基于GNSS信号自动关闭电动车电池室内充电的方法及装置与流程

基于gnss信号自动关闭电动车电池室内充电的方法及装置
技术领域
1.本发明属于电动车电池充电管理技术领域，特别涉及基于gnss信号自动关闭电动车电池室内充电的方法及装置。


背景技术：

2.由于电动车电池的物理特性或是生产、使用不当，充放电时易发生自燃、起火等安全事故；又由于公共用于电动车存放与充电的设施不全或是使用者贪图方便，使用者常将电动车或是电动车电池带入楼道、房间、地下室等密闭或半密闭室内空间存放、充电，这样的室内空间在发生自燃、起火时导致更大的安全事故，存在严重的安全隐患。针对此种现象，政府、社区、村委、物业等机构发布严禁电动车或电池进楼道、室内的管理规范，但监管困难很难杜绝，缺乏一种自动关闭电动车电池在楼道、房间、地下室等封闭或半封闭室内空间充电的技术手段。
3.gnss是全球导航卫星系统，主要包括美国的gps、俄罗斯的glonass、欧洲的galileo、中国的北斗卫星导航系统，使用gnss技术已经成为最常用的导航和定位手段，地面车辆、智能手机等都依靠卫星导航接收机提供高精度导航和定位信息。gnss信号具有能被全天不间断接收且不易受天气影响的优势，但在被遮蔽的室内空间存在接收不到gnss信号的缺陷。是否能将gnss技术的优势和缺陷利用起来自动判断电动车电池是在室内还是室外，从而实现自动禁止电动车电池在室内充电，在当前极有研究的现实意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供基于gnss信号自动关闭电动车电池室内充电方法及装置，利用gnss信号在开阔空间可全天不间断被接收、以及在被遮蔽的室内空间不能被接收的特点来判断电动车电池是否在室内，从而自动关闭或接通电动车电池充电，以解决当前缺乏自动关闭电动车电池在楼道、房间、地下室等封闭或半封闭室内空间充电的有效技术手段的缺陷。
5.本发明解决其技术问题提供的技术方案如下：
6.第一方面，本发明提供基于gnss信号自动关闭电动车电池室内充电的方法，包括步骤：s1，若电动车电池连接在充电电路，接收gnss信号，若无gnss信号，关闭电动车电池充电；若有gnss信号，s2，将gnss信号向电动车电池的垂直上方和若干路均匀分布的水平方向转发；s3，捕获gnss转发信号的回波信号，将所捕获的回波信号路数结合预设的室内判断模型，判断电动车电池是否在室内，若在室内，关闭电动车电池充电；若不在室内，接通电动车电池充电。
7.第二方面，本发明提供基于gnss信号自动关闭电动车电池室内充电的装置，包括：gnss信号接收单元，用于接收gnss信号；信号转发与回波捕获单元，用于将接收的gnss信号向电动车电池的垂直上方和若干路均匀分布的水平方向转发，并捕获转发信号的回波信号；信号处理单元，用于将所捕获的回波信号路数结合预设的室内判断模型，判断电动车电
池是否在室内，若在室内，关闭电动车电池充电；若不在室内，接通电动车电池充电。
8.本发明的有益效果包括：
9.第一方面，本发明利用gnss信号在开阔的室外空间能全天接收、在室内空间因遮蔽常常无法接收的特点，在电动车电池接通充电电路时，检测是否能接收gnss信号，若不能接收到gnss信号，则判断电动车电池位于封闭或半封闭的室内空间，自动关闭电动车电池充电。
10.第二方面，由于在一些半封闭的空间，如室内的露台或是窗口附近能接收到gnss信号，本发明将接收到的gnss信号转发为本地信号后多路转发到垂直向上方及水平均匀分布的若干个方向，通过捕获到的建筑墙面等遮蔽体的回波信号路数进一步判断电动车电池是否处于半封闭的室内空间，从而在能接收到gnss信号的情况下判断若电动车电池处于室内空间则自动关闭电动车电池充电。
附图说明
11.下面结合附图对本发明作进一步说明。
12.图1是本发明实施例提供的基于gnss信号自动关闭电动车电池室内充电的方法流程图；
13.图2是本发明实施例提供的在半封闭室内空间基于gnss信号判断电动车电池是否在室内的结构示意图；
14.图3是本发明实施例提供的gnss信号矢量跟踪处理过程示意图；
15.图4是本发明实施例提供的基于gnss信号自动关闭电动车电池室内充电的装置结构示意图。
16.附图标识：
17.1-gnss卫星；2-半封闭室内空间；3-电动车电池；4-gnss信号；5-gnss转发信号；6-回波信号；7-gnss信号接收单元；8-信号转发与回波捕获单元；9-信号处理单元；10-gnss信号通道；11-gnss转发信号与回波信号通道；12-检测目标。
具体实施方式
