一种基于城市照明智能管理系统的灯具定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于城市照明智能管理系统的灯具定位方法，所述系统包括远程云端服务器、安装在灯具上的LORA终端以及用于将LORA网络转为NB_IOT网络实现网络通讯的LORA转NB_IOT网关，所述灯具定位方法包括以下定位步骤：S1：以所需定位的灯具作为定位中心，选取3个定位中心周围的LORA转NB_IOT网关，获取所选取的3个LORA转NB_IOT网关的经纬度信息；S2：计算定位中心分别与3个LORA转NB_IOT网关之间的距离；S3：根据3个LORA转NB_IOT网关的经纬度信息以及步骤S2中计算得到的3个距离信息计算出定位中心的经纬度。与现有技术相比，本发明专利技术有效解决了在偏远位置或室内地下停车场等信号较差时，无法通过GPRS确定出灯具位置的情况，具有定位准确度高、通用性强且成本低的有益效果。

A lighting location method based on intelligent management system of urban lighting

The invention discloses a lamp positioning method based on an intelligent urban lighting management system. The system includes a remote cloud server, a LORA terminal installed on the lamp, and a LORA to NB_IOT gateway used to convert the LORA network into the NB_IOT network for network communication. The lamp positioning method includes the following positioning steps: S1: Taking the lamps and lanterns that need to be positioned as the positioning center, select the three LORA to NB_IOT gateways around the three positioning centers to obtain the latitude and longitude information of the three selected LORA to NB_IOT gateways; S2: Calculate the distance between the positioning center and the three LORA to NB_IOT gateways respectively; S3: According to the latitude and longitude information of the three LORA to NB_IOT gateways and server 2 The 3 distance information is calculated to calculate the longitude and latitude of the positioning center. Compared with the prior art, the present invention effectively solves the problem that the location of lamps and lanterns can not be determined by GPRS when the signals of remote location or indoor underground parking lot are poor, and has the beneficial effects of high positioning accuracy, strong versatility and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种基于城市照明智能管理系统的灯具定位方法
本专利技术涉及智慧城市照明与物联网领域，更具体地，涉及一种基于城市照明智能管理系统的灯具定位方法，进一步具体地说主要用于解决偏远地区或地下停车场等GPRS信号差的场所的定位方法。
技术介绍
随着国家逐步大力推动智慧城市的建设，传统的城市照明管理日益跟不上时代的发展。它们普遍存在如下问题：A）大部分城市照明灯具是不具备智能管理的，既实现不了单点控制，而且维护非常麻烦，需要大量人员不断地巡查，非常耗费人工。B）小部分城市照明具备半智能化，表现为只能群控，但不能远程知道异常灯具位置，同样不便于维护。C）另外，还有小部分城市照明灯具具备智能化。但它的灯与灯之间通信是基于短距离局域网技术。例如：zigbee技术等。其致命缺点是：只有满足特定要求的灯具才能接入其系统。例如：灯具需要特定电气接口、天线要安装于灯杆高位等。而对于常见的传统城市照明产品的智能化升级来说，它存在非常大的技术风险以及非常高的改造成本。总之，不具备大规模推广的通用性。
