CN207166790U - 一种用于定位与通信的低功耗节点系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于定位与通信的低功耗节点系统，包括基站，每个基站对应有多个定位节点；iBeacon模块，分布于所述定位节点的区域范围内；低功耗广域物联网模块，安装于所述定位节点上；所述iBeacon模块用于发送iBeacon广播信号；所述定位节点用于扫描和接收iBeacon广播信号，所述低功耗广域物联网模块用于处理所述iBeacon广播信号并将该iBeacon广播信号发送至所述基站，所述基站将该iBeacon广播信号发送至云端服务器。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信等领域，具体为一种用于定位与通信的低功耗节点系统。
背景技术
在卫星导航系统难以覆盖的室内环境，位置服务的需求日益迫切。人们 80％以上的时间处于室内环境，随着社会现代化建设的不断发展，大型建筑的日益增多，室内位置服务的需求正不断增加。安全监控、商业及个人位置服务、大型场馆管管理、特殊人群监护等领域都需要使用准确的室内定位信息，特别是在应对紧急疏散等应急场景时，室内定位信息更是显得尤为重要。随着室内位置服务的需求日益迫切，位置服务正开始由室外导航向室内外无缝导航进行转变。
iBeacon是苹果公司推出的定位信标节点，手机可测量到iBeacon(蓝牙) 节点的接收强度，从而确定自己的位置。利用iBeacon节点可进行手机导航、位置监控、优惠信息推送、会员积分获取等一系列服务。
低功耗广域物联网(LPWAN)是为物联网应用中的M2M通信场景优化的，由电池供电的，低速率、超低功耗、低占空比的，以星型网络覆盖的，支持单节点最大覆盖可达100公里的蜂窝汇聚网关的远程无线网络通讯技术。
室内定位按照应用场景，分为主动定位和被动定位两种。被动定位系统一般由定位网和通信网络组成，定位网负责获取定位数据，通信网负责将定位数据回传到云端服务器。
在被动定位中，定位节点指安装在被定位对象上的设备，又称定位标签。被动定位可以只具有定位功能，也可以兼具定位和通信两种功能。
传统的被动定位采用蓝牙网关+iBeacon定位节点的方案。定位区域内按一定密度(10米左右)布设蓝牙网关，需要供电供网。iBeacon定位节点固定在被定位的人或物品上，定期发送iBeacon广播，蓝牙网关扫描附近的 iBeacon广播，通过以太网回传到云端服务器。该方案中定位网络为iBeacon 网络，通信网通过以太网实现，因为蓝牙网关要满足供电供网的条件，且布设密度很大，以一个5万平米的商场为例，需要布设网关500个，施工成本高、难度大，尤其是对于一些不允许布线的环境，该方案甚至无法实施。。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种用于定位与通信的低功耗节点系统，减少蓝牙网关的数量，无需供电供网，以降低施工成本和周期，满足实现定位与通信的功能。
实现上述目的的技术方案是：一种用于定位与通信的低功耗节点系统，包括基站，每个基站对应有多个定位节点；iBeacon模块，分布于所述定位节点的区域范围内；每一所述定位节点包括低功耗广域物联网模块；所述 iBeacon模块用于发送iBeacon广播信号；所述定位节点用于扫描和接收 iBeacon广播信号，所述低功耗广域物联网模块用于处理所述iBeacon广播信号并将该iBeacon广播信号发送至所述基站，所述基站将该iBeacon广播信号发送至云端服务器。
在本实用新型一较佳的实施例中，每一所述定位节点包括蓝牙模块，用于接收该定位节点的区域范围内的iBeacon模块的iBeacon广播信号，并解析出iBeacon广播信号的信号强度、信号ID信息；电源模块，用于为定位节点和所述低功耗广域物联网模块供电。
在本实用新型一较佳的实施例中，所述蓝牙模块包括蓝牙芯片；第一射频天线和第一射频电路，与蓝牙芯片相匹配，所述第一射频天线通过第一射频电路连接于所述蓝牙芯片。
在本实用新型一较佳的实施例中，每一所述定位节点还包括低频触发模块，用于根据所述iBeacon广播信号产生和发送低频触发信号。
