一种基于电子地图的低功耗集装箱定位装置及方法与流程

本发明属于集装箱定位设备领域，特别是涉及一种基于电子地图的低功耗集装箱定位装置及方法。

背景技术：

近年来，集装箱在国际国内物流行业中得到了广泛的应用，它作为物流行业的重要终端，承载着80%以上的货运流通。为了适应反恐、货物安全、便于查询定位等发展需要，智能化的集装箱必然要得到极大的发展和运用，而智能集装箱在整个物流链下可实行信息实时化、可视化以及透明化，为了实现全供应链下的集装箱的位置信息进行远程监测、跟踪与管理，需要在智能集装箱上设置定位设备，现有的集装箱定位设备由于挂在集装箱外，主要采用微型蓄电池进行供电，但是由于定位跟踪功耗大，蓄电池的容量有限，使得定位跟踪器工作时间不能持久，常常因为电池电量不足而导致定位失效。目前常见的解决办法就是采用加速度传感器来检测集装箱是否运动，当其运动时进行定位跟踪，当检测到其静止时，定位跟踪停止，进入省电模式。但是当集装箱出现在某些特定区域，如堆场、配货中心、码头时，通常会因为流程、手续上的原因停止数天，而这些区域卫星信号很容易出现不良甚至无信号的情况，或者集装箱出现在隧道、山区等信号不好的区域或者其他一些自定义无需定位的区域时，设备为了搜索卫星信号会耗费大量电量，因此急需提供一种基于电子地图的低功耗集装箱定位装置及方法。

技术实现要素：

本发明基于现有集装箱定位设备，首次提供了一种基于电子地图的低功耗集装箱定位装置及方法，将一些固定区域的经纬度范围存储在芯片中，当集装箱进入这些区域时，采取休眠模式，降低GPS定位频率并关闭GPRS，从而延长蓄电池的使用时间。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于电子地图的低功耗集装箱定位装置，包括控制单片机和与控制单片机相连的GPS/北斗双模定位模块、陀螺仪/加速度传感器模块、GPRS通信模块、电源模块、休眠区域信息模块，其中，所控制单片机起到主控作用，GPS/北斗双模定位模块通过GPS/北斗获取终端实时位置信息，陀螺仪/加速度传感器模块判断所述集装箱是否正在移动，GPRS通信模块将经纬度、集装箱开启/关闭状态、电池电量、以及可扩充的温度、湿度信息、胎压信息传输至数据通信服务器，电源模块对所述集装箱定位装置供电，休眠区域信息模块存储在控制单片机中，判断当所述集装箱定位装置进入预设的电子地图上的固定区域或者自定义的电子围栏区域内时，启动集装箱定位装置进入休眠状态以降低功耗，所述休眠状态设置为自动降低GPS定位频率并关闭GPRS通信模块和陀螺仪/加速度传感器模块。

所述的一种基于电子地图的低功耗集装箱定位装置，还包括扩展模块，用于实现声、光、震动等报警、通过有线或者无线发送报警信号等功能。当集装箱进出所述电子围栏区域时或者偏离固定线路时，发出警报信号。

所述的一种基于电子地图的低功耗集装箱定位装置，其预设的电子地图上的固定区域为卫星信号不佳的区域，如场堆、码头、仓库、隧道或山区。

所述的一种基于电子地图的低功耗集装箱定位装置，其自定义的电子围栏区域为行政区域、任意多边形区域或者固定线路。

所述的一种基于电子地图的低功耗集装箱定位装置，其电源模块提供分离供电方式，以对不同功能的模块分离供电。

本发明还提出了一种基于电子地图的低功耗集装箱定位装置的定位方法，包括如下步骤：

（1）采用GPS/北斗双模定位模块通过GPS/北斗获取终端实时位置信息；

（2）采用陀螺仪/加速度传感器模块来判断所述集装箱定位设备是否正在移动来确定是否开启所述GPS/北斗双模定位模块；开启GPS/北斗双模定位模块的条件为当陀螺仪判断方向在3s内连续变化，且加速度传感器判断加速度在3s内连续变化，则认为集装箱在移动，从而开启GPS/北斗双模定位模块；

（3）采用GPRS通信模块将经纬度、集装箱开启/关闭状态、电池电量、以及可扩充的温度、湿度信息、胎压信息传输至数据通信服务器；

（4）采用休眠区域信息模块来判断所述集装箱定位装置是否进入预设的电子地图上的固定区域或者自定义的电子围栏区域内时，如果进入，则启动所述集装箱定位装置进入休眠状态以降低功耗，所述休眠状态设置为自动降低GPS定位频率并关闭GPRS通信模块和陀螺仪/加速度传感器模块。

本发明具有如下有益效果：本发明首次提供了一种基于电子地图的低功耗集装箱定位装置及方法，通过将一些固定区域的经纬度范围存储在芯片中，如卫星信号不佳的区域或自定义的行政区域，当集装箱进入这些区域时，采取休眠模式，降低GPS定位频率并关闭GPRS，从而延长蓄电池的使用时间。

附图说明

附图1为本发明的基于电子地图的低功耗集装箱定位装置的总体原理框图；

附图2为本发明的电子围栏设置示意图；

附图3为本发明的模块分离供电方式示意图。

具体实施方式

结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步说明。

如附图1所示，本发明的一种基于电子地图的低功耗集装箱定位装置包括控制单片机和与控制单片机相连的GPS/北斗双模定位模块、陀螺仪/加速度传感器模块、GPRS通信模块、电源模块、休眠区域信息模块。

