CN114501323A - 一种森林智慧导航***及方法 - Google Patents
一种森林智慧导航***及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114501323A CN114501323A CN202111668550.7A CN202111668550A CN114501323A CN 114501323 A CN114501323 A CN 114501323A CN 202111668550 A CN202111668550 A CN 202111668550A CN 114501323 A CN114501323 A CN 114501323A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- app
- wifi
- user
- mobile phone
- forest
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000000060 site-specific infrared dichroism spectroscopy Methods 0.000 claims description 9
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 241000257303 Hymenoptera Species 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/02—Services making use of location information
- H04W4/024—Guidance services
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
- G06F16/20—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor of structured data, e.g. relational data
- G06F16/29—Geographical information databases
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
- H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
- H04M1/72—Mobile telephones; Cordless telephones, i.e. devices for establishing wireless links to base stations without route selection
- H04M1/724—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones
- H04M1/72403—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for local support of applications that increase the functionality
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
- H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
- H04M1/72—Mobile telephones; Cordless telephones, i.e. devices for establishing wireless links to base stations without route selection
- H04M1/724—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones
- H04M1/72448—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for adapting the functionality of the device according to specific conditions
- H04M1/72454—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for adapting the functionality of the device according to specific conditions according to context-related or environment-related conditions
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
- H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