在本实用新型一较佳的实施例中，低频触发器，分布于定位节点区域范围内，低频触发器用于产生低频触发信号；接收芯片，信号连接于所述低频触发器，用于接收低频触发信号；第二射频天线和第二射频电路，与所述接收芯片相匹配。
在本实用新型一较佳的实施例中，所述电源模块为充电式电源。
在本实用新型一较佳的实施例中，所述电源模块为一次性电源。
在本实用新型一较佳的实施例中，所述低功耗广域物联网模块包括低功耗广域物联网芯片以及与该低功耗广域物联网芯片相匹配的第三射频天线和第三射频电路。
在本实用新型一较佳的实施例中，所述的用于定位与通信的低功耗节点系统还包括外围电路，连接于所述定位节点。
在本实用新型一较佳的实施例中，两个相邻的所述iBeacon模块之间的间距为8m-10m，每一所述基站的覆盖半径为200m-1000m。
本实用新型的优点是：本实用新型的用于定位与通信的低功耗节点系统，每个基站的覆盖半径可达200m-1000m，一般情况下商场只需覆盖一个基站即可。本实用新型的定位节点兼具定位网与通信网的功能，而iBeacon模块无需供电供网，极大的降低了施工成本和周期。对于定位节点，虽然扫描式定位相比广播式功耗会增加，但通过动静判断、出入圈判断等算法，其待机时间也得以显著延长，典型应用可达数月甚至数年，蓝牙模块结合低频触发模块，将较大范围内的初步定位和局部区域的高精度定位结合，适用性高，高精度定位范围量级可达亚米级，能实现非常精准的定位判断。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步解释。
图1是本实用新型实施例的低功耗节点系统模块示意图。
图2是本实用新型实施例1的定位节点模块示意图。
图3是本实用新型实施例2的定位节点模块示意图。
图4是本实用新型实施例3的定位节点模块示意图。
其中，
1基站； 2定位节点；
3 iBeacon模块；
5云端服务器； 6外围电路；
21电源模块； 22低功耗广域物联网模块；
221低功耗广域物联网芯片； 222第三射频天线和第三射频电路；
231蓝牙芯片； 232第一射频天线和第一射频电路；
241接收芯片； 242第二射频天线和第二射频电路。
具体实施方式
以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本实用新型可用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。
实施例1
如图1、图2所示，一种用于定位与通信的低功耗节点系统，包括基站1、定位节点2、iBeacon模块3、云端服务器5、外围电路6。所述外围电路6连接于所述定位节点2。所述定位节点2包括低功耗广域物联网模块22。
在本实施例中，所述基站1是基于低功耗广域物联网的基站1。每个基站 1对应有多个定位节点2。每一所述基站1的覆盖半径为200m-1000m。
本实施例中，所述iBeacon模块3分布于所述定位节点2的区域范围内、两个相邻的所述iBeacon模块3之间的间距为8m-10m；iBeacon模块3定位工作频段在2.4GHz频段，受限于无线特性，定位精度一般最高能达到2m-4m。
本实施例中，所述低功耗广域物联网模块22安装于所述定位节点2上，低功耗广域物联网模块22包括低功耗广域物联网芯片221以及与该低功耗广域物联网芯片221相匹配的第三射频天线和第三射频电路222。
本实施例中，每一所述定位节点2包括蓝牙模块、电源模块21，该蓝牙模块用于接收该定位节点2的区域范围内的iBeacon模块3的iBeacon广播信号，并解析出iBeacon广播信号的信号强度、信号ID信息。电源模块21 用于为定位节点2和所述低功耗广域物联网模块22供电。
具体的，所述蓝牙模块包括蓝牙芯片231、第一射频天线和第一射频电路 232，第一射频天线和第一射频电路232与蓝牙芯片231相匹配，所述第一射频天线通过第一射频电路连接于所述蓝牙芯片231。
本实施例中，电源模块21为充电式电源或大容量的一次性电源，该充电式电源包括充电电路。对于安装体积不敏感的定位节点2，可以采用一次性电池，增加电池容量，取消充电电路，这种方案待机可达1年以上。
