收器20接收到的每个信号发射器10的发射信号强度判断移动工具是否处于围栏区域100。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，多个信号发射器中的每个信号发射器10以道钉的形式设置在围栏区域100的四周。
作为一个示例，可以是四个道钉例如蓝牙道钉，分别设置在围栏区域100的四周。
进一步地，如图3所示，道钉中设有定向天线，以向围栏区域100内发射定位信号。其中，定向天线的规格可以是至少收发10米远、场型为180度、体积比较小的接地天线。
作为一个示例，移动工具可以为共享交通工具。
具体地，共享交通工具可以为共享单车，共享单车包括电子车牌，其中，信号接收器20和处理器30均可集成设置在电子车牌中，电子车牌在接收到的每个发射信号强度均超过预设阈值时判断共享单车处于所述围栏区域，并允许所述共享单车上锁还车。
具体而言，如图2所示，四个带有定向天线的蓝牙道钉，全部都朝围栏区域内发射定位信号给电子车牌，这时如果共享单车处于围栏区域，则电子车牌可收到四个道钉的广播讯号，并且RSSI都超过预设阀值，允许还车，然后电子车牌可传送停妥单车的封包信息给共享单车的蓝牙车锁，还车者可以将共享单车上锁，最后蓝牙车锁还可以将上锁成功信息发送给电子车牌，以便电子车牌获知还车成功信息。
在本发明的一个实施例中，电子车牌还可与移动终端进行无线通信以在共享单车上锁还车后发送还车成功信息给移动终端。
并且，移动终端还与云端服务器进行无线通信以将还车成功的共享单车信息发送给云端服务器，其中，还车成功的共享单车信息包括共享单车的定位信息。
也就是说，电子车牌在获知共享单车上锁成功之后发送还车成功信息给移动终端例如用户的手机，告知已经上锁，表示共享单车就停在这个电子围栏的围栏区域内，并且可由手机传送共享单车信息给云端服务器，完成还车与提供还车地点的定位信息给云端服务器。
可以理解的是，在本发明的实施例中，如果电子车牌在围栏区域外，可以认定该电子车牌至少无法收到其中一个道钉发出的广播信号，或是接收到的广播信号中至少有一个信号的RSSI很小，这样，电子车牌不会发送停妥单车的封包信息给蓝牙车锁，也无法将还车成功信息发送给手机，从而无法完成云端还车的手续。
根据本发明的另一个实施例，如图4所示，多个信号发射器10中的一个信号发射器以地灯的形式设置，地灯与电子车牌进行无线通信以接收电子车牌发送的还车成功信息，并通过与云端服务器进行无线通信以将还车成功的共享单车信息发送给云端服务器，其中，还车成功的共享单车信息包括共享单车的定位信息。
具体地，结合如图2和图4所示，可以将四个道钉例如蓝牙道钉，分别设置在围栏区域100的四周，并将其中的一个道钉设置地灯的形式，该地灯可以接收电子车牌还车的信息，再由地灯将还车成功的共享单车信息传送给云端服务器。其中，地灯可采用双蓝牙通信的方式，以及采用物联网LORA或NBIOT的方式与云端服务器进行通信。
进一步地，三个带有定向天线的蓝牙道钉加上带有定向天线的蓝牙地灯，全部都朝围栏区域内发射定位信号给电子车牌，这时如果电子车牌在接收到的每个发射信号强度均超过预设阈值时判断共享单车处于所述围栏区域，并允许共享单车上锁还车。
如果电子车牌在围栏区域外，可以认定该电子车牌至少无法收到其中一个定向天线发出的广播信号，例如在围栏区域外右边的电子车牌，无法取得道钉-1的定向天线的广播信号，或是其RSSI会低于预设阀值，这样，电子车牌不会发送停妥单车的封包信息给蓝牙车锁，也无法将还车成功信息发送给手机，从而无法完成云端还车的手续。使用者必须将共享单车停入围栏区域内，才能还车。
在本发明的一个实施例中，地灯还记录已停放在围栏区域内的共享单车的数量，并在已停放在围栏区域内的共享单车的数量达到预设的最大停车数量时通过电子车牌禁止进入围栏区域的共享单车上锁还车。
