一种定位装置和通信系统的制作方法

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种定位装置和通信系统。

背景技术：

随着“共享单车”理念的提出，在很多场合都能够看到共享单车的身影，例如学校、工厂等。以学校为例，由于很多学校的校园面积通常较大，因此，为了便于学生在校园内的活动，很多商户选择在校园内投放共享单车，而校园共享单车也受到了越来越多人的欢迎。

通常，现有的校园共享单车普遍采用gps定位技术，gps定位技术是通过接收位于天空不同位置的至少三颗卫星的信号，以测量地面上的gps设备的位置。然而，gps定位技术很容易受到高楼、树林和恶劣天气的影响，定位误差较大，因此，可能会影响车辆正常的运营维护工作。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本领域的技术人员致力于开发一种定位装置和通信系统，以解决现有技术中定位误差较大的问题。

为实现上述目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种定位装置，被配置为定向发送广播数据包，包括至少两个定向天线、射频开关、第一无线通信模块和第一中央处理器，其中，该第一中央处理器连接该第一无线通信模块，该第一无线通信模块连接该射频开关，该射频开关与至少一个定向天线连接。

可选的，该至少两个定向天线包括第一定向天线和第二定向天线，该第一定向天线的信号传输方向为第一方向，该第二定向天线的信号传输方向为第二方向，该第一方向与该第二方向之间的夹角位于(60°，180°)之间。

可选的，该第一中央处理器被配置为控制该第一无线通信模块按照预设周期发送广播数据包；该射频开关被配置为根据该第一中央处理器的指示从该至少两个定向天线中选择一个定向天线作为发送广播数据包的定向天线；该第一无线通信模块被配置为根据该射频开关的选择，通过该第一定向天线向该第一方向发送包括第一定向天线标识的广播数据包，或者通过该第二定向天线向该第二方向发送包括第二定向天线标识的广播数据包。

可选的，该第一定向天线和该第二定向天线的发射频率相同。

可选的，该第一定向天线和该第二定向天线的发射频率为2.4ghz。

可选的，该定位装置的发射功率位于(-10dbm，-5dbm)之间。

可选的，该第一定向天线向第一方向发送广播数据包与该第二定向天线向第二方向发送广播数据包的时间间隔位于(1，5)毫秒的范围内。

可选的，该第一夹角与第二夹角位于(60°，90°)范围内，第一夹角为第一定向天线与安装定位装置的表面之间的夹角，第二夹角为第二定向天线与安装定位装置的表面之间的夹角。

第二方面，本申请实施例提供了一种定位装置，被配置为接收定向发送的广播数据包，包括全向天线、第二无线通信模块和第二中央处理器，其中，该第二中央处理器连接该第二无线通信模块，该第二无线通信模块连接该全向天线。

可选的，该定位装置还包括振动传感器和蜂鸣器，振动传感器和蜂鸣器与第二中央处理器连接；该第二无线通信模块被配置为在该振动传感器的振动频率超过预设阈值的情况下，检测该定向发送的广播数据包，并向该第二中央处理器发送通过该全向天线接收到的广播数据包；该第二中央处理器被配置为在接收到包括第一定向天线标识的广播数据包的情况下，等待接收其他广播数据包，在接收到包括第二定向天线标识的广播数据包的情况下，控制该蜂鸣器发出提示音。

第三方面，本申请实施例提供了一种通信系统，该通信系统包括如下中任一个或多个：第一方面及第一方面的各种可选的实现方式中描述的定位装置，第二方面及第二方面的各种可选的实现方式中描述的定位装置。

本实用新型提供的定位装置具有以下技术效果：一方面，在共享单车的使用边界上安装至少一个包括定向天线的定位装置可以保证包括全向天线的定位装置能够接收到包括定向天线的定位装置发送的广播数据包，避免高楼、树林和恶劣天气对信号传输的影响，从而降低对共享单车的定位误差；另一方面，通过至少一个包括定向天线的定位装置中定向天线周期性的向外发送广播数据包，包括全向天线的定位装置可以根据接收到的包括不同标识的广播数据包确定共享单车的位置，并在超过共享单车使用区域的情况下，通过蜂鸣器提示用户，从而可以避免用户因为超区使用而扣费。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型提供的通信系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的第一定位装置的安装示意图；

图3是本实用新型提供的第一定位装置中定向天线的覆盖范围示意图；

图4是本实用新型提供的第一定位装置的数量为二时的安装示意图；

图5是本实用新型提供的第一定位装置中定向天线的安装角度示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

为了阐释的目的而描述了本实用新型的一些示例性实施例，需要理解的是，本实用新型可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。

通常，共享单车可以通过自身的定位功能限制用户在一定范围的区域内使用。例如，校园共享单车可能只能在校区内使用，若超出校区的范围，就会导致额外向用户收取费用或无法正常上锁等问题。虽然现有的共享单车普遍具有定位功能，但是由于现有技术的定位误差较大，因此，一方面，给运维人员带来了不便，另一方面，用户可能因为无法明确共享单车的使用区域，而不得不支付超区域使用的费用。

如图1所示，本申请实施例提供了一种通信系统，该通信系统包括至少一个第一定位装置100和与该至少一个第一定位装置100通信连接的第二定位装置200。其中，第一定位装置100可以为安装在共享单车使用范围边界上的信标，例如，若校园共享单车的使用范围为校园内，则校园门口可以为校园共享单车使用范围的边界，因此，第一定位装置100可以为安装在校园门口的信标。第二定位装置200可以为安装在共享单车上的定位装置。

继续参考图1，上述第一定位装置100可以被配置为定向发送广播数据包，该第一定位装置100可以包括至少两个定向天线110、射频开关120、第一无线通信模块130和第一中央处理器140。其中，第一中央处理器140可以连接第一无线通信模块130，第一无线通信模块130可以连接射频开关120，射频开关120可以与上述至少两个定向天线110中的至少一个定向天线连接。

继续参考图1，上述第二定位装置200可以被配置为接收上述第一定位装置100定向发送的广播数据包，该第二定位装置200可以包括全向天线210、第二无线通信模块220和第二中央处理器250。其中，第二中央处理器250可以连接第二无线通信模块220，第二无线通信模块220可以连接全向天线210。

可选的，如图2所示，第一定位装置100可以安装在校门的侧壁上，在第一定位装置100中可以包括至少两个定向天线110，分别为第一定向天线111和第二定向天线112。其中，第一定向天线111的信号传输方向为第一方向，第一定向天线111在第一方向的覆盖区域可以为校园共享单车的使用区域，第二定向天线112的信号传输方向为第二方向，第一方向与第二方向之间的夹角位于(60°，180°)之间，第二定向天线112在第二方向的覆盖区域可以为禁止使用校园共享单车的区域。

可选的，第一中央处理器140可以被配置为控制第一无线通信模块130按照预设周期发送广播数据包，射频开关120可以被配置为根据该第一中央处理器140的指示从该至少两个定向天线110中选择一个定向天线作为发送广播数据包的定向天线；该第一无线通信模块130可以被配置为根据该射频开关120的选择，通过该第一定向天线111向该第一方向发送包括第一定向天线标识的广播数据包，或者通过该第二定向天线112向该第二方向发送包括第二定向天线标识的广播数据包。

可选的，射频开关120可以周期性的交替选择第一定向天线111和第二定向天线112。一种场景为，射频开关120在一个周期内选择第一定向天线111的次数与选择第二定向天线112的次数相同，另一种场景为，射频开关120在一个周期内选择第一定向天线111的次数与选择第二定向天线112的次数不同。具体可根据实际使用需求确定，本申请实施例对此不做限定。

示例性的，以射频开关120在一个周期内选择第一定向天线111的次数与选择第二定向天线112的次数不同为例，若周期为3秒，且射频开关120选择第一定向天线111的次数为1，射频开关120选择第二定向天线112的次数为2，则射频开关120可以在第1秒选择第一定向天线111，在第2秒和第3秒都选择第二定向天线112。

可以理解的是，第一中央处理器130可以通过射频开关120对第一无线通信模块130的通道进行控制，使得第一无线通信模块130在同一时刻只能通过该第一定向天线111向该第一方向发送包括第一定向天线标识的广播数据包，或者通过该第二定向天线112向该第二方向发送包括第二定向天线标识的广播数据包。

可选的，上述第一定向天线和第二定向天线的发射频率可以相同，例如，该第一定向天线和该第二定向天线的发射频率可以为2.4ghz。采用2.4ghz作为第一定位装置100的频率，一方面，可以满足第一定位装置100的工作需求，另一方面，若频率过高不仅会使得第一定位装置100体积过大、耗电量和硬件成本高，而且会提升第一定位装置100的信号绕射和反射能力，从而无法保证共享单车在第一定位装置100的一侧时仅能接收到一个定向天线发送的广播数据包。

可选的，第一定位装置100的发射功率可以位于(-10dbm，-5dbm)范围内。第一定位装置100的发射功率可通过与该第一定位装置100匹配的软件进行配置，由于定向天线的增益较高，因此，若第一定位装置100的频率采用2.4ghz，则第一定位装置100的发射功率可以调整在(-10dbm，-5dbm)之间，从而确保第一定位装置100所覆盖的范围在15米至50米内。

可选的，第二定位装置200还可以包括振动传感器230和蜂鸣器240，振动传感器230和蜂鸣器240与第二中央处理器250连接。第二无线通信模块220可以被配置为在振动传感器230检测到的振动频率超过预设阈值的情况下，检测第一无线通信模块120发送的广播数据包，并向第二中央处理器250发送通过全向天线210接收到的广播数据包。第二中央处理器250可以被配置为在接收到包括第一定向天线标识的广播数据包的情况下，等待接收其他广播数据包，或者在接收到包括第二定向天线标识的广播数据包的情况下，控制蜂鸣器240发出提示音。

可选的，若上述第一定向天线111向第一方向发送广播数据包与该第二定向天线112向第二方向发送广播数据包的时间间隔太小，可能会导致第二中央处理器250无法及时对第二无线通信模块220接收到的广播数据包进行处理，因此，第一定向天线向第一方向发送广播数据包与该第二定向天线向第二方向发送广播数据包的时间间隔可以位于(1，5)毫秒的范围内。

下面结合示例对本申请中第一定位装置100和第二定位装置200之间的交互过程进行详细说明。

示例性的，第一定位装置100可以周期性的通过第一无线通信模块120发送广播数据包。在校园共享单车处于骑行状态或者关锁期间的时候，振动传感器230可以周期性检测第二定位装置200的振动频率，并向第二中央处理器250发送检测到的振动频率值，第二中央处理器250接收到该振动频率值后，可以将该振动频率值与预设阈值对比，若该振动频率值超过预设阈值，则第二中央处理器250可以向第二无线通信模块220发送一个确定指令，该确定指令可以用于指示第二无线通信模块220检测广播数据包，第二无线通信模块220接收到该确定指令后，就可以通过全向天线210检测第一无线通信模块120发送的广播数据包。之后，第二无线通信模块220可以将检测到的广播数据包发送给第二中央处理器250。第二中央处理器250可以通过解析第二无线通信模块220检测到的广播数据包，确定校园共享单车的位置。

具体的，如图3中的(a)所示，若第二中央处理器250通过解析第二无线通信模块220检测到的广播数据包，确定该广播数据包中包括第一定向天线标识，则表示第二定位装置200处于校园共享单车的使用区域，之后，第二中央处理器250可以等待接收第二无线通信模块220发送的其他广播数据包。如图3中的(b)所示，若第二中央处理器250通过解析第二无线通信模块220检测到的广播数据包，确定该广播数据包中包括第二定向天线标识，则表示第二定位装置200处于禁止使用校园共享单车的区域，之后，第二中央处理器250可以控制蜂鸣器240发出提示音，以提示用户返回使用校园共享单车的区域，从而避免超区扣费。

可选的，由于通信系统可以包括至少一个第一定位装置100，因此，第一无线通信模块120按照预设周期发送的广播数据包中还可以包括第一定位装置100的标识。如图4所示，以至少一个第一定位装置100的数量为2为例，该至少一个第一定位装置100可以包括第一定位装置1和第一定位装置2，第一定位装置1和第一定位装置2可以分别安装在在校园门口的两侧。第一定位装置1中向第一方向发送广播数据包的定向天线的覆盖区域与第一定位装置2中向第一方向发送广播数据包的定向天线的覆盖区域可以部分重叠，第一定位装置1中向第二方向发送广播数据包的定向天线的覆盖区域与第一定位装置2中向第二方向发送广播数据包的定向天线的覆盖区域可以部分重叠。从而可以提高第一定位装置100发送广播数据包的数量，进而便于第二定位装置200检测到广播数据包。

可选的，如图5所示，为避免第一定向天线111和第二定向天线112的覆盖面积过小，可以将第一夹角10和第二夹角20分别调整到(60°，90°)范围内。其中，第一夹角10为第一定向天线111与安装第一定位装置100的表面之间的夹角，第二夹角20为第二定向天线112与安装第一定位装置100的表面之间的夹角。

可选的，上述第一定位装置100还包括电压为3.6v、容量为2200mah的蓄电池。具体的，若第一定位装置100每隔3秒向边界的内侧和外侧各发送一个广播数据包，广播数据包的数据长度为16字节，无线速率为100kbps，发送两个广播数据包的时间间隔为5毫秒，则一次广播时间约为7毫秒左右。假设第一无线通信模块130的发射功率为+10dbm，发送电流为30ma，则第一定位装置100的平均工作电流i为：i＝30ma*7毫秒/3000＝0.07ma，因此，第一定位装置100工作一个小时所消耗的电池电量为0.07mah，如果第一定位装置100需持续工作3年，那么所需要的电池容量b为：b＝24*365*3*i＝1839.6mah，因此选择一个电压为3.6v、容量为2200mah的蓄电池即可满足需求。

本实用新型提供的定位装置具有以下技术效果：一方面，在共享单车的使用边界上安装至少一个包括定向天线的定位装置可以保证包括全向天线的定位装置能够接收到包括定向天线的定位装置发送的广播数据包，避免高楼、树林和恶劣天气对信号传输的影响，从而降低对共享单车的定位误差；另一方面，通过至少一个包括定向天线的定位装置中定向天线周期性的向外发送广播数据包，包括全向天线的定位装置可以根据接收到的包括不同标识的广播数据包确定共享单车的位置，并在超过共享单车使用区域的情况下，通过蜂鸣器提示用户，从而可以避免用户因为超区使用而扣费。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。