18.下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.目前，禁止将电动车或电动车电池3搬入楼道、房间、地下室等封闭或半封闭室内空间2一般是采用行政手段如发布管理规范等，也有一些采用技术手段的思路如设置电子围栏的方式在电动车电池3进入楼栋时发出警报，成本较高且需要建立相应的数据管理平台，未能得到有效应用。当前，由国家牵头建立新能源监控平台的背景下，储能电池的bms系统逐渐具备wifi、蓝牙、gnss等无线方式连接到监控平台对电池实施全生命周期管理，本发明借助于gnss技术在室外全天无间断连接信号、而在室内往往没有信号的特点，利用有无gnss信号4以及利用将gnss信号4转化为本地信号后发射并经建筑墙面反射的回波信号6为检测目标12做为判断电动车或电动车电池3是否在室内的依据，进而通过电动车电池3的
bms系统在室内则自动执行关闭电动车电池3充电、在室外则允许接通电动车电池3充电。本发明所说的室内泛指楼道、室内、地下室等封闭室内空间，也泛指包含露台、窗户、大玻璃建筑墙面的半封闭室内空间2。
20.请参考图1、图2、图3，本发明提供基于gnss信号4自动关闭电动车电池3室内充电的方法，包括步骤：s1，若电动车电池3连接在充电电路，接收gnss信号4，若无gnss信号4，关闭电动车电池3充电；若有gnss信号4，s2，将gnss信号4向电动车电池5的垂直上方和若干路均匀分布的水平方向转发；s3，捕获gnss转发信号5的回波信号6，将所捕获的回波信号6路数结合预设的室内判断模型，判断电动车电池3是否在室内，若在室内，关闭电动车电池3充电；若不在室内，接通电动车电池3充电。
21.具体地，gnss为目标控测提供了一种新型技术手段，其技术特点是利用目标反射的导航卫星伪随机码信号或载波信号提取目标的参数特征。本发明的的探测目标有两个，一个目标是探测是否有gnss信号4从而在没有gnss信号4的地方执行自动关闭电动车电池3充电，另一个目标是在有gnss信号4的情况下探测电动车电池4垂直上方和水平周围是否包含建筑墙面，若包含的建筑墙面即能接收的回波信号6符合预设的室内判断模型，则判断属于室内，执行自动关闭电动车电池3充电。gnss的应用通常包括gnss卫星1和gnss信号接收单元7，若在开阔的室外空间，则可以接收到多颗卫星信号，一般接收到4颗及以上的卫星信号，则可以用于定位和目标探测。在某些情况下，电动车电池3不一定处于室内，如放在大树底下或处于多个建筑体的包围中也可能被判断为室内，从排除安全隐患的角度，这种情况下判断为室内执行关闭电动车电池3充电也在本发明所泛指的室内范围。
22.进一步地，接收到gnss信号4后、s2步骤之前，还包括将gnss信号4进行矢量跟踪处理为本地的gnss转发信号5后，按照转发的路数进行分路处理。
23.具体地，在对gnss的应用中，对信号的捕获和跟踪处理将直接影响最终的信号输出精度。传统gnss的跟踪环工作原理属于标量跟踪，各个跟踪通道对码相位和载波频率的测量是相互独立的，并没有充分挖掘跟踪环路之间的共性信息。而作为现代导航跟踪技术研究热点之一，矢量跟踪能够融合所有跟踪通道信息，同时与定位输出相结合，使得在不增加任何外部硬件辅助的情况下具备跟踪弱信号、高动态信号以及抗干扰等能力。矢量跟踪的基本思想是，根据观测量以及系统动态方程估计gnss信号接收单元7的位置、速度以及时间信息；再根据卫星星历信息对gnss信号接收单元7与gnss卫星1之间的伪距、伪距率以及视线向量矩阵进行预测；进而根据预测的伪距和伪距率对环路数字控制振荡器(nco)进行控制。与标量跟踪不同的是，矢量跟踪将原本彼此独立的伪距和伪距率测量通道通过滤波器关联在一起。原因是在环路跟踪过程中，接收机位置、速度以及时间信息是共有的。这是矢量跟踪与标量跟踪的本质区别。由于矢量跟踪技术将多个gnss信号通道10接收卫星信号关联起来用于进一步的gnss信号4跟踪，而本发明的改进之处在于，本方案使用矢量跟踪技术将接收的多个gnss信号通道10的卫星信号进行关联后，做为基准信号转发为gnss转发信号5后通过gnss转发信号与回波信号通道11进行信号跟踪与建筑墙面目标检测极为方便。经过关联后的gnss转发信号5用于信号跟踪与建筑墙面目标检测，一般而言，室内空间的建筑墙面包含有垂直上方的顶面和包围四周的围面，也就是至少有5个方向的建筑墙面目标探测，对于某些特殊形状的室内，如弧形或者多边形等，则根据实际情况多于或少于5个面进行探测是否有建筑墙面。本发明选用最常见的一个顶面和四个周面共5个探测方向为例，
