UWB電子標簽及其喚醒方法和車輛定位系統與流程

本發明涉及智能交通系統，具體地，涉及UWB電子標簽及其喚醒方法和車輛定位系統。

背景技術：

隨著車輛的日益增多，停車難、難停車的問題越來越明顯。由此，路邊停車，車位查找，反向查車等應用就出現了，這些應用都需要用到無線定位技術。

UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術，相對帶寬大于25％，中心頻率大于500MHz，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據，應用于車輛定位、車距測試中，具有定位精度高、定位可靠等諸多優點，為停車場、路邊、場站等的車輛智能化管理提供了有利的條件，方便構筑智能交通系統(IntelligentTransportationSystem，簡稱ITS)。

現階段車輛的UWB無線定位多數是在車輛上設置電子標簽，定位區域內設置基站，車輛在進去定位區域后，電子標簽保持工作狀態，實時與基站通信，定位車輛的位置所在。然而，現有的UWB電子標簽采用定時喚醒進入工作狀態，長期保持工作狀態，功耗大，耗電快，不僅嚴重限制其使用壽命，也限制了其推廣應用。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供UWB電子標簽及其喚醒方法和車輛定位系統，通過無線信號喚醒UWB電子標簽，避免非通信區域的喚醒，降低UWB電子標簽的功耗。

本發明第一部分提供了UWB電子標簽的喚醒方法，包括如下喚醒步驟：

UWB電子標簽接收智能交通系統的基站發送的無線信號；

UWB電子標簽根據所述無線信號，從低功耗狀態切換至工作狀態。

上述UWB電子標簽的喚醒方法，優選的，所述UWB電子標簽根據所述無線信號，從低功耗狀態切換至工作狀態之前，還包括：

所述UWB電子標簽檢測運動狀態信號；

所述UWB電子標簽根據所述無線信號，從低功耗狀態切換至工作狀態的具體為：

所述UWB電子標簽根據所述無線信號或/和運動狀態信號，從低功耗狀態切換至工作狀態。

上述UWB電子標簽的喚醒方法，優選的，在UWB電子標簽切換至工作狀態的情況下，UWB電子標簽向基站發出定位信號。

上述UWB電子標簽的喚醒方法，優選的，UWB電子標簽向基站發出定位信號之前，還包括如下步驟：

UWB電子標簽判斷所述無線信號是否滿足條件，如果是則執行UWB電子標簽向基站發出定位信號的步驟。

或者：

UWB電子標簽判斷運動狀態信號是否滿足條件，如果所述運動狀態信號滿足條件，則執行UWB電子標簽向基站發出定位信號的步驟。

或者：

UWB電子標簽判斷所述無線信號和運動狀態信號是否滿足條件，如果滿足條件，則執行UWB電子標簽向基站發出定位信號的步驟。

上述UWB電子標簽的喚醒方法，優選的，所述UWB電子標簽根據所述無線信號和運動狀態信號，從低功耗狀態切換至工作狀態的具體為：

判斷無線信號和運動狀態信號中至少一種或喚醒信號的持續時間，在超過預定持續時間的情況下，從低功耗狀態切換至工作狀態。所述喚醒信號為將UWB電子標簽從低功耗狀態切換至工作狀態的信號。