技术实现思路
为克服现有的技术缺陷，本专利技术提供了一种适用于网络信号较弱的地区、通用性高且成本低的基于城市照明智能管理系统的灯具定位方法。为实现本专利技术的目的，采用以下技术方案予以实现：一种基于城市照明智能管理系统的灯具定位方法，所述系统包括远程云端服务器、安装在灯具上的LORA终端以及用于将LORA网络转为NB_IOT网络实现网络通讯的LORA转NB_IOT网关，所述灯具定位方法包括以下定位步骤：S1：以所需定位的灯具作为定位中心，选取3个定位中心周围的LORA转NB_IOT网关，获取所选取的3个LORA转NB_IOT网关的经纬度信息；S2：计算定位中心分别与3个LORA转NB_IOT网关之间的距离；S3：根据3个LORA转NB_IOT网关的经纬度信息以及步骤S2中计算得到的3个距离信息计算出定位中心的经纬度，从而确定所需定位灯具的位置；其中，步骤S1中，LORA转NB_IOT网关的经纬度信息的获取方式为：S1-1：LORA转NB_IOT网关分别向附近基站多次发出请求信号，LORA转NB_IOT网关根据接收到的基站应答信号选取其中的3个基站，获取所选取的基站的经纬度信息以及每个基站向该LORA转NB_IOT网关发出应答信号的时间；S1-2：计算LORA转NB_IOT网关分别与3个基站的距离；S1-3：根据步骤S1-2中计算得到的LORA转NB_IOT网关分别与3个基站的距离以及3个基站的经纬度信息，计算出LORA转NB_IOT网关的经纬度。进一步地，步骤S1-1中，LORA转NB_IOT网关接收应答信号的时间是指LORA转NB_IOT网关分别接收到3个基站多次应答信号的平均时间。进一步地，步骤S2中，定位中心分别向3个LORA转NB_IOT网关发出LORATM数据包，计算LORATM数据包的传输时间T，通过LORATM数据包的传输时间T与距离R的关系公式R=T×C，分别计算出定位中心与3个LORA转NB_IOT网关之间的距离，其中，C表示电磁波传输速度，为已知常数。进一步地，LORATM数据包的传输时间T等于前导码时间与有效负载时间之和；其中，前导码时间Tpreamble通过关系公式Tpreamble=（Npreamble+4.25）×Ts计算得出，有效负载时间Tpayload通过关系公式Tpayload=payloadSymNb×Ts计算得出。进一步地，Npreamble表示已设定的前导码长度，其值来自寄存器上的RegPreambleMsb和RegPreambleLsb位，Ts表示符号周期，根据符号速率Rs与符号周期Ts的关系计算得出，其中，已知扩频因子SF、编码率CR及信号带宽BW，符号速率Rs通过与信号带宽的关系BW=Rs×(1+α)计算得出，其中α是低通滤波器的滚降系数；有效负载符号数payloadSymNb通过公式计算得出，其中PL表示有效负载的字节数，使用报头时，H=0；没有报头时，H=1，当LowDataRateOptimize位设置为1时，DE=1；否则DE=0，CR表示编码率，取值范围为1~4。进一步地，步骤S3中，分别以3个LORA转NB_IOT网关的经纬度为圆心，以定位中心与3个LORA转NB_IOT网关之间的距离为半径作圆，得到3个圆，所述3个圆的交汇点即为定位中心的位置；通过定位中心与3个LORA转NB_IOT网关之间的位置关系、、，计算出所需定位的灯具的经纬度（x，y），其中，（xi，yi）、（xj，yj）、（xk，yk）分别为3个LORA转NB_IOT网关的经纬度信息，Ri、Rj和Rk分别为定位中心与3个LORA转NB_IOT网关之间的距离。进一步地，步骤S1-2中，LORA转NB_IOT网关分别与3个基站的距离通过关系公式R=T×C计算得出，其中，R表示LORA转NB_IOT网关与基站的距离，T表示LORA转NB_IOT网关接收到同一基站多次应答信号的平均时间，C表示电磁波传输速度，为已知常数。进一步地，步骤S1-3中，分别以3个基站的经纬度为圆心，以R1、R2和R3为半径作圆，得到圆1、圆2和圆3，所述圆1、圆2和圆3的交汇点即为LORA转NB_IOT网关的位置；通过LORA转NB_IOT网关与3个基站的位置关系、、，计算出LORA转NB_IOT网关的经纬度（X，Y）；其中（X1，Y1）、（X2，Y2）、（X3，Y3）分别为3个基站的经纬度信息，R1、R2、R3分别为3个基站与LORA转NB_IOT网关的距离。进一步地，所述远程云端服务器通过NB_IOT广域网与灯具附近的基站实现网络通讯，进而与灯具上的LORA终端实现网络通讯，从而远程收集与管理灯具，并提供灯具的地理信息；所述LORA终端通过LORA转NB_IOT网关与其所在的基站实现信息互传。