专利名称：一种用于集装箱定位的免维护有源位置追踪器的制作方法
技术领域：
本发明属于电子产品领域，尤其涉及一种用于集装箱定位的免维护有源位置追
背景技术：
目前集装箱定位主要通过运载工具间接进行定位，运载工具的定位主要有GPS和LBS两种方式，其中GPS主要用于车辆的实时定位，是一种高精度的定位，而LBS定位则是间接通过驾驶员的手机对车辆进行定位，是一种低精度的定位。通过运载工具间接对集装箱进行定位在实际使用中有很多困难，例如当集装箱更换运载工具时，需要以手动干预的方式将定位装置从前一运载工具切换到后一种运载工具，对于大型的集装箱公司而言，巨大的手工切换工作量造成管理工作效率低下、失误增加；而且当集装箱离开运载工具时，无法对其进行定位。因此研究开发直接对集装箱进行定位的位置追踪器一直是很多研究工作者的努力方向，但一直未取得突破性进展。集装箱位置追踪器一直没有投入实际应用的原因有两个，一是集装箱本身没有电源，位置追踪器必须自带电源；二是集装箱流动性非常大，对位置追踪器更换电池和维修故障困难都很大，而集装箱的设计使用寿命在10年左右，设计电源满足集装箱全寿命使用要求的免维护位置追踪器挑战也非常大。目前，在室外工作条件下，常见的工业电池的寿命都不超过I年。除了电池系统正常的工作电能消耗以外，影响电池寿命的因素主要有两个一是漏电流；二是高低温对电池容量的负面影响。尤其是当集装箱位置追踪器经过几年的使用后，如遇到极端低温条件，其放电能力会成倍下降，驱动无线通讯设备的能力也会大幅下降，导致位置追踪器失去定位功能。中国专利200810134162. 9公开了一种集装箱用定位跟踪器，其特征是，包括主控单元模块，与所述主控单元模块相连接的移动检测传感模块、卫星定位模块以及无线通讯模块，所述移动检测传感模块检测集装箱的移动并输出一唤醒信号以唤醒所述主控单元模块，所述主控单元模块接收所述唤醒信号并启动所述卫星定位模块读取集装箱的地理位置信息并回传至所述主控单元模块，所述主控单元模块将所述地理位置信息通过该无线通讯模块传输至后台服务器。该定位跟踪器应用于集装箱上时，一般情况下定位跟踪器处于体眠状态，只有移动检测传感模块或者定时模块触发时才开始工作，从而降低了整体的功耗，延长了工作时间，而且该定位跟踪器安装时无需改变集装箱的箱体结构，安装方便、可拆卸且能保证信号的接收质量。该专利虽然实现了对集装箱位置的追踪，但是其工作时间远不足10年，需要定期更换电池，而且也没有消除高低温对电池容量的负面影响。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种低功耗、使用寿命长的用于集装箱定位的免维护有源位置追踪器
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是
3一种用于集装箱定位的免维护有源位置追踪器，包括中央处理器、GPRS通讯模块、加速度检测模块、通讯天线和电池，所述中央处理器分别与所述GPRS通讯模块、所述加速度检测模块连接，所述GPRS通讯模块与所述通讯天线连接，其特征在于还包括电源管理模块和温度检测模块，所述中央处理器分别与所述电源管理模块和所述温度检测模块连接，所述电源管理模块与所述电池连接，所述中央处理器用于控制工作频率和工作模式，所述温度监测模块用于测定工作环境温度，所述电池管理模块用于调节电池工作参数，所述电池为高阻电池。本发明还可以采用如下技术方案
所述中央处理器根据所述加速度检测模块测定的加速度值，控制工作频率。所述中央处理器根据所述温度检测模块测定的温度值，控制工作模式。所述工作模式为低温模式、正常模式、预警模式和报警模式。所述GPRS通讯模块采用CDMA技术，将电信通讯的相关代码鉴权码A_KEY、MEID、ESN、接入网码AN、网络安全码AAA固化于CDMA模块。所述电池为年自放电率低于5%的高阻电池。本发明具有的优点和积极效果是使用加速度监测模块测量空间三维加速度值，中央处理器根据加速度值判断位置追踪器所处的空间姿态，并根据空间姿态判断位置追踪器是否安装于集装箱上，对于非处于集装箱安装状态的位置追踪器，将其工作频率降到最低，使其长时间处于休眠状态；对于处于集装箱安装状态的位置追踪器，根据加速度监测模块测定的空间三维加速度值，判断集装箱处于静止状态或移动状态，对于处于静止状态的位置追踪器，将其工作频率调整到最低，通过对工作频率的优化使用方式来降低电池的能量消耗。为满足按免维护的结构设计要求，集装箱位置追踪器的GPRS通讯模块取消了UIM/SIM卡，并将通讯所需信息直接写与GPRS功能模块，提高了装置的可靠性，使装置具备了防尘防水的能力。电池采用年自放电率低于5%的高阻电池，并通过电源管理模块提高其对GPRS通讯模块的驱动能力。通过选用低功耗的技术方案和元器件降低对电池的能量消耗。根据温度监测模块测定的温度值，中央处理器将位置追踪器的工作模式设定为低温模式、正常模式、预警模式或报警模式，电源管理模块根据位置追踪器所处的工作模式，对电池的工作参数进行管理和调节。当处于低温模式时，中央处理器通过电源管理模块，对高阻电池进行预放电，提高电池活性，并调整GPRS通讯模块的工作参数，使之适应低温时高阻电池的放电特性。通过对电池进行优化管理、提高电池的驱动能力，使位置追踪器满足了 10年的使用寿命要求。
图I为本发明的结构示意图。图中，I、中央处理器；2、GPRS通讯模块；3、加速度检测模块；4、通讯天线；5、电池；
6、电源管理模块；7、温度检测模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下
如图I所示，中央处理器I分别与GPRS通讯模块2、加速度检测模块3、电源管理模块6和温度检测模块7连接，GPRS通讯模块2与通讯天线4连接，电源管理模块6与电池5连接，中央处理器I用于控制工作频率和工作模式，温度监测模块7用于测定工作环境温度，电池管理模6块用于调节电池工作参数，中央处理器I根据加速度检测模块3测定的加速度值，控制工作频率，中央处理器I根据温度检测模块7测定的温度值，控制工作模式，工作模式为低温模式、正常模式、预警模式和报警模式，GPRS通讯模块2采用CDMA技术，将电信通讯的相关代码鉴权码A-KEY、MEID、ESN、接入网码AN、网络安全码AAA固化于CDMA模块，电池5为年自放电率低于5%的高阻电池。安装时，本发明装置的中央处理器I、GPRS通讯模块2、加速度检测模块3、温度监测模块7、电源管理模块6和高阻电池5都封装于同一壳体内，并采用弹性环氧树脂和保温材料进行填充，通讯天线4置于位置追踪器壳体之外并壳体相连。使用时，位置追踪器安装于集装箱内部，通讯天线4穿过集装箱的透气孔并固定于透气罩内。本发明的工作原理是中央处理器I是本发明的管理和控制核心，决定位置追踪器的工作频率和工作模式。中央处理器I的监控程序可通过GPRS通讯模块2接受外界的通讯指令，更改定位通讯的频率，在没有外界指令的情况下，按默认的通讯频率运行。当本位置追踪器处于正常工作状态时，中央处理器I读取加速度检测模块3和温度监测模块7的测量值，修改默认通讯频率。加速度检测模块3可测量X、Y、Z三个方向的加速度值，中央处理器I对三个方向的加速度值进行数据处理后，可辨识出重力加速度方向，根据测量的加速度方向和位置追踪器正确安装后的重力加速度方向是否相同，如果相同，判断位置追踪器已经正确安装于集装箱并投入使用，如果方向相差较大，则表明位置追踪器没有处理正常工作状态，中央处理器I将默认通讯频率调到最低，以降低电源消耗。当位置追踪器处于正常的工作状态时，中央处理器I将对加速度检测模块3测量的X、Y、Z三个方向的加速度值做进一步运算，判断位置追踪器处于移动状态或停止状态，当处于停止状态时，中央处理器I将默认通讯频率修改到最低，以降低电源消耗；如处于移动状态，则进一步计算出移动方向，并将该方向值通过GPRS通讯模块2上传网络存储。中央处理器I在获取温度监测模块7的测量值后，将测量值与设定的低温区间、正常工作温度区间、预警温度区间和报警温度区间进行比较，并采取不同的措施。当处理正常的工作温度区间时，中央处理器I不对默认定位通讯频率进行修改；当处于预警温度区间时，将默认定位通讯频率降低；当处于报警温度区间时，停止定位通讯，直到温度监测值回到预警温度区间；当监测温度处于低温区间时，中央处理器I通过电源管理模块6，对高阻电池5进行预放电，提高电池活性，并调整GPRS通讯模块2的工作参数，使之适应低温时高阻电池5的放电特性。本发明的定位功能是通过GPRS通讯模块2实现的，当GPRS模块与网络通讯时，利用通讯基站的信息进行计算可确定追踪器，其定位方式为LBS定位。对于新一代的CDMA模块功能，也可以采用GPSOne定位方式，提高定位精度。以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
权利要求
1.一种用于集装箱定位的免维护有源位置追踪器，包括中央处理器(I)、GPRS通讯模块(2)、加速度检测模块(3)、通讯天线(4)和电池(5)，所述中央处理器(I)分别与所述GPRS通讯模块(2 )、所述加速度检测模块(3 )连接，所述GPRS通讯模块(2 )与所述通讯天线(4)连接，其特征在于还包括电源管理模块(6)和温度检测模块(7)，所述中央处理器(I)分别与电源管理模块(6 )和温度检测模块(7 )连接，所述电源管理模块(6 )与所述电池(5 )连接，所述中央处理器(I)用于控制工作频率和工作模式，所述温度监测模块(7 )用于测定工作环境温度，所述电池管理模块(6)用于调节电池工作参数，所述电池(5)为高阻电池。
2.根据权利要求I所述的一种用于集装箱定位的免维护有源位置追踪器，其特征在于所述中央处理器(I)根据所述加速度检测模块(3)测定的加速度值，控制工作频率。
3.根据权利要求I所述的一种用于集装箱定位的免维护有源位置追踪器，其特征在于所述中央处理器(I)根据所述温度检测模块(7)测定的温度值，控制工作模式。
4.根据权利要求I所述的一种用于集装箱定位的免维护有源位置追踪器，其特征在于所述工作模式为低温模式、正常模式、预警模式和报警模式。
5.根据权利要求I所述的一种用于集装箱定位的免维护有源位置追踪器，其特征在于所述GPRS通讯模块(2)采用CDMA技术，将电信通讯的相关代码鉴权码A-KEY、MEID、ESN、接入网码AN、网络安全码AAA固化于CDMA模块。
6.根据权利要求I所述的一种用于集装箱定位的免维护有源位置追踪器，其特征在于所述电池(5)为年自放电率低于5%的高阻电池。
全文摘要
本发明提供一种低功耗、使用时间长的用于集装箱定位的免维护有源位置追踪器，包括中央处理器、GPRS通讯模块、加速度检测模块、通讯天线和电池，中央处理器分别与GPRS通讯模块、加速度检测模块连接，GPRS通讯模块与通讯天线连接，其特征在于还包括电源管理模块和温度检测模块，所述中央处理器分别与电源管理模块和温度检测模块连接，电源管理模块与电池连接，所述中央处理器用于控制工作频率和工作模式，所述电池为高阻电池。通过对工作频率的优化使用方式来降低电池的能量消耗。通过选用低功耗的技术方案和元器件降低对电池的能量消耗。通过对电池进行优化管理、提高电池的驱动能力，使位置追踪器满足了10年的使用寿命要求。
文档编号G01S19/14GK102937712SQ201210481299
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者屈燕林 申请人:天津孚感科技有限公司