上述UWB電子標簽的喚醒方法，優選的，UWB電子標簽判斷所述無線信號是否滿足條件是指UWB電子標簽判斷所述無線信號是否為一幀完整的信號，是則滿足條件；和/或；

UWB電子標簽判斷運動狀態信號是否滿足條件是指UWB電子標簽判斷運動狀態信號是否為抖動信號，是則滿足條件。

上述UWB電子標簽的喚醒方法，優選的，UWB電子標簽判斷所述無線信號是否滿足條件還包括如下步驟：

UWB電子標簽判斷所述無線信號是否包括配置信息，是則滿足條件。

本發明第二部分提供一種UWB電子標簽，

包括主控單元、與所述主控單元連接的無線接收單元；

所述無線接收單元用于接收智能交通系統的基站發送的無線信號；

所述主控單元用于根據所述無線信號切換至工作狀態。

上述UWB電子標簽，優選的，還包括與所述主控單元連接的運動觸控單元；

所述運動觸控單元用于檢測運動狀態信號；

所述主控單元根據所述無線信號切換至工作狀態是指所述主控單元用于根據所述無線信號或/和運動狀態信號由低功耗狀態切換至工作狀態。

上述UWB電子標簽，優選的，還包括通訊模塊，所述主控單元包括通信判斷模塊，

所述通信判斷模塊用于判斷所述無線信號是否滿足條件，并根據判斷結果控制通訊模塊，

或者：

所述通信判斷模塊用于判斷運動狀態信號是否滿足條件，并根據判斷結果控制通訊模塊，

或者：

所述通信判斷模塊用于判斷所述無線信號和運動狀態信號是否滿足條件，并根據判斷結果控制通訊模塊；

所述通訊模塊用于向基站發出定位信號。

上述UWB電子標簽，優選的，還包括喚醒判斷模塊；

所述喚醒判斷模塊用于判斷無線信號和運動狀態信號中至少一種或喚醒信號的持續時間，在超過預定持續時間的情況下，UWB電子標簽從低功耗狀態切換至工作狀態。所述喚醒信號為將UWB電子標簽從低功耗狀態切換至工作狀態的信號。

本發明第三部分提供一種基于信號觸發的車輛定位系統，包括多個基站以及上述UWB電子標簽。

由上述技術方案可知，本發明提供的一種UWB電子標簽的喚醒方法、UWB電子標簽及車輛定位系統，通過采用無線信號喚醒，在車輛進入基站的通信區域后喚醒電子標簽切換至工作狀態與基站進行通信，避免UWB電子標簽在非通信區域下喚醒，降低電子標簽的功耗，延長其使用壽命。

進一步的，本發明提供的UWB電子標簽的喚醒方法，在電子標簽同時檢測到無線信號和運動狀態的情況下再喚醒切換至工作狀態，避免UWB電子標簽在非工作情況下喚醒，進一步降低UWB電子標簽的功耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明具體實施例的車輛定位方法的流程圖；

圖2為圖1所示車輛定位方法的無線信號檢測流程圖；

圖3為圖1所示車輛定位方法的運動狀態信號檢測流程圖

圖4為本發明具體實施例的UWB電子標簽的方框圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明涉及UWB電子標簽，所述UWB電子標簽應用于交通工具，如家用汽車上，可用于車輛的定位，與定位區域(如路側停車區域、客運場站、地面停車場、地下停車場等)內的UWB基站構成無線定位系統，方便車輛的停車、反向查找等。通常，所述定位區域內間隔設置有若干個基站，并設有與各基站通信的服務器。搭載有所述UWB電子標簽的車輛在進入定位區域后被基站的無線信號喚醒進入工作狀態，與基站通信對車輛定位，避免UWB電子標簽在非定位區域下喚醒，降低電子標簽的功耗。

實施例一

基于以上技術原理，本發明公開了一種UWB電子標簽的喚醒方法，包括如下喚醒步驟：

UWB電子標簽接收智能交通系統的基站發送的無線信號；

安裝有UWB電子標簽的車輛在進入基站的通信區域后，接收基站發送的無線信號，應用于智能交通基站的無線信號有多種，基站通常設置于路側、停車場出入口以及各停車位等。

UWB電子標簽根據所述無線信號，從低功耗狀態切換至工作狀態。

本實施例可選用不同頻段的無線信號，UWB電子標簽設置了無線信號幀的前導碼，可以選擇接收設定的無線信號，比如可以選擇接收設定廠商的無線信號，過濾掉其他廠商的無線信號。UWB電子標簽在接收到無線信號后，輸出一個中斷信號來喚醒UWB電子標簽進入工作狀態。