也就是说，即便共享单车停入围栏区域内，也要考虑该围栏区域内的最大停车数量，若是超过，仍然不允许共享单车停入。具体而言，共享单车在围栏区域还车成功后，需要电子车牌告知地灯，由地灯进行记录，从而地灯可知已停放在围栏区域内的共享单车的数量，从而可以判断是否超过最大停车数量。
或者，在本发明的另一个实施例中，可以由云端服务器告知是否超过最大停车数量，然后通过手机告知是否允许停车。或是还车前，云端服务器就能告知此电子围栏的围栏区域内不允许停入共享单车，需另寻邻近的电子围栏，或是等待有人借车，产生空位，以便可以停车。
若允许共享单车停入，可传送停妥单车的封包信息给共享单车的蓝牙车锁，还车者可以将共享单车上锁，最后蓝牙车锁还可以将上锁成功信息发送给电子车牌，以便电子车牌获知还车成功信息。
接着，电子车牌发送还车成功信息给地灯，并且由地灯传送信息给云端服务器，完成还车与提供还车地点的定位信息给云端服务器。或者电子车牌发送还车成功信息给手机，并且由手机传送信息给云端服务器，完成还车与提供还车地点的定位信息给云端服务器。
根据本发明实施例的电子围栏，通过在地面上设置多个信号发射器以限定出具有边界的围栏区域，并通过设置在移动工具上的信号接收器接收每个信号发射器的发射信号，这样处理器根据接收器接收到的每个信号发射器的发射信号强度就能判断出移动工具是否处于围栏区域，不仅识别精度高，而且安装简单、容易维护，还无需耗费太多成本，给用户还放移动工具带来了极大的便利。
本发明实施例还提出了一种电子围栏***，其包括上述的电子围栏和移动工具。
在本发明的一个实施例中，对于车站、码头、学校门口、市场、公园等需求共享单车量高的地方，可以设置较多的电子围栏，参考图5，如共享单车101，若停放于电子围栏11与电子围栏12之间，会同时收到由电子围栏11与电子围栏12，分别提供的一组完整的道钉的广播消息，对于共享单车101而言，只要有完整道钉的RSSI，就可以送给对应的地灯去计算，只要其中一个地灯回应是在其所属的围栏区域内，即可进行还车。因此共享单车101在此情况下，是无法获得电子围栏11或电子围栏12给予的还车许可。然则共享单车103可以获得电子围栏11给予的还车许可，但无法获得电子围栏12给予的还车许可，共享单车105可获得电子围栏12给予的还车许可，但无法获得电子围栏11给予的还车许可。
因此，电子围栏***的单元可以横向扩充，可小至一个单元就是10m×2m，然后数个单元串联起来。
具体而言，电子围栏的围栏区域以长10m×宽2m为一个单元，并在围栏区域的边界装设4-6个蓝牙道钉，其中一个具有路由器的功能例如道钉，可以与共享单车上的电子车牌进行通信交互，并通过LORA或NBIOT的方式与云端服务器进行通信，实现云端缴费或预约。
根据本发明实施例的电子围栏***，通过上述的电子围栏，能够准确判断出移动工具是否处于围栏区域，不仅识别精度高，而且电子围栏安装简单、容易维护，还无需耗费太多成本，给用户还放移动工具带来了极大的便利。
根据本发明另一方面的实施例，还提出一种电子围栏，包括：多个信号发射器和信号接收器，多个信号发射器设置在地面上以限定出具有边界的围栏区域，其中，多个信号发射器中的一个信号发射器以地灯的形式设置，地灯内存储有判断围栏区域内与围栏区域外的超平面模型；信号接收器设置在移动工具上，信号接收器用于接收多个信号发射器中每个信号发射器的发射信号，并将每个信号发射器的发射信号发送给移动工具上的电子车牌，电子车牌与地灯进行无线通信以将每个信号发射器的发射信号发送给地灯，地灯根据接收到的每个信号发射器的发射信号和超平面模型判断移动工具是否处于围栏区域。