- H04W88/08—Access point devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Telephone Function (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
本发明公开了一种森林智慧导航***及方法,其中的一种森林智慧导航***,包括户外电箱,户外电箱顶部设有太阳能板,户外电箱前部设有户外箱前盖,户外电箱内部设有充电宝和WiFi装置;充电宝输入端连接太阳能板,其输出端连接WiFi装置;充电宝连接USB充电线。本发明A解决森林里面无手机信号的情况下的导航问题;结合手机的指南针、三轴加速度传感器的数据,解决GPS无法使用的场景;把导航路线分解成一个接着一个的WiFi基站,提高导航的成功率;具有USB充电功能,可在需要的时候取下充电宝带走,解决手机续航问题;硬件设备简单,稳定性高、维护少,适合长时间使用的场景。
Description
技术领域
本发明涉及户外定位技术,具体涉及一种森林智慧导航***及方法。
背景技术
目前,在森林里面探险,举目之间全都是树木、杂草,加上树木把阳光挡住,光线昏暗,很容易就会使人迷失方向,进而迷路,甚至越走越远,出现生命危险。
进入森林探险之前,大家普遍都会携带指南针、食物,现在手机都已经标配有指南针,手机指南针又称电子罗盘,容易受到外部磁场干扰。当人在森林迷失方向之后,通过指南针或者电子罗盘的指引,可以走出森林。但如果事先没有看过地图,也不知道去往安全区域的路线,哪怕有指南针,也无法找到安全区域。
目前GPS的精度已经达到10米之内,但是这依赖于手机能够搜索到足够多的星,在森林的实际环境中,由于树木的阻挡,GPS搜星的数量不会特别多,影响定位的精度。即使手机通过GPS搜星可以得到当前位置的坐标,但是地图的下载需要网络,而森林里面往往是没有网络,这使得用户只有坐标,没有地图,失去导航的作用。另外,即使下载到地图,从卫星图上看到的地图只是一大片绿色的植被,没有路线图可以参考,这时GPS方案对导航的作用会大打折扣。
在森林迷路后,如果手机也没电了,这时候不能通过手机联系外面的人,情况会变得比较危险,所以森林导航还需要考虑手机续航问题。
为了安全,人们会在分岔路口树立路标,提示正确的方向,但动物会碰撞路标,路标年久失修之后,路标会长满杂草,人们爬山的时候也很容易就会错过。
现有技术的缺点:
A、在森林里面无手机信号,无法打电话。
B、在报警过程中无法准确描述当前的位置,造成搜救的缓慢。
C、手机电量有限,手机续航能力差。
D、指南针只能指示东西南北方向,但是无法获知哪一个方向才是最正确的方向。
E、路牌容易被杂草覆盖,经常起不到应有的提示作用。
F、通过GPS可以获取到当前位置的经纬度,但手机无法上网,也就无法获取到地图,即使有经纬度也起不到导航作用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种森林智慧导航***及方法。
根据本发明的一个方面,提供了一种森林智慧导航***,包括户外电箱,户外电箱顶部设有太阳能板,户外电箱前部设有户外箱前盖,户外电箱内部设有充电宝和WiFi装置;充电宝输入端连接太阳能板,其输出端连接WiFi装置;充电宝连接USB充电线;
WiFi装置包括电源电路、STM32主控电路、WIFI模组电路、SD卡卡座、电池充电电路、按键电路、LED状态灯、JTAG调试电路、调试串口及外界电源端子;所述STM32主控电路分别电性连接电源电路、WIFI模组电路、SD卡卡座、电池充电电路、按键电路、LED状态灯、JTAG调试电路、调试串口及外界电源端子。
进一步地,所述电源电路主要包括低压差DC-DC电路芯片U5及***电路。
更进一步地,所述WIFI模组电路主要包括WIFI模组芯片ESP8266及***电路。
更进一步地,所述电池充电电路包括电池充电器芯片aat3691及***电路。
根据本发明的又一个方面,提供了一种森林智慧导航***方法,包括以下步骤:
将WiFi装置理作为一个路由器,WiFi装置做AP,用户手机可以随时接入该WiFi网络;
用户连接该WiFi网络之后,通过访问路由器地址的方式获取到APP的下载,下载完成之后用户自行安装该APP;
下载APP的整个过程不需要连接互联网,都是在局域网里面实现;
安装该APP文件之后,该APP会优先选择GPS模式定位,进而引导用户重返安全区域;
该APP的数据库里面会把森林的小路标注出来,而不是像百度地图、高德地图,只显示一大片绿色;
在GPS搜星成功的情况下,该APP结合GPS的经纬度信息有效地引导客户走出森林;
如果GPS搜星失败,运行该APP,通过WiFi信号强度计算出用户的大致位置,然后通过实景图让用户自行校准位置,也可以有效地引导用户走出森林;
在APP获取到用户的准确位置后,把手机平放,校准手机的指南针功能,之后用户就可以按照APP的指示方向来前进;
在用户前进过程中,APP结合指南针、三轴加速度传感器的数据,推算出用户的当前位置,并实时更新用户在地图上的位置,使得导航更加直观、有效;
手机指南针、三轴加速度传感器存在一定误差,用户经过一段距离后,APP会提示用户重新校准位置。
进一步地,森林智慧导航***方法还包括导航流程,具体包括:
从WiFi基站下载APP并安装;