在UWB電子標簽切換至工作狀態的情況下，UWB電子標簽向基站發出定位信號。

UWB電子標簽在預設時間，如60S內向基站連續發射多個定位信號，與所述基站通信，確定車輛的位置。

實施例二

基于以上技術原理，本發明還公開了一種UWB電子標簽的喚醒方法，包括如下步驟：

UWB電子標簽接收智能交通系統的基站發送的無線信號；UWB電子標簽檢測運動狀態信號；

UWB電子標簽根據所述無線信號和運動狀態信號，從低功耗狀態切換至工作狀態。

在本實施例中，UWB電子標簽不僅接收基站發送的無線信號，還通過檢測UWB電子標簽的運動狀態進一步確定是否處于需要喚醒進入工作狀態的場景。在實際應用中，安裝有UWB電子標簽的車輛處于基站的定位區域以及處于運動狀態是需要定位的兩個條件，通過檢測無線信號和運動狀態信號來確定是否需要喚醒進入工作狀態。在檢測兩種信號是否同時存在時可出現多種情況。一種是先接收到無線信號后檢測到運動信號，例如安裝有UWB電子標簽的車輛停在停車區域后，會一直檢測到無線信號，如果車輛并未啟動，UWB電子標簽未檢測到運動狀態信號，則不會喚醒UWB電子標簽進入工作狀態。當車子啟動后，UWB電子標簽檢測到運動信號，此時滿足車輛處于基站的定位區域以及處于運動狀態的喚醒條件，UWB電子標簽被喚醒進入工作狀態。

另一種是先檢測到運動信號后檢測到無線信號。例如車輛非基站通信區域內處于運動狀態，UWB電子標簽會一直檢測到運動狀態信號，但未接收到基站的無線信號，此時不會喚醒UWB電子標簽進入工作狀態。在進入基站的定位區域后，接收到無線信號，此時滿足車輛處于基站的定位區域以及處于運動狀態的喚醒條件，UWB電子標簽被喚醒進入工作狀態。

進一步的，該判定過程還可以包括判斷其中一種或兩種信號的持續時間。在實際應用中，存在車輛路過停車區域接收到基站的無線信號，或者車輛抖動產生運動狀態信號，該信號可能同時存在，所以在接收到無線信號和檢測到運動信號后，UWB電子標簽對一種或兩種信號的持續時間進行監控，在其中一種或兩種信號都達到預定持續時間的情況下，再將UWB電子標簽切換至工作狀態，從而避免對UWB電子標簽的誤喚醒操作，降低UWB電子標簽的功耗。

另外，該判定過程還可以采用判定喚醒信號的方式，即喚醒信號持續時間達到預設時間的情況下，UWB電子標簽切換至工作狀態。喚醒信號為將UWB電子標簽切換至工作狀態的信號。UWB電子標簽在接收到無線信號和/或運動狀態信號后，會產生一個喚醒信號，該喚醒信號將UWB電子標簽從低功耗狀態切換至工作狀態。

在UWB電子標簽切換至工作狀態的情況下，UWB電子標簽向基站發出定位信號。

本實施例中，其中一種方案采用無線信號和運動狀態信號同時存在的情況下才喚醒UWB電子標簽，避免電子標簽在不需要UWB電子標簽工作的情況下被喚醒，降低UWB電子標簽的功耗。

實施例三

如圖1和圖2所示，基于以上技術原理，本發明公開了一種UWB電子標簽的喚醒方法，包括如下喚醒步驟：

UWB電子標簽接收智能交通系統的基站發送的無線信號；

UWB電子標簽根據所述無線信號，從低功耗狀態切換至工作狀態。

本實施例的具體喚醒過程同實施例一或二，在此不再贅述。

UWB電子標簽判斷所述無線信號是否滿足條件，如果是，則UWB電子標簽向基站發出定位信號。如果否，則將UWB電子標簽切換至低功耗狀態。

上述UWB電子標簽判斷所述無線信號是否滿足條件是指UWB電子標簽判斷所述無線信號是否為一幀完整的信號，是則滿足條件；否則設置UWB電子標簽切換至低功耗狀態。

UWB電子標簽在接收無線信號時，會由于干擾或生成的無線信號本身存在殘缺等原因，導致接收的無線信號不是一個完整的信號，UWB電子標簽在判斷無線信號為一個完整的一幀信號后，符合發送定位信號的條件，則會發送定位信號至基站進行定位操作。如果不是完整的一幀信號，則不會發送定位信號，將UWB電子標簽切換至低功耗狀態，等待下一次被喚醒。