所述控制单片机起主控作用。

GPS/北斗双模定位模块通过GPS/北斗获取终端实时位置信息。当前北斗系统为我国重点扶持的趋势，在一些敏感区域是唯一选择，因此配备有双模定位模块，根据客户的需求进行自主开启和关闭。

陀螺仪/加速度传感器模块，用于判断设备是否正在移动。

休眠区域信息模块，存储在控制单片机中，用户可以通过管理系统自行修订设置。集装箱在堆场、码头、仓库等区域，通常会因为流程、手续上的原因停止数天，而这些区域卫星信号很容易出现不良甚至无信号的情况。或者集装箱出现在隧道、山区等信号不好的区域或者其他一些自定义无需定位的区域范围时。本发明通过系统设置可以使得设备达到这些区域后，自动降低GPS定位频率并关闭GPRS通信模块和陀螺仪/加速度传感器模块，进入休眠状态以降低功耗。

GPRS通信模块，通过固有格式，将集装箱开启/关闭状态、电池电量、以及可扩充的温度、湿度信息、胎压信息传输至数据通信服务器。

所述的基于电子地图的低功耗集装箱定位装置，还包括扩展模块，用于实现声、光、震动等报警、通过有线或者无线发送报警信号等功能。当集装箱进出所述电子围栏区域时或者偏离固定线路时，发出警报信号。

所述的基于电子地图的低功耗集装箱定位装置，其预设的电子地图上的固定区域为卫星信号不佳的区域，如场堆、码头、仓库、隧道或山区。

如附图2所示，所述的基于电子地图的低功耗集装箱定位装置，其自定义的电子围栏区域为行政区域、任意多边形区域或者固定线路，根据客户需求，可以在地图上人为设定一个区域范围，终端可以自动判断电子围栏的范围，然后当车辆进入电子围栏的范围内时就采取智能休眠模式，降低GPS定位频率并关闭GPRS通信模块和陀螺仪/加速度传感器模块，以免在堆场、配货中心等地耗费过多电量。当车辆离开围栏时自动恢复到正常定位的模式。过电子围栏的设置，还可以额外实现将车辆限制在一定范围内活动，防止车辆偏离规定区域或路线。电子围栏可设置为行政区域、多边形、固定路线三种，当车辆进/出区域或偏离规定行使路线时，系统将产生声光报警并记录日志。

所述的基于电子地图的低功耗集装箱定位装置，其电源模块提供分离供电方式，以对不同功能的模块分离供电，如附图3所示，该定位装置在硬件设计上充分考虑了省电机制的问题，采用先进的电源管理模式，电源供电上采取不同功能的模块分离供电的方式，分为GPRS通信模块供电，GPS/北斗定位模块供电，MCU模块供电（微控制器），陀螺仪/加速度传感器模块供电，这样可以保证能需要的供电，不需要的断电。通过硬件判断（陀螺仪/加速度传感器模块）与软件设置（休眠区域信息模块），实现超低功耗GPS/北斗定位系统，使得3000mAH电量的设备一次充电可以工作30天以上的时间，用于集装箱在物流过程中的定位与管理。

休眠区域信息模块的开发，除了对电路、芯片等采用超低功耗设计之外，我们创造性的设置了一个存储芯片，用于记录我国常用堆场、码头和仓库等区域，这些区域的卫星信号通常都不良。客户可以根据所拥有的集装箱常去的装配、卸载的路线，选择需要定位屏蔽的区域，当设备进入所设置的区域后，定位系统进入休眠状态，从而节省大量电量。

设备主要性能如下：

（1）功耗低于100mAh/天，3000mAh锂电池可连续工作30天以上；

（2）陀螺仪与加速度传感器判断设备移动，电子地图判断堆场等无需定位区域；

（3）服务器可查询当前位置、轨迹、开启状态，支持10万台以上设备同时运行；

（4）定位精度小于10m，北斗与GPS双模定位；

（5）定位频率：每30分钟定位一次，集装箱状态报警响应时间1min；

（6）支持温度、胎压监控信息扩展。

设备的定位方法包括以下步骤：

（1）采用GPS/北斗双模定位模块通过GPS/北斗获取终端实时位置信息；

（2）采用陀螺仪/加速度传感器模块来判断所述集装箱定位设备是否正在移动来确定是否开启所述GPS/北斗双模定位模块；开启GPS/北斗双模定位模块的条件为当陀螺仪判断方向在3s内连续变化，且加速度传感器判断加速度在3s内连续变化，则认为集装箱在移动，从而开启GPS/北斗双模定位模块；

（3）采用GPRS通信模块将经纬度、集装箱开启/关闭状态、电池电量、以及可扩充的温度、湿度信息、胎压信息传输至数据通信服务器；

（4）采用休眠区域信息模块来判断所述集装箱定位装置是否进入预设的电子地图上的固定区域或者自定义的电子围栏区域内时，如果进入，则启动所述集装箱定位装置进入休眠状态以降低功耗，所述休眠状态设置为自动降低GPS定位频率并关闭GPRS通信模块和陀螺仪/加速度传感器模块。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。