其他形状的建筑墙面探测数量多于或少于5个的也包含此发明包含的方案内。依此，将gnss转发信号5分为5路发射并进行信号放大，为了回收经过建筑墙面反射的回波信号6，即通过对gnss转发信号5通过gnss转发信号与回波信号通道11进行追踪探测目标。对于分路之后的信号，则采用相位跟踪，以获得较高的追踪精度。
24.进一步地，矢量跟踪处理过程包括：将接收的gnss信号4中所有gnss信号通道10的码相位误差与载波频率误差汇集经过信号处理单元9进行数据滤波，得到一个基准的码相位和载波频率做为本地信号通过gnss转发信号与回波信号通道11对gnss转发信号5进行跟踪与对回波信号6进行捕获。
25.进一步地，预设的室内判断模型为：若捕获到电动车电池垂直上方有回波信号6，且水平方向捕获的回波信号6路数不少于设定的路数阀值，则判断电动车电池3在室内；否则，则判断电动车电池不在室内。
26.具体地，在对gnss转发信号5进行分路后，向垂直上方和若干个水平方向均发射信号的水平方向可采用多路，也可预设为4路，若遇到建筑墙面或遮蔽体，则会发生信号反射，从而回波被捕获，若无建筑墙面或遮蔽体，则无回波信号6或回波信号6太微弱不能被捕获，以捕获的回波信号6的路数从而判断电动车电池3是否在室内。由于存在全封闭室内空间或含有玻璃、窗口的半封闭室内空间2，一般而言，能捕获到包含发射向垂直上方的顶面的回波信号、以及发射向水平方向围面的发射路数的四分之三以上的回波信号6则可判断为室内，是否判断标准更为灵活如能捕获的回波路数大于或小于四分之三，可以根据具体情况预设。据此，室内判断模型为，若收到gnss转发信号5发射向电动车电池3垂直上方建筑墙面的信号分路回波，以及收到发射向水平方向建筑墙面的信号分路中的四分之三路数的信号回波，则判断电动车电池3处于室内。
27.进一步地，本发明的方法还包括：若有gnss信号4，则对电动车电池3进行gnss定位并将定位数据存储。
28.具体地，电动车电池3可以接收gnss信号4并进行转发与目标探测，则将gnss信号4用于定位，并将定位数据存储后，可以将定位数据传入电池管理大数据平台用于对电池的全生命周期管理。
29.本发明还提供基于gnss信号4自动关闭电动车电池3室内充电的装置，装置内置于电动车电池3，请参考图3、图4，本发明的装置包括：gnss信号接收单元7，用于在电动车电池3连接充电电路时，接收gnss信号4；信号转发与回波捕获单元8，用于将接收的gnss信号4向电动车电池的垂直上方和若干路均匀分布的水平方向转发，并通过gnss转发信号与回波信号通道11捕获gnss转发信号5的回波信号6；信号处理单元9，用于将所捕获的回波信号6路数结合预设的室内判断模型，判断电动车电池是否在室内，若在室内，关闭电动车电池充电；若不在室内，接通电动车电池充电。
30.具体地，若信号处理单元9通过gnss转发信号与回波信号通道11收到gnss转发信号5发射向电动车电池3垂直上方建筑墙面的信号分路回波，以及收到通过gnss转发信号与回波信号通道发射向水平方向建筑墙面的信号分路中的四分之三路数的信号回波，则判断电动车电池3处于室内。
31.进一步地，信号处理单元9还包括将由gnss信号接收单元7接收的gnss信号4进行矢量跟踪处理后，按照转发的路数进行分路处理，以便于追踪gnss转发信号5并利用回波信
号将建筑墙面做为检测目标12。
32.进一步地，预设的室内判断模型为：若捕获到垂直上方有回波信号6，且水平方向捕获的回波信号6路数不少于设定的路数阀值，则判断电动车电池3在室内；否则，则判断电动车电池3不在室内。所述路数阀值根据实际情况进行预设，本实施例以四分之三做为样例。
33.进一步地，本发明的装置通过将电动车电池3在室内或不在室内的判断结果发送至电动车电池的bms，由bms执行关闭电动车电池3充电或接通电动车电池3充电。
34.进一步地，本发明装置还包括对电动车电池3进行gnss定位并将定位数据存储。
35.需要说明的是，本发明所指的若电动车电池3连接在充电电路，则接收gnss信号4，既指在电动车电池3刚连接充电电路还没开启电动车电池3之时，也指电动车电池3已连接充电电路并已开启电动车电池3之后，若接收到gnss信号4，则关闭已开启充电的电动车电池3充电。实际上，本方案接收gnss信号4还包括电动车电池3未连接充电电路的情况，这种情况下可持续接收gnss信号3进行电动车电池定位，为节省功耗，在电动车电池3未连接充电电路时，可以不开启gnss信号转发、回波回收和室内建筑墙面目标探测。
36.以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书不应理解为对本发明的限制。