進一步的，在UWB電子標簽判斷所述無線信號是否滿足條件時，還包括判斷所述無線信號是否包含配置信息，該配置信息可以為UWB配置信息，是則滿足條件，并更新UWB電子標簽的UWB配置(例如UWB電子標簽發送UWB定位信號的周期)；否則將UWB電子標簽切換至低功耗狀態。

本實施例在UWB電子標簽喚醒后對無線信號進行判斷，滿足設置條件才發送定位信號進行定位操作，避免UWB電子標簽在接收到干擾信號喚醒后進行誤定位操作，降低UWB電子標簽的功耗。

實施例四

如圖1至圖3所示，基于以上技術原理，本發明還公開了一種UWB電子標簽的喚醒方法，包括如下步驟：

UWB電子標簽接收智能交通系統的基站發送的無線信號；

所述UWB電子標簽檢測運動狀態信號；

所述UWB電子標簽根據所述無線信號和運動狀態信號，從低功耗狀態切換至工作狀態。

本實施例的具體喚醒過程同實施例一或二，在此不再贅述。

UWB電子標簽判斷運動狀態信號是否滿足條件，如果所述運動狀態信號滿足條件，則UWB電子標簽向基站發出定位信號。如果否，則將UWB電子標簽切換至低功耗狀態。

UWB電子標簽檢測到的運動狀態信號有時候會由于車輛的抖動或震動造成的，設定UWB電子標簽對運動狀態信號進行判斷是否為抖動信號，是則滿足條件向基站發出定位信號，否則將UWB電子標簽切換至低功耗狀態。所述UWB電子標簽設有預設閥值，通常在20mg～150mg/LSB范圍內，若運動狀態信號大于等于預設閥值，則不是抖動信號；若小于預設閥值，則是抖動信號。

進一步的，在UWB電子標簽向基站發出定位信號前，UWB電子標簽對無線信號和運動狀態信號進行判斷是否滿足條件，如果兩種信號均滿足條件，則UWB電子標簽向基站發出定位信號。如果其中一個信號不滿足條件，則將UWB電子標簽切換至低功耗狀態。

無線信號的判斷過程請參照實施例三，對于無線信號和運動狀態信號的判斷無先后順序，可以先對無線信號進行判斷，再對運動狀態信號進行判斷，反之亦可，或者同時對兩個信號進行判斷。

本實施例在UWB電子標簽喚醒后對運動狀態信號進行判斷，滿足設置條件才發送定位信號進行定位操作，避免UWB電子標簽在誤喚醒后進行誤定位操作，降低UWB電子標簽的功耗。

進一步的UWB電子標簽喚醒后對運動狀態信號和無線信號分別進行判斷，在均滿足設置條件的情況下再發送定位信號進行定位操作，進一步限定發送定位信號的條件，避免UWB電子標簽在非定位情況下進行誤定位操作，降低UWB電子標簽的功耗。

實施例五

如圖4所示，本發明實施例提供的一種UWB電子標簽，包括主控單元、分別與所述主控單元連接的無線接收單元、運動觸控單元和通訊模塊，所述主控單元還包括通信判斷模塊；

所述無線接收單元包括用于接收智能交通系統的基站發送的無線信號的無線傳感器；

所述運動觸控單元包括用于檢測運動狀態信號的速度傳感器；所述速度傳感器可以是加速度傳感器，在車輛的運動狀態發生變換，如啟動、停止、轉彎等時產生中斷信號給主控單元。所述主控單元用于根據所述無線信號和/或運動狀態信號由低功耗狀態切換至工作狀態。