运行APP,在APP上展示地图;
APP获取权限:指南针、三轴加速度传感器;
APP搜索周围的WiFi的SSID,判断出大致位置;
通过对比实景图,用户修正实际位置;
平放手机,让手机的指南针正常工作;
获取三轴加速度传感器的数据;
计算步数;
通过步数换算成距离;
结合方向、距离,在地图实时画出轨迹图;
显示用户当前位置的实景图,支持3D实景导航;
APP持续搜索周围的WiFiSSD,判断是否来到下一个标注点;
不断重复之前的步骤,直到人员来到安全区。
更进一步地,森林智慧导航***方法还包括地图更新流程,具体包括:
WiFi基站进入AP模式;
手机连接对应SSID;
手机与WiFi基站建立TCP连接,WiFi基站作TCP服务器;
手机向WiFi基站发送升级命令;
WiFi基站接收APK文件之后,对整个文件进行校验;
校验通过后,WiFi基站回复已完成命令;
手机断开TCP连接;
手机显示完成信息。
本发明的优点:
本发明A解决森林里面无手机信号的情况下的导航问题;
结合手机的指南针、三轴加速度传感器的数据,解决GPS无法使用的场景;
把导航路线分解成一个接着一个的WiFi基站,提高导航的成功率;
具有USB充电功能,可在需要的时候取下充电宝带走,解决手机续航问题;
硬件设备简单,稳定性高、维护少,适合长时间使用的场景。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的森林智慧导航***结构示意图。
图2是本发明的森林智慧导航***原理框图。
图3是本发明的电源电路原理图。
图4是本发明的STM32主控电路原理图。
图5是本发明的WIFI模组电路原理图。
图6是本发明的SD卡卡座原理图。
图7是本发明的电池充电电路原理图。
图8是本发明的按键电路原理图。
图9是本发明的LED状态灯电路原理图。
图10是本发明的JTAG调试电路原理图。
图11是本发明的调试串口电路原理图。
图12是本发明的外界电源端子图。
图13是本发明的整体工作流程图。
图14是本发明的WiFi基站流程图。
图15是本发明的WiFi装置的硬件框图。
图16是本发明的导航流程图。
图17是本发明的地图更新流程图。
附图标记:
1为户外箱前盖、2为太阳能板及3为户外电箱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明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发明,并不用于限定本发明。
术语解释:
A、Wi-Fi:无线上网;
B、USB:通用串行总线(Universal Serial Bus);
C、MCU:微控制器(Micro Control Unit);
D、SSID:服务集标识符(Service Set Identifier);
E、AP:无线接入点(Access Point)。
参考图1至图12,一种森林智慧导航***,包括户外电箱3,户外电箱3顶部设有太阳能板2,户外电箱3前部设有户外箱前盖1,户外电箱3内部设有充电宝和WiFi装置;充电宝输入端连接太阳能板2,其输出端连接WiFi装置;充电宝连接USB充电线4;
WiFi装置包括电源电路、STM32主控电路、WIFI模组电路、SD卡卡座、电池充电电路、按键电路、LED状态灯、JTAG调试电路、调试串口及外界电源端子;所述STM32主控电路分别电性连接电源电路、WIFI模组电路、SD卡卡座、电池充电电路、按键电路、LED状态灯、JTAG调试电路、调试串口及外界电源端子。
所述电源电路主要包括低压差DC-DC电路芯片U5及***电路。
所述WIFI模组电路主要包括WIFI模组芯片ESP8266及***电路。
所述电池充电电路包括电池充电器芯片aat3691(U1B)及***电路。
STM32主控电路:
由一个32位单片机最小***U1以及由3个LED组成的***指示灯,其中单片机装载有特定的程序驱动,与SD卡、WIFI共同组成了一个微型局域网文件服务器。此外单片机复位部分有外部电源电压监视器U2确保***不会由于外部影响导致复位异常。
STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。开发门槛低、网上资源多、性能稳定等特点,实属嵌入式***的优选方案。
本***的功能简单,而STM32的资源丰富、开发技术要求低,完全可以满足本方案要求。
WIFI模组电路:
外挂WIFI模组用于产生WIFI-AP热点信号供使用者,通过串口与单片机连接通讯,单片机通过一个MOS开关控制WIFI部分供电,使得一但WIFI工作失效时,单片机***可以有效对WIFI部分进行重新上电复位,确保***长期工作稳定性。
ESP8266是一款高性能无线SOC,集成了业界领先的TensilicL106超低功耗32位微MCU,具有16位缩减模式,主频支持80MHz和160MHz,支持RTOS,集成了Wi-FiMAC/BB/RF/PA/LNA,板载天线。
ESP8266支持板载PCB天线和IPEX接口天线,无需添加任何匹配电路,大大节省了天线调试的时间。可以根据实际场景的需要选择PCB天线、IPEX接口天线。
本***选择的是IPEX接口天线,可以大大增强信号功率,进而增大WiFi覆盖范围。