如图4所示，多个信号发射器中的其余信号发射器以道钉的形式设置，且与地灯一起设置在围栏区域的四周。
也就是说，多个信号发射器10可以是四个，四个信号发射器中三个以道钉的形式设置例如蓝牙道钉，剩余一个以地灯的形式设置。
其中，电子车牌接收到四个信号发射器的发射信号RSSI-1、RSSI-2、RSSI-3、RSSI-4，就传给地灯，由地灯内存的超平面模型来判断，共享单车是落在围栏区域内或围栏区域外，判断的方法可以使用SVM(Support Vector Machine，支持向量机)算法，或是其他分类器算法例如线性分类器(Fisher′s线性判别，Logistic回归，Naive Bayes分类器，Perceptron)；支持向量机(最小二乘支持向量机)Support vector machines(Leastsquares support vector machines)；二次分类器Quadratic classifiers；核估计(k-最近邻居)Kernel estimation(k-nearest neighbor)；Boosting(元算法)Boosting(meta-algorithm)；判定树(随机森林)Decision trees(Random forests)；学习矢量量化Learning vector quantization；神经网络Neural networks；深度学习(Deep learning)等等。
具体地，以SVM算法为一实施例，其决策函数如下：
其中，为训练数据集，可包括200个训练资料，为测试数据集，核函数
αi是Lagrange Multiplier，是利用超平面做的一个分类，在此表示围篱内或围篱外，b是一个常数。
并且，SVM算法的决策函数以矩阵表示为上述的决策函数虽以200个训练数据为实施例，但实际上仍依分类精准度，运算负荷，内存等可调整其个数。
每一个或乃一个数据向量内含四个信号发射器的发射信号RSSI-1、RSSI-2、RSSI-3、RSSI-4，在训练超平面模型时，基于上述围栏区域四周安装的道钉和地灯，就可以进行实车的校正，例如将十辆共享单车，放置在围栏区域内，另外分别在围栏区域外也放置至少二部共享单车于围栏区域的前后左右，例如围栏区域外上方放置两部共享单车、围栏区域外下方放置两部共享单车、围栏区域外右方放置三部共享单车、围栏区域外左方放置三部共享单车，每部单车的电子车牌接收到的RSSI-1、RSSI-2、RSSI-3、RSSI-4，就传给地灯，由地灯接收，并建立RSSI-1、RSSI-2、RSSI-3、RSSI-4的四维空间，并基于SVM算法训练出判断围栏区域外与围栏区域内的超平面模型，将此超平面模型存储在地灯内，即可完成电子围栏的建置。
其中，测试数据集包括以下数据：
围栏区域内的十部单车数据包括B1(R1，R2，R3，R4)、B2(R1，R2，R3，R4)、B3(R1，R2，R3，R4)、B4(R1，R2，R3，R4)、B5(R1，R2，R3，R4)、B6(R1，R2，R3，R4)、B7(R1，R2，R3，R4)、B8(R1，R2，R3，R4)、B9(R1，R2，R3，R4)、B10(R1，R2，R3，R4)；
围栏区域外上方两部单车数据包括BU1(R1，R2，R3，R4)、BU2(R1，R2，R3，R4)；
围栏区域外下方两部单车数据包括BD3(R1，R2，R3，R4)、BD4(R1，R2，R3，R4)；
围栏区域外右方三部单车数据包括BR5(R1，R2，R3，R4)、BR6(R1，R2，R3，R4)、BR7(R1，R2，R3，R4)；
围栏区域外左方三部单车数据包括BL8(R1，R2，R3，R4)、BL9(R1，R2，R3，R4)、BL10(R1，R2，R3，R4)。
共20部单车做为测试之用。