所述通信判斷模塊用于判斷所述無線信號和/或運動狀態信號是否滿足條件，即可以根據實際應用選擇不同的判斷條件設置，可以只選擇判斷無線信號是否滿足條件或者只判斷運動狀態信號是否滿足條件，也可以選擇判斷二者是否同時滿足條件。如果符合條件則控制通訊模塊發送定位信號至基站進行定位操作，如果不符合條件則主控單元切換至低功耗狀態。

具體的，通信判斷模塊判斷所述無線信號是否為一幀完整的信號或/和判斷所述無線信號是否包括配置信息，是則滿足條件，否則不滿足條件。通信判斷模塊還用于判斷運動狀態信號是否為抖動信號，如果是抖動信號則不滿足條件，如果不是抖動信號則滿足條件。

進一步的，在實際應用中，UWB電子標簽還包括喚醒判斷模塊，用于判斷一種或兩種兩種信號的持續時間，在超過預定持續時間的情況下，UWB電子標簽從低功耗狀態切換至工作狀態。

另外，該判定過程還可以采用判定喚醒信號的方式，即喚醒信號持續時間達到預設時間的情況下，UWB電子標簽切換至工作狀態。喚醒信號為將UWB電子標簽切換至工作狀態的信號。UWB電子標簽在接收到無線信號和/或運動狀態信號后，會產生一個喚醒信號，該喚醒信號將UWB電子標簽從低功耗狀態切換至工作狀態。

通訊模塊用于向基站發出定位信號。用于與基站通信對車輛定位。

UWB電子標簽的定位信號中加載有車輛身份信息如車牌號、車型信息等。另外，在UWB電子標簽內還設置實現ETC(電子不停車自動收費)系統的無線通信單元，以與ETC系統配合實現不停車自動收費。

主控單元：用于接收喚醒信號，并根據無線信號和運動狀態信號控制通訊模塊的發送，以及UWB電子標簽的低功耗處理等等。根據不同的應用場景，當滿足雙重喚醒的時候打開UWB定位功能，也可以只需要滿足任一喚醒即可打開UWB定位功能。

主控單元在發送完UWB定位信號之后，主控單元進入低功耗模式，關閉晶振，只有無線接收單元、運動傳感器的喚醒電路在工作，此時的功耗只有10uA。

通訊模塊：用于發送UWB定位信號的模塊。為了降低功耗，在向基站發送完定位信號后，立馬進入深度睡眠的方式。通訊模塊深度睡眠模式下的功耗只有0.4uA。通常各基站根據電子標簽的定位信號得到相對車輛的參數值，如優選接收信號強度(RSSI)、信號到達時間(TOA)、到達時間差(TDOA)、到達角度(AOA)等，服務器將基站相對車輛的參數值代入相應的數學模型，確定車輛的位置信息。以TDOA為例，相關的方程組如下：

sqrt((x-x2)^2+(y-y2)^2)-sqrt((x-x1)^2+(y-y1)^2)＝t1 (1)

sqrt((x-x3)^2+(y-y3)^2)-sqrt((x-x1)^2+(y-y1)^2)＝t2 (2)

sqrt((x-x4)^2+(y-y4)^2)-sqrt((x-x1)^2+(y-y1)^2)＝t3 (3)

這3個方程組共有2個變量x,y,分別對應UWB電子標簽的坐標。基站坐標分別為

x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4；t1,t2,t3這里指的是時間差。兩個變量共有3個方程組，故方程有解且唯一。經實測表明，定位精度可以達到10cm以內。

實施例六

本實施例提供了一種基于信號觸發的車輛定位系統，包括多個基站以及如以上所述的UWB電子標簽。UWB電子標簽在無線信號存在的情況下，即處在基站的通信范圍內才被喚醒，或與運動狀態信號同時存在的情況下才喚醒，并在喚醒后對運動狀態信號和/或無線信號進行判斷，在滿足設置條件的情況下再發送定位信息進行定位操作，避免UWB電子標簽在非定位情況下進行誤定位操作，降低UWB電子標簽的功耗。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。