在本专利技术中，远程云端服务器主要用于远程收集与管理灯具，并提供灯具的地理信息，将NB_IOT终端或PLC电缆防盗终端或LORA终端与灯具的火线、零线接通，从而控制灯具的开关、查询灯具的工作状态以及防盗。其中，所述LORA终端通过LORA转NB_IOT网关实现LORA网络转为NB_IOT网络，实现网络通讯。NB_IOT广域网又名为窄带物联网，是万物互联网的一个重要分支，NB_IOT广域网构建于蜂窝网络，能对网络进行高效连接，具有覆盖广、连接多、速率快、部署成本低、低功耗和架构优的有益效果。进一步地，所述远程云端服务器包括总服务器和至少一个城市区域控制器，所述总服务器通过以太网与城市区域控制器实现信号互传，所述城市区域控制器通过NB_IOT广域网与其所在区域内的NB_IOT终端或电力载波转NB_IOT网关或LORA转NB_IOT网关或基站实现信号互传，或由基站与其所在区域内的NB_IOT终端或电力载波转NB_IOT网关或LORA转NB_IOT网关实现信号互传，或由电力载波转NB_IOT网关与PLC电缆防盗终端实现信号互传，或由LORA转NB_IOT网关与LORA终端实现信号互传，进而监控灯具以及电缆的运行。进一步地，所述城市区域控制器包括MCU控制模块、无线收发模块、Flash数据存储模块电路和网络数据转换模块电路，所述MCU控制模块分别与无线收发模块、Flas本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于城市照明智能管理系统的灯具定位方法，其特征在于，所述系统包括远程云端服务器、安装在灯具上的LORA终端以及用于将LORA网络转为NB_IOT网络实现网络通讯的LORA 转 NB_IOT网关，所述灯具定位方法包括以下定位步骤：S1：以所需定位的灯具作为定位中心，选取3个定位中心周围的LORA 转 NB_IOT网关，获取所选取的3个LORA 转 NB_IOT网关的经纬度信息；S2：计算定位中心分别与3个LORA 转 NB_IOT网关之间的距离；S3：根据3个LORA 转 NB_IOT网关的经纬度信息以及步骤S2中计算得到的3个距离信息计算出定位中心的经纬度，从而确定所需定位灯具的位置；其中，步骤S1中，LORA 转 NB_IOT网关的经纬度信息的获取方式为：S1‑1： LORA 转 NB_IOT网关分别向附近基站多次发出请求信号，LORA 转 NB_IOT网关根据接收到的基站应答信号选取其中的 3个基站，获取所选取的基站的经纬度信息以及LORA 转 NB_IOT网关接收应答信号的时间；S1‑2：计算LORA 转 NB_IOT网关分别与3个基站的距离；S1‑3：根据步骤S1‑2中计算得到的LORA 转 NB_IOT网关分别与3个基站的距离以及3个基站的经纬度信息，计算出LORA 转 NB_IOT网关的经纬度。...

【技术特征摘要】
1.一种基于城市照明智能管理系统的灯具定位方法，其特征在于，所述系统包括远程云端服务器、安装在灯具上的LORA终端以及用于将LORA网络转为NB_IOT网络实现网络通讯的LORA转NB_IOT网关，所述灯具定位方法包括以下定位步骤：S1：以所需定位的灯具作为定位中心，选取3个定位中心周围的LORA转NB_IOT网关，获取所选取的3个LORA转NB_IOT网关的经纬度信息；S2：计算定位中心分别与3个LORA转NB_IOT网关之间的距离；S3：根据3个LORA转NB_IOT网关的经纬度信息以及步骤S2中计算得到的3个距离信息计算出定位中心的经纬度，从而确定所需定位灯具的位置；其中，步骤S1中，LORA转NB_IOT网关的经纬度信息的获取方式为：S1-1：LORA转NB_IOT网关分别向附近基站多次发出请求信号，LORA转NB_IOT网关根据接收到的基站应答信号选取其中的3个基站，获取所选取的基站的经纬度信息以及LORA转NB_IOT网关接收应答信号的时间；S1-2：计算LORA转NB_IOT网关分别与3个基站的距离；S1-3：根据步骤S1-2中计算得到的LORA转NB_IOT网关分别与3个基站的距离以及3个基站的经纬度信息，计算出LORA转NB_IOT网关的经纬度。2.根据权利要求1所述的一种基于城市照明智能管理系统的灯具定位方法，其特征在于，步骤S2中，定位中心分别向3个LORA转NB_IOT网关发出LORATM数据包，计算LORATM数据包的传输时间T，通过LORATM数据包的传输时间T与距离R的关系公式R=T×C，分别计算出定位中心与3个LORA转NB_IOT网关之间的距离，其中，C表示电磁波传输速度，为已知常数。3.根据权利要求2所述的一种基于城市照明智能管理系统的灯具定位方法，其特征在于，LORATM数据包的传输时间T等于前导码时间与有效负载时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋伟楷，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：广州市浩洋电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44