根据本发明的一个实施例，信号接收器可集成设置在电子车牌中，电子车牌中还设有加速度计，电子车牌通过加速度计监测到移动工具停止运动时开启信号接收器，以扫描每个道钉和地灯的发射信号，并将扫描到的发射信号广播给地灯。
也就是说，共享单车在使用时，因为电子车牌有加速度计，所以一旦进入电子围栏附近，停下来，加速度计监测到共享单车的速度为零，电子车牌开启信号接收器例如开启蓝牙接收功能，开始扫描RSSI-1、RSSI-2、RSSI-3、RSSI-4，并广播给地灯，地灯根据内建的围栏区域内与围栏区域外的超平面模型来判断该单车是在围栏区域内还是围栏区域外，然后可以告知电子车牌，以便是否允许还车。
其中，地灯可工作在双模模式，三个道钉均工作在广播模式，而电子车牌则工作在Master模式。
在本发明的另一个实施例中，也可将剩余的三个道钉也设计成地灯，成为扫描仪，这三个地灯采用定向蓝牙双模(不是双蓝牙)即可，而与电子车牌进行交互的地灯需要采用双蓝牙和LORA/NBIOT通信方式。
在本发明的实施例中，如图6和图7所示，地灯中还设有电池201和充电控制电路202，充电控制电路202通过太阳能板203将太阳能转换为电能，以给电池201充电。
一方面，如图6所示，地灯需要采用双蓝牙和LORA通信方式时，电池201分别给主蓝牙模块204、从蓝牙模块205和LORA模块206供电，蓝牙模块204、从蓝牙模块205和LORA模块206之间通过UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)的方式进行通讯。
另一方面，如图7所示，地灯需要采用双蓝牙通信方式时，电池201分别给主蓝牙模块204和从蓝牙模块205供电，蓝牙模块204和从蓝牙模块205之间通过UART的方式进行通讯。
根据本发明的一个实施例，如图3所示，道钉以扫描地灯的形式设置时，扫描地灯要安装于地面下，可以减少二次反射的干扰，增加RSSI的稳定性。
进一步地，电子车牌可设定成使用单一广播通道，尽量让每个电子车牌的广播信道错开，如此一来扫描地灯可以快速收到每个电子车牌的广播多次，并且因为个别电子车牌的信道频率固定，其波长固定，因此多次收到同一电子车牌的广播封包可以有稳定的RSSI。
若要更有选择性避免误判围栏区域外的电子车牌，每个扫描地灯中可设有定向天线和全向天线，即在每个扫描地灯中加装一定向天线，例如让A地灯除了原有的全向天线外，加装一定向天线朝向围栏区域，同样地，B地灯加装的定向天线也朝围栏区域内，由于地灯的外壳很大，深度足够让定向天线朝向围栏区域内，而非朝上，所以凡是放在地灯A左边的电子车牌，地灯A的全向天线会取得很强的RSSI，但是加装的定向天线应该会取得很低的RSSI，因为该电子车牌等于是在定向天线的背面，而B地灯可以读到该电子车牌，但是很远的距离，如此就可精准地识别出在围栏区域外的电子车牌，大大降低了误判。
并且，定向天线需要进行适当设计，通过调整其场型与增益，来降低误判。地灯中设置的全向天线可涵盖超过十米以上的通讯联机范围，地灯中设置的定向天线涵盖约六米的范围，并且零度方向的增益最高，可达六米，随着偏离零度方向，对称降低其增益，如此一来，只要电子车牌落在围栏区域外上方或下方超过一米，定向天线可能会侦测不到，然而全向天线仍可以侦测得到，但是RSSI在电子车牌距离全向天线五米处，却仍有正负一米的误差，此时的计算可能有50％会误判电子车牌在围栏区域外，这时候如果有A地灯或是B地灯的定向天线侦测到该电子车牌，即可确认该电子车牌在围栏区域内，如果A地灯或是B地灯的定向天线都未侦测到，则可以排除该电子车牌在围栏区域内的可能。