所述iBeacon模块3用于发送iBeacon广播信号；所述定位节点2用于扫描和接收iBeacon广播信号，所述低功耗广域物联网模块22用于处理所述 iBeacon广播信号并将该iBeacon广播信号发送至所述基站1，所述基站1将该iBeacon广播信号发送至云端服务器5。
本实施例的应用场合适用于无需高精度定位及行为判断的场景，能够显著降低成本和缩小节点体积。
实施例2
如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于：由于对于一些应用场景，需要在某些局部区域实现更高精度定位(1米甚至亚米级)，这时蓝牙定位无法达到；此外在一些场景中，需要对被定位用户的行为做判断(进出门、屋内外等)，蓝牙定位依然无法实现准确判断。因此，本实施例中，以低频触发模块代替蓝牙模块。低频触发模块用于根据所述iBeacon广播信号产生和发送125K低频触发信号。该低频触发模块基于125KHz低频触发的特性，结合低频触发器，能够实现局部区域的高精度定位，精度可达亚米级。对于进出门、屋内外等行为判断，受益于其较高的定位精度，能实现非常精准的判断。
具体的，所述低频触发模块包括低频触发器、接收芯片241、第二射频天线和第二射频电路242，低频触发器用于产生低频触发信号；接收芯片241用于接收低频触发信号，第二射频天线和第二射频电路242，与所述接收芯片 241相匹配。
实施例3
如图4所示，本实施例是实施例1和实施例2的结合，即：所述定位节点2包括蓝牙模块和低频触发模块。本实施例能够结合实施例1和实施例2 的优点，能够适应于多种应用场合，实适用性强。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于定位与通信的低功耗节点系统，其特征在于，包括
基站，每个基站对应有多个定位节点；
iBeacon模块，分布于所述定位节点的区域范围内；
每一所述定位节点包括
低功耗广域物联网模块；
所述iBeacon模块用于发送iBeacon广播信号；所述定位节点用于扫描和接收iBeacon广播信号，所述低功耗广域物联网模块用于处理所述iBeacon广播信号并将该iBeacon广播信号发送至所述基站，所述基站将该iBeacon广播信号发送至云端服务器；
低频触发模块，用于根据所述iBeacon广播信号产生和发送低频触发信号；
两个相邻的所述iBeacon模块之间的间距为8m-10m，每一所述基站的覆盖半径为200m-1000m。
2.根据权利要求1所述的用于定位与通信的低功耗节点系统，其特征在于，每一所述定位节点包括
蓝牙模块，用于接收该定位节点的区域范围内的iBeacon模块的iBeacon广播信号，并解析出iBeacon广播信号的信号强度、信号ID信息；
电源模块，用于为定位节点和所述低功耗广域物联网模块供电。
3.根据权利要求2所述的用于定位与通信的低功耗节点系统，其特征在于，所述蓝牙模块包括
蓝牙芯片；
第一射频天线和第一射频电路，与蓝牙芯片相匹配，所述第一射频天线通过第一射频电路连接于所述蓝牙芯片。
4.根据权利要求1所述的用于定位与通信的低功耗节点系统，其特征在于，所述低频触发模块包括
低频触发器，分布于定位节点区域范围内，低频触发器用于产生125K低频触发信号；
接收芯片，信号连接于所述低频触发器，用于接收低频触发信号；
第二射频天线和第二射频电路，与所述接收芯片相匹配。
5.根据权利要求2所述的用于定位与通信的低功耗节点系统，其特征在于，所述电源模块为充电式电源。
6.根据权利要求2所述的用于定位与通信的低功耗节点系统，其特征在于，所述电源模块为一次性电源。
7.根据权利要求1所述的用于定位与通信的低功耗节点系统，其特征在于，所述低功耗广域物联网模块包括低功耗广域物联网芯片以及与该低功耗广域物联网芯片相匹配的第三射频天线和第三射频电路。
8.根据权利要求1所述的用于定位与通信的低功耗节点系统，其特征在于，还包括外围电路，连接于所述定位节点。
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Cited By (3)
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