SD卡卡座:
SD卡支持SDIO、SPI两种接口,虽然SDIO的读写数据会更加快,但本***考虑的重点不在读写速度,而是考虑通用性,故本***采用更加通用的SPI接口来控制SD卡。
本***采用SD卡方案的最主要原因:维护简单、成本低。维护的时候,如果要更新APK文件,只需要更换SD卡就可以实现,不需要***支持在线升级。另外,从成本考虑,SD卡具有容量大、价格低等优点。
电池充电电路:
电池充电器芯片aat3691是专为调节电池充电电压和电流而设计,适用于各种便携***广泛采用的4.2v锂离子电池。内置的电池充电器芯片结合了一个功率器件、逆电流阻断和电流感应。
考虑到天气原因,可能会出现连续多天阴雨天气,并且在晚上没有阳光照射,故本***采用电池供电、太阳能两种供电方式。太阳能对电池充电,电池对***供电。
按键电路:
使用电容、电阻电路进行滤波,配合软件的按键消抖程序处理。
本***采用按键来控制:进入升级模式、进入配置模式。
两个按键的作用分别是:
BTN_CFG:长按该按键,***进入配置模式,用于设置***参数;
BTN_RST:长按该按键,清除所有配置,进入默认参数状态。
LED状态灯:
LED灯的作用分别是:
SYSLED:***在运行过程中,该LED状态灯不断闪烁,避免***出现阻塞而导致的功能失常;
ACTLED:常亮表示WiFi功能正常,熄灭表示WiFi功能不正常;
LINKLED:用户连接WiFi之后,该LED常亮;通常情况下该LED熄灭。
JTAG调试电路:
JTAG的全称是Joint Test Action Group,即联合测试行动小组。
ST芯片的仿真的硬件接口 SWDIO:
SWDIO:JTAG:Test Mode State pin ; SWD: Data I/O pin 数据线。
SWCLK:JTAG: Test Clock pin ; SWD: Clock pin 时钟线。
SWD的主要作用:
仿真调试,实现单步调试STM32芯片;
烧写固件,把hex代码烧写到STM32芯片。
调试串口:
SRV05-4是ESD静电保护器件,是做静电保护用,主要用在多线路的静电防护,高速信号口作保护。防止人为操作插拔调试串口插座时,人体携带的静电脉冲导致STM32芯片损坏。
外界电源端子:
本***采用5V电池供电,该电路为电池的连接座子入口。
参考图13至图17,一种森林智慧导航***方法,包括以下步骤:
将WiFi装置理作为一个路由器,WiFi装置做AP,用户手机可以随时接入该WiFi网络;
用户连接该WiFi网络之后,通过访问路由器地址的方式获取到APP的下载,下载完成之后用户自行安装该APP;
下载APP的整个过程不需要连接互联网,都是在局域网里面实现;
安装该APP文件之后,该APP会优先选择GPS模式定位,进而引导用户重返安全区域;
该APP的数据库里面会把森林的小路标注出来,而不是像百度地图、高德地图,只显示一大片绿色;
在GPS搜星成功的情况下,该APP结合GPS的经纬度信息有效地引导客户走出森林;
如果GPS搜星失败,运行该APP,通过WiFi信号强度计算出用户的大致位置,然后通过实景图让用户自行校准位置,也可以有效地引导用户走出森林;
在APP获取到用户的准确位置后,把手机平放,校准手机的指南针功能,之后用户就可以按照APP的指示方向来前进;
在用户前进过程中,APP结合指南针、三轴加速度传感器的数据,推算出用户的当前位置,并实时更新用户在地图上的位置,使得导航更加直观、有效;
手机指南针、三轴加速度传感器存在一定误差,用户经过一段距离后,APP会提示用户重新校准位置。
森林智慧导航***方法还包括导航流程,具体包括:
从WiFi基站下载APP并安装;
运行APP,在APP上展示地图;
APP获取权限:指南针、三轴加速度传感器;
APP搜索周围的WiFi的SSID,判断出大致位置;
通过对比实景图,用户修正实际位置;
平放手机,让手机的指南针正常工作;
获取三轴加速度传感器的数据;
计算步数;
通过步数换算成距离;
结合方向、距离,在地图实时画出轨迹图;
显示用户当前位置的实景图,支持3D实景导航;
APP持续搜索周围的WiFiSSD,判断是否来到下一个标注点;
不断重复之前的步骤,直到人员来到安全区。
森林智慧导航***方法还包括地图更新流程,具体包括:
WiFi基站进入AP模式;
手机连接对应SSID;
手机与WiFi基站建立TCP连接,WiFi基站作TCP服务器;
手机向WiFi基站发送升级命令;
WiFi基站接收APK文件之后,对整个文件进行校验;
校验通过后,WiFi基站回复已完成命令;
手机断开TCP连接;
手机显示完成信息。
本发明的WiFi基站一共分成3部分:太阳能板、WiFi装置、充电宝,其中太阳能板、充电板属于外置成品设备,可自行采购。本***要求有USB快充功能,客户可自行采用充电宝。
充电宝、WiFi装置放在一个户外电箱里面,太阳能板安装在户外电箱顶部。WiFi装置的耗电量并不大,故不要求太阳能板一定要安装在暴晒的位置,可安装树木的树干上。
森林走失的情况属于低概率事件,充电宝里面的电量不会经常被使用,只在发生危险的情况下使用,充电宝的电量越大越好,推荐充电宝的容量不少于20000mAh。平时太阳能板盈余的电量会保存在充电宝里面。在发生危险的情况下,用户可以选择取下充电宝带走,等来到安全区域之后,再归还该充电宝。在充电宝上有编号,可以知道该充电宝所属的WiFi基站位置。