此时A与B地灯可安装在电子围栏的左右边的中间处，藉由全向天线两地灯可以互通他们各自侦测到的电子车牌资料，因此通过综合运算得知电子车牌的可能位置，接着再经由定向天线来缩小范围，排除不可能的位置，提高电子围栏的识别精度。
其中，多一组定向天线，也可将其RSSI与全向天线的RSSI进行比对，从而综合进行判断，大大降低了误判。
根据本发明实施例的电子围栏，通过在地面上设置多个信号发射器以限定出具有边界的围栏区域，其中，多个信号发射器中的一个信号发射器以地灯的形式设置，该地灯内存储有判断围栏区域内与围栏区域外的超平面模型，这样通过设置在移动工具上的信号接收器接收每个信号发射器的发射信号，并将每个信号发射器的发射信号发送给移动工具上的电子车牌，以及电子车牌与地灯进行无线通信以将每个信号发射器的发射信号发送给地灯，从而地灯根据接收到的每个信号发射器的发射信号和超平面模型判断移动工具是否处于围栏区域，不仅识别精度高，而且安装简单、容易维护，还无需耗费太多成本，给用户还放移动工具带来了极大的便利。
本发明另一方面实施例还提出了一种电子围栏报警***，如图8所示，该电子围栏报警***包括：上述的电子围栏2和移动工具1。移动工具1上设有电子车牌3和报警组件4，电子车牌3与报警组件4相连，其中，在移动工具1停放在围栏区域内后，地灯与电子车牌3保持联机状态，并在判断移动工具1被非法拖离围栏区域时通过电子车牌3控制报警组件4发出报警提示。
进一步地，电子车牌3中设有加速度计，电子车牌3在移动工具未解锁时通过加速度计监测到移动工具1被移动，并通过与地灯进行无线通信以告知地灯移动工具1被非法移动，以便地灯判断移动工具1是否被非法拖离围栏区域。
其中，电子车牌可以每0.5秒读一次加速度计的值，判断是否有变化超过一个范围，或是其值超过设定值，例如计算方式可采用三轴绝对值的和，或是平方和开根号，若有超过设定值，则启动蓝牙广播来建立与地灯的通信，主要目的是为了省电。因此，电子车牌利用加速度计来侦测移动工具例如共享单车是否被移动。
作为一个示例，停妥于围栏区域内的共享单车的电子车牌持续与地灯进行联机，一旦单车被非法拖离围栏区域，只要离开联机范围，出现掉线，地灯就通过电子车牌来控制单车上的报警组件例如蜂鸣器自动发出警鸣声。
作为一个示例，共享单车上的加速度计用来测知单车停妥后是否被移动，一旦侦测到单车被移动，同时车锁未解，则通知电子车牌尝试触发车牌蓝牙与地灯联机，并告知地灯，此电子车牌的单车被非法移动。一旦单车被非法拖离围栏区域，只要离开联机范围，单车上蜂鸣器自动发出警鸣声。
根据本发明的一个实施例，在移动工具停放在围栏区域内后，电子车牌每隔第一预设时间将扫描到的发射信号广播给地灯；在移动工具借出围栏区域内且处于运行状态时，电子车牌每隔第二预设时间将扫描到的发射信号广播给设置在路边的扫描地灯。
其中，第二预设时间可大于第一预设时间，例如第二预设时间可以是10秒。
扫描地灯可根据接收到的发射信号记录借出的移动工具的位置信息，并通过与云端服务器进行无线通信以将借出的移动工具的位置信息发送给云端服务器，以便云端服务器获取借出的移动工具的行踪。
作为一个示例，如图9所示，当移动工具例如共享单车、共享机车、共享电动车等借出电子围栏时，在骑乘当中，电子车牌可每隔一定时间将扫描到的发射信号广播给路边的扫描地灯读取，从而该地灯可将该出借交通工具的位置上传到云端，云端可记录借出的交通工具的行踪，如果有必要，当交通工具减慢(加速度计可侦测)，而且靠近电子围栏时进行位置追踪。
当应用于共享汽车时，还可用于停车管理与收费，如果采用此方案，可以在高速公路等收费道路实现按旅程收费，并能够实现交通流量监控。并且，共享汽车还可与红绿灯装置互动，在车联网尚未普遍之前，可以用来达成V2I或V2P，大幅改善交通与顺畅度，以及提高行人安全性。
根据本发明的一个实施例，电子车牌还监控自身电量，并在自身电量小于预设电量时延长第一预设时间或第二预设时间以降低广播频率。
具体地，根据电量的监控，可以每隔一小时测量一次电量，如果电量低于第一预设电量，则将第一预设时间或第二预设时间等固定周期延长一倍；如果电量低于第二预设电量，则将第一预设时间或第二预设时间等固定周期延长四倍，其中，第二预设电量小于第一预设电量。电子车牌还可同时发出广播信号告知手机或地灯，电量的状态，请求进行处理。
根据本发明实施例的电子围栏报警***，通过移动工具上设有电子车牌和报警组件，这样在移动工具停放在围栏区域内后，电子围栏的地灯与电子车牌保持联机状态，并在判断移动工具被非法拖离围栏区域时通过电子车牌控制报警组件发出报警提示，实现对停入电子围栏的移动工具进行有效监控，防止被窃，大大提高了安全性。
在本发明的实施例中，蓝牙道钉可以每1秒广播5次或2次，可根据实际时间段来确定，例如繁忙的上下班时间(每秒5次)，非上下班时间(每秒2次)，其中，道钉的通讯协议如下表1所示。
表1道钉广播资料封包
并且，以地灯形式设置的道钉的广播资料封包如下表2所示。
表2道钉(内含于地灯)广播资料封包
共享单车在骑乘期间，加速度高于设定值时，每隔固定时间进行扫描(每5秒扫描1秒)或是不进行扫描。又或者进行广播车号，让路边扫描地灯接收，可以确认单车租出去，追踪该单车的行踪。
当加速度由大变小，小于设定值且持续超过1秒时，推测有停车意图，触发蓝牙进行快速扫描，连续扫描2秒，预计对于每个电子围栏的每个道钉至少要收集到5个，然后加以平均，四舍五入后，并将其送至地灯的主蓝牙模块。电子车牌由上表2，可得知地灯的主蓝牙模块的MAC address。其中，其联线的通讯协议如下表3所示。
表3电子车牌联机地灯的数据封包
电子车牌收到地灯确认围栏区域内可还车后，联机蓝牙车锁的数据封包如下表4所示。
表4电子车牌联机蓝牙车锁的数据封包
共享单车还车后，还通过电子车牌与地灯进行联机来判断共享单车是否被偷窃，电子车牌与地灯之间的通讯协议如下表5所示。
表5电子车牌联机地灯的数据封包
在本发明的一个实施例中，电子车牌送出收集到的四个道钉的RSSI后，送给地灯后，切换成从模式，等待地灯的联机通知是否可以还车；地灯经过SVM算法，判断出电子车牌处于围栏区域内或是围栏区域外，利用联机将此信息告知电子车牌，其通讯协议如下表6所示。
表6地灯联机推送给电子车牌的数据封包
地灯将数据上传云端时，主要是采用NBIOT的方式上传云端，应该要包括报平安与单车通过(10秒累积一次发送)，报告车停入(一秒内送出)，车借出(一秒内送出)，车被窃(一秒内送出)，其通讯协议如下表7-表10所示。
表7地灯上传云端的资料封包(车借出)
表8地灯上传云端的资料封包(车停入)
表9地灯上传云端的数据封包(报平安与单车通过)
表10地灯上传云端的资料封包(车被窃)
此外，在本发明的一个具体实施例中，蓝牙道钉可采用下表11的规格。
表11蓝牙道钉规格表
使用方式 安装于地面
蓝牙模块 蓝牙4.2/5.0联机距离至少20m以上
蓝牙天线 高指向性天线
OAD YES
输入电压 4.5V，可转换成3.3VDC提供蓝牙模块电源
输出讯号 --
尺寸(含外壳) 直径100mm x 80mm
重量 100g
太阳能板 12cm x 12cm
电池容量 5000mAh可选配
地灯可采用下表12的规格。
表12地灯规格表
使用方式 安装于地面
蓝牙模块 蓝牙4.2/5.0联机距离至少20m以上
蓝牙天线 高指向性天线
LORA或NBIOT 功率1W，通讯距离至少一公里
OAD YES
输入电压 4.5V，可转换成3.3VDC提供蓝牙模块电源
输出讯号 --
尺寸(含外壳) 直径200mm x 80mm
重量 100g
I/O扩充性 UART以及4 I/P接脚可选配外加传感器
太阳能板 12cm x 12cm
电池容量 5000mAh可选配
内建定位用SDK YES
PetaCom MESH YES需要搭配bwRouter以及云端
电子车牌可采用下表13的规格。
表13电子车牌规格表
使用方式 安装于单车、机车、汽车做为电子车牌
蓝牙模块 蓝牙4.2/5.0联机距离至少20m以上
OAD YES
输入电压 4.5V，可转换成3.3VDC提供蓝芽模块电源
输出讯号 --
尺寸(含外壳) 50mm x 30mm x 3mm
重量 5g
I/O扩充性 UART以及4 I/P内建一加速度计
太阳能板 50mm x 30mm x 0.3mm
电池容量 54mAh可选配
省电功能 --
内建定位用SDK YES
PetaCom MESH YES需要搭配bwRouter以及云端
综上所述，本发明实施例的电子围栏及***，通过在地面上设置多个信号发射器以限定出具有边界的围栏区域，这样通过RSSI信息就能判断移动工具例如共享单车是否处于围栏区域内，不仅识别精度高，而且安装简单、容易维护，还无需耗费太多成本。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电子围栏，其特征在于，包括：
多个信号发射器，所述多个信号发射器设置在地面上以限定出具有边界的围栏区域；
信号接收器，所述信号接收器设置在移动工具上，所述信号接收器用于接收所述多个信号发射器中每个信号发射器的发射信号；
处理器，所述处理器与所述信号接收器相连，所述处理器根据所述接收器接收到的每个信号发射器的发射信号强度判断所述移动工具是否处于所述围栏区域。
2.如权利要求1所述的电子围栏，其特征在于，所述多个信号发射器中的每个信号发射器以道钉的形式设置在所述围栏区域的四周。
3.如权利要求2所述的电子围栏，其特征在于，所述道钉中设有定向天线，以向所述围栏区域内发射定位信号。
4.如权利要求1-3中任一项所述的电子围栏，其特征在于，所述移动工具为共享交通工具。
5.如权利要求4所述的电子围栏，其特征在于，所述共享交通工具为共享单车，所述共享单车包括电子车牌，其中，所述信号接收器和所述处理器均集成设置在所述电子车牌中，所述电子车牌在接收到的每个发射信号强度均超过预设阈值时判断所述共享单车处于所述围栏区域，并允许所述共享单车上锁还车。
6.如权利要求5所述的电子围栏，其特征在于，所述电子车牌还与移动终端进行无线通信以在所述共享单车上锁还车后发送还车成功信息给所述移动终端。
7.如权利要求6所述的电子围栏，其特征在于，所述移动终端还与云端服务器进行无线通信以将还车成功的共享单车信息发送给所述云端服务器，其中，所述还车成功的共享单车信息包括所述共享单车的定位信息。
8.如权利要求5所述的电子围栏，其特征在于，所述多个信号发射器中的一个信号发射器以地灯的形式设置，所述地灯与所述电子车牌进行无线通信以接收所述电子车牌发送的还车成功信息，并通过与云端服务器进行无线通信以将还车成功的共享单车信息发送给所述云端服务器，其中，所述还车成功的共享单车信息包括所述共享单车的定位信息。
9.如权利要求8所述的电子围栏，其特征在于，所述地灯还记录已停放在所述围栏区域内的共享单车的数量，并在已停放在所述围栏区域内的共享单车的数量达到预设的最大停车数量时通过所述电子车牌禁止进入所述围栏区域的共享单车上锁还车。
10.一种电子围栏***，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的电子围栏和移动工具。
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