本***会把地图信息、实景照片传输给用户手机,需要的文件空间比较大,故采用SD卡保存这些文件。采用SD卡的另外一个原因是: SD卡方案可以方便地图升级,维护人员只需要更换一张SD卡就可以完成地图的升级。
可以把WiFi装置简单地理解成一个路由器,WiFi装置做AP,用户手机可以随时接入该WiFi网络。用户连接该WiFi网络之后,通过访问路由器地址的方式获取到APP的下载,下载完成之后用户自行安装该APP。下载APP的整个过程不需要连接互联网,都是在局域网里面实现,这样就解决了用户手机不能上网的情况下而无法下载地图问题。
安装该APP文件之后,该APP会优先选择GPS模式定位,进而引导用户重返安全区域。该APP的数据库里面会把森林的小路标注出来,而不是像百度地图、高德地图,只显示一大片绿色。在GPS搜星成功的情况下,该APP结合GPS的经纬度信息可以有效地引导客户走出森林。
如果GPS搜星失败,运行该APP,通过WiFi信号强度计算出用户的大致位置,然后通过实景图让用户自行校准位置,也可以有效地引导用户走出森林。
在APP获取到用户的准确位置后,把手机平放,校准手机的指南针功能,之后用户就可以按照APP的指示方向来前进。在用户前进过程中,APP结合指南针、三轴加速度传感器的数据,推算出用户的当前位置,并实时更新用户在地图上的位置,使得导航更加直观、有效。
手机指南针、三轴加速度传感器存在一定误差,用户经过一段距离后,APP会提示用户重新校准位置。由于每经过一段距离就会重新校准,所以整体的导航精度并不会太差。并且通过校准当前位置的操作,提升用户的自信心,更有利于用户脱离险境。
WiFi基站的作用主要有:
提供APP程序的下载;
充电宝的USB快充。
实际的导航操作是由APP完成,和WiFi基站无关,当APP下载完成之后,就可以断开WiFi连接。
WiFi装置需要完成的功能:从SD卡里面拿到APP软件,然后通过WiFi传给用户。
WiFi芯片选用最常用的ESP8266芯片,该芯片的***电路简单、性能稳定、资料丰富、技术门槛低,很适合嵌入式方案使用。
MCU主控采用STM32芯片,***电路简单、功耗低,有SDIO模块,可以很方便地控制SD卡的读写,非常适合本***的应用场景。
增加“状态指示灯”模块,可以直观地获知当前设备的状态。
用户下载该APP之后,导航过程中结合指南针、三轴加速度传感器的数据,指南针获取当前前进的方向;三轴加速度传感器结合步行算法模型,推算出前进的距离,这样就可以完成一段又一段的前进路线。之所有采用分段式前进,是为了确认用户没有出现太大的偏差。
导航的目的地可能并不是直接到达安全区,而是寻找下一个WiFi基站。把到达安全区的路线分解成一个一个的WiFi基站,这样可提高导航的准确度,并且可提高用户的自信心。APP可周期性地搜索周围的WiFi信号,匹配该WiFi信号的信息,并且连接指定的WiFi基站,同步定位信息,确保用户都在规划路线上。
树木杂草不断生长,需要定期更新地图文件。
更新地图文件的方式有两种:
更换SD卡;
通过TCP连接,把文件传到WiFi基站。
附图17对应的是TCP连接。
说明:
实际的导航操作是由APP完成,和WiFi基站无关,当APP下载完成之后,就可以断开WiFi连接。
WiFi装置需要完成的功能:从SD卡里面拿到APP软件,然后通过WiFi传给用户。
WiFi芯片选用最常用的ESP8266芯片,该芯片的***电路简单、性能稳定、资料丰富、技术门槛低,很适合嵌入式方案使用。
MCU主控采用STM32芯片,***电路简单、功耗低,有SDIO模块,可以很方便地控制SD卡的读写,非常适合本***的应用场景。
增加“状态指示灯”模块,可以直观地获知当前设备的状态。
说明:
用户下载该APP之后,导航过程中结合指南针、三轴加速度传感器的数据,指南针获取当前前进的方向;三轴加速度传感器结合步行算法模型,推算出前进的距离,这样就可以完成一段又一段的前进路线。之所有采用分段式前进,是为了确认用户没有出现太大的偏差。
导航的目的地可能并不是直接到达安全区,而是寻找下一个WiFi基站。把到达安全区的路线分解成一个一个的WiFi基站,这样可提高导航的准确度,并且可提高用户的自信心。APP可周期性地搜索周围的WiFi信号,匹配该WiFi信号的信息,并且连接指定的WiFi基站,同步定位信息,确保用户都在规划路线上。
为了防晒、防水、本方案把WiFi装置、充电宝放在户外专用电箱内。为了避免老鼠、蚂蚁啃咬电线,USB充电线放在电箱内部而不是暴露在外面。在需要用充电宝充电的时候,先打开户外箱盖子,然后才能看到USB充电箱。经过这样的设计之后,电箱外部没有任何电线,提高产品的可靠性。
太阳能板安装在户外防晒箱顶部,既可以让太阳能板充分地吸取太阳能,又可以减少电缆线的外露,同时使得设备的安装更加便捷。
安装之前把设备全部固定好在电箱里面,到了安装现场,只需要找到一个合适的位置,使用抱箍把户外专用电箱固定在树木上,安装十分便捷。
本发明的森林导航***,在无手机信号的情况下也可以正常使用,并提供USB充电功能,解决用户手机续航问题。
在与外界取得联系后,通过告知WiFi的SSID名称,外界人员通过查询数据库获取对照表,从而获取到该SSID的精准位置,起到快速定位的目的。
设备的电源是通过太阳能板获得,并把电源保存在电池里面。用户可以通过USB快充来给手机充电,甚至允许用户在危险情况下把电池带走,提高手机的续航能力,保障人们生命安全。
WiFi设备使用户外专用电箱安装,起到防水、防晒作用,电源来自于太阳能板,能量自给自足,减少硬件维护成本。用户通过WiFi信号判断附近是否有WiFi基站,所以即使WiFi基站被杂草挡起来,也不会影响手机与WiFi基站的通信。
本发明利用WiFi的AP模式建立局域网环境下载APP,解决手机无法上网问题;
使用太阳能供电,设备电源能够自给自足,多余的电量保存到充电宝;
利用手机的指南针、三轴加速度传感器的数据,通过算法推算出前进的方向及距离,并结合地形修正行走轨迹,解决某些路况复杂无法定位的问题。
把导航的路线分解成一个接着一个的WiFi基站的线段,提高导航的成功率。
提供充电宝,解决户外手机续航问题。
户外导航最好的方式用GPS定位,结合地图显示进行导航,该方式已经很普遍地应用在人们的日常生活中,特别是交通运输方面。在森林的特殊环境中,丛林、山坡对信号的削弱,使得搜星的个数减少,进而导致定位出现很大的偏移。森林人迹稀少,基站普遍较少,甚至手机上网、通话功能都不能使用,无法正常加载地图,进而使得地图导航功能失效。所以还需要另外一种更加稳定精准的导航***。
GPS定位只能告诉用户当前位置,但实际从地图上看到的森林只,是一大片绿色,不会有森林地面的情况分析,这样的导航很不直观,无法有效地指导人员走到安全区。
本***的应用不依赖互联网数据,在本地组建成一个WiFi局域网来获取到APP。APP利用手机指南针、手机的三轴加速度传感器的数据,结合自主研发的算法来推算当前用户位置。再结合实景图、3D导航图来对用户真实位置进行校准。把导航线路分解成一个又一个的WiFi基站组成的线段,每到一个WiFi基站***就重新做一次位置校准,为导航提供更加实时准确的数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种森林智慧导航***,其特征在于,包括户外电箱(3),户外电箱(3)顶部设有太阳能板(2),户外电箱(3)前部设有户外箱前盖(1),户外电箱(3)内部设有充电宝和WiFi装置;充电宝输入端连接太阳能板(2),其输出端连接WiFi装置;充电宝连接USB充电线(4);
WiFi装置包括电源电路、STM32主控电路、WIFI模组电路、SD卡卡座、电池充电电路、按键电路、LED状态灯、JTAG调试电路、调试串口及外界电源端子;所述STM32主控电路分别电性连接电源电路、WIFI模组电路、SD卡卡座、电池充电电路、按键电路、LED状态灯、JTAG调试电路、调试串口及外界电源端子。
2.根据权利要求1所述的森林智慧导航***,其特征在于,所述电源电路主要包括低压差DC-DC电路芯片U5及***电路。
3.根据权利要求1所述的森林智慧导航***,其特征在于,所述WIFI模组电路主要包括WIFI模组芯片ESP8266及***电路。
4.根据权利要求1所述的森林智慧导航***,其特征在于,所述电池充电电路包括电池充电器芯片aat3691及***电路。
5.一种森林智慧导航***方法,其特征在于,包括以下步骤:
将WiFi装置理作为一个路由器,WiFi装置做AP,用户手机可以随时接入该WiFi网络;
用户连接该WiFi网络之后,通过访问路由器地址的方式获取到APP的下载,下载完成之后用户自行安装该APP;
下载APP的整个过程不需要连接互联网,都是在局域网里面实现;
安装该APP文件之后,该APP会优先选择GPS模式定位,进而引导用户重返安全区域;
该APP的数据库里面会把森林的小路标注出来,而不是像百度地图、高德地图,只显示一大片绿色;
在GPS搜星成功的情况下,该APP结合GPS的经纬度信息有效地引导客户走出森林;
如果GPS搜星失败,运行该APP,通过WiFi信号强度计算出用户的大致位置,然后通过实景图让用户自行校准位置,也可以有效地引导用户走出森林;
在APP获取到用户的准确位置后,把手机平放,校准手机的指南针功能,之后用户就可以按照APP的指示方向来前进;
在用户前进过程中,APP结合指南针、三轴加速度传感器的数据,推算出用户的当前位置,并实时更新用户在地图上的位置,使得导航更加直观、有效;
手机指南针、三轴加速度传感器存在一定误差,用户经过一段距离后,APP会提示用户重新校准位置。
6.根据权利要求5所述的森林智慧导航***方法,其特征在于,还包括导航流程,具体包括:
从WiFi基站下载APP并安装;
运行APP,在APP上展示地图;
APP获取权限:指南针、三轴加速度传感器;
APP搜索周围的WiFi的SSID,判断出大致位置;
通过对比实景图,用户修正实际位置;
平放手机,让手机的指南针正常工作;
获取三轴加速度传感器的数据;
计算步数;
通过步数换算成距离;
结合方向、距离,在地图实时画出轨迹图;
显示用户当前位置的实景图,支持3D实景导航;
APP持续搜索周围的WiFiSSD,判断是否来到下一个标注点;
不断重复之前的步骤,直到人员来到安全区。
7.根据权利要求5所述的森林智慧导航***方法,其特征在于,还包括地图更新流程,具体包括:
WiFi基站进入AP模式;
手机连接对应SSID;
手机与WiFi基站建立TCP连接,WiFi基站作TCP服务器;
手机向WiFi基站发送升级命令;
WiFi基站接收APK文件之后,对整个文件进行校验;
校验通过后,WiFi基站回复已完成命令;
手机断开TCP连接;
手机显示完成信息。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111668550.7A CN114501323B (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 一种森林智慧导航***及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111668550.7A CN114501323B (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 一种森林智慧导航***及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114501323A true CN114501323A (zh) | 2022-05-13 |
CN114501323B CN114501323B (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=81508347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111668550.7A Active CN114501323B (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 一种森林智慧导航***及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114501323B (zh) |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080018780A (ko) * | 2006-08-24 | 2008-02-28 | 최윤정 | 내비게이션 시스템 |
US20080065326A1 (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-13 | Casio Hitachi Mobile Communications Co., Ltd. | Mobile terminal device and program |
CN103618797A (zh) * | 2013-12-04 | 2014-03-05 | 柳明福 | 一种基于标记的室内定位方法 |
CN103675877A (zh) * | 2012-09-21 | 2014-03-26 | 东莞市泰斗微电子科技有限公司 | 一种景区导航*** |
CN103945565A (zh) * | 2013-01-18 | 2014-07-23 | 腾讯科技(深圳)有限公司 | 获取离线地图的方法和装置 |
CN204130115U (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-28 | 河北皆铭电子科技有限公司 | 一种具有Wi-Fi和手机充电功能的太阳能车站广告牌 |
US20160174039A1 (en) * | 2012-10-01 | 2016-06-16 | International Mobile Iot Corp. | Earth positioning system |
CN108459336A (zh) * | 2017-02-22 | 2018-08-28 | 东莞市腾茂电子有限公司 | 一种手机户外充电方法及其*** |
CN109219159A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-15 | 上海掌门科技有限公司 | 户外热点装置、户外热点***及户外热点连接方法 |
CN211127188U (zh) * | 2019-11-14 | 2020-07-28 | 广州位连智能科技有限公司 | 一种可移动的太阳能手机充电站 |
CN211499927U (zh) * | 2019-11-06 | 2020-09-15 | 黄淮学院 | 一种基于物联网技术的太阳能多功能智能亭 |
CN112566020A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-26 | 杨俊萍 | 园林游玩导航*** |
-
2021
- 2021-12-30 CN CN202111668550.7A patent/CN114501323B/zh active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080018780A (ko) * | 2006-08-24 | 2008-02-28 | 최윤정 | 내비게이션 시스템 |
US20080065326A1 (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-13 | Casio Hitachi Mobile Communications Co., Ltd. | Mobile terminal device and program |
CN103675877A (zh) * | 2012-09-21 | 2014-03-26 | 东莞市泰斗微电子科技有限公司 | 一种景区导航*** |
US20160174039A1 (en) * | 2012-10-01 | 2016-06-16 | International Mobile Iot Corp. | Earth positioning system |
CN103945565A (zh) * | 2013-01-18 | 2014-07-23 | 腾讯科技(深圳)有限公司 | 获取离线地图的方法和装置 |
CN103618797A (zh) * | 2013-12-04 | 2014-03-05 | 柳明福 | 一种基于标记的室内定位方法 |
CN204130115U (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-28 | 河北皆铭电子科技有限公司 | 一种具有Wi-Fi和手机充电功能的太阳能车站广告牌 |
CN108459336A (zh) * | 2017-02-22 | 2018-08-28 | 东莞市腾茂电子有限公司 | 一种手机户外充电方法及其*** |
CN109219159A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-15 | 上海掌门科技有限公司 | 户外热点装置、户外热点***及户外热点连接方法 |
CN211499927U (zh) * | 2019-11-06 | 2020-09-15 | 黄淮学院 | 一种基于物联网技术的太阳能多功能智能亭 |
CN211127188U (zh) * | 2019-11-14 | 2020-07-28 | 广州位连智能科技有限公司 | 一种可移动的太阳能手机充电站 |
CN112566020A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-26 | 杨俊萍 | 园林游玩导航*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114501323B (zh) | 2023-12-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7847709B2 (en) | Multimode vehicle location device and method | |
CN111336981B (zh) | 一种融合北斗和惯性传感器的物联网杆塔形变监测装置 | |
CN106549447A (zh) | 一种移动终端的充电方法及充电*** | |
CN104779551A (zh) | 便携式多功能智能巡线仪和电力巡线*** | |
KR102056752B1 (ko) | 수준측량을 위한 측지 측량시스템 | |
CN113014309B (zh) | 一种低功耗天基物联网数据采集终端及采集方法 | |
CN204833392U (zh) | 一种无人机飞行数据记录仪 | |
CN106772686B (zh) | 校园气象环境监测*** | |
CN110647170A (zh) | 一种基于无人机的航标巡检装置与方法 | |
CN210835732U (zh) | 一种基于无人机的航标巡检装置 | |
CN214426747U (zh) | 一种碳排放的计量设备及平台 | |
CN114501323B (zh) | 一种森林智慧导航***及方法 | |
CN106652080A (zh) | 搭载nfc模块的智能巡检仪及巡检方法 | |
CN116228598B (zh) | 一种用于山区无人机遥感图像的几何畸变校正装置及应用 | |
CN107894774A (zh) | 一种机器人管理***及其控制方法 | |
CN205643719U (zh) | 一种无人机gps定位追踪*** | |
CN112461232A (zh) | 磁场和惯性复合的室内定位与运动追踪***及其实现方法 | |
CN105185076B (zh) | 便携式城市绿化辅助规划设备 | |
CN204885997U (zh) | 具有立体摄像功能的便携式多功能智能巡线仪 | |
CN216162876U (zh) | 矿用便携式定位收发装置 | |
CN207235121U (zh) | 一种基于蓝牙的定位*** | |
CN204788357U (zh) | 手持测绘装置 | |
CN216982130U (zh) | 一种防走丢蓝牙装置电路 | |
CN206975225U (zh) | 一种高精度定位的gis采集器 | |
CN112180399A (zh) | 一种面向智能界桩的信号发射器及控制方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |