一种微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端制造技术

本发明专利技术提供一种微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端，包括三维定位装置、远程传输装置、MCU、能量储存装置、能量捕获装置及充电控制电路；MCU设置为控制三维定位装置采集待追踪资产的三维位置信息，并控制远程传输装置将三维位置信息上传至一远程上位机；能量储存装置与MCU连接，设置为给MCU供电；能量捕获装置与能量储存装置连接，设置采集光能并将采集到的光能转换成电能以给能量储存装置充电；充电控制电路与能量储存装置和充电装置连接，设置为采集外部环境光强和能量储存装置电量，并根据外部环境光强和能量储存装置电量控制能量捕获装置进行充电操作。本发明专利技术的资产追踪终端体积小、功耗低、寿命长，能够实现对资产的远程实时追踪。

【技术实现步骤摘要】
一种微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端
本专利技术属于电子
，尤其涉及一种微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端。
技术介绍
目前，我国军需物资多存放于野外，并采用传统GPS传感终端进行定位。然而，传统GPS传感终端通常采用普通非充电电池供电，因此，一方面由于没有持续能源供应，往往容易导致物资管控中断，为管理带来不便；另一方面，当需要长时间(如3年)供电时，必须携带大容量电池，有时甚至需要几公斤电池，导致终端体积较大，而且传统GPS传感终端的体积未经过优化设计，所以容易被敌对分子发现破坏。国际上对资产追踪设备的研究多集中于小体积和长寿命方面，有多国的研究人员进行了尝试。欧洲微电子研究中心(IMEC)研究人员设计了三层PCB叠装的方案，将追踪设备体积缩小到2×2×2cm3，然而该结构由于采用了压电捕获能源模式，能量密度低，只能供应数小时的能量。在长寿命技术研究方面，飞思卡尔在低功耗技术上开始了探索，上海慕尼黑电子展上推出了ARMPowered微控制器KinetisKL02，具有高速MCU唤醒、处理和返回睡眠模式配置，以及灵活的低功耗模式和外设，可以用最小的电力预算实现最大的系统寿命。将该芯片运用于追踪设备后，尽管可以降低单个装置的功耗，但未考虑整个设备的能耗。国内主要从事资产追踪设备及数据采集系统长寿命和低功耗技术研究的有南京邮电大学计算机学院宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室、同济大学、重庆邮电学院、中南大学信息与科学技术学院等，主要侧重于网络通讯机制优化、降耗等方面的研究。南京邮电大学陈正宇，重庆邮电学院杨翰超，中南大学信息与科学技术学院谭长庚等人对网络睡眠机制开展了研究，主要目标是希望通过网络优化降低节点能量损耗。另外中科院电工所、半导体所、广州能源所对能源微型化技术开展了理论探索，中科院电工所侧重于光伏微能源研究，2006年研制出包含能量转换系统、储能系统和能源管理系统的光伏微能源系统，该系统与无线传感器网络节点集成的自治微系统实现了能量的智能存储、能源的自动切换、稳定的电压输出，无需维护，然而调研未见相关性能结果报道，也未见微能源体积有关数据。中科院广州能源所学术带头人徐进良博士2006年研制出能量密度高、供能时间长、重量轻的微尺度燃烧及微燃烧透平发电微能源系统样机。同济大学黄晓生开展GPS实时货物跟踪系统的设计研究(华东交通大学学报，22(1)(2005)P49)，根据我国第三方物流企业的特点,利用GPS全球卫星定位系统、GIS地理信息系统和GSM短信服务系统,设计和实现了一个基于GPS的实时货物跟踪系统。利用该系统，客户可以通过Internet实时查询货物当前的位置、状态、估计到达时间等信息，,企业则可以对其移动的车船进行实时监控、调度、导航、接警等处理。然而，该方案不能进行三维定位，也未提及终端体积和功耗及寿命参数要求。此外，专利号为CN201320522364.7的专利技术专利公开了“一种用于空降物资的定位追踪装置”，所述定位追踪装置主要适用于空投物资定位，其绑定在需空投的物资上，包括定位天线、定位装置、主控装置、无线通信装置和无线通信天线；所述定位装置连接定位天线，获取空降物资的位置信息，并传输至主控装置。然而，该专利技术只可以定位XY平面位置，不能检测高度，且同样未提及功耗指标、体积指标。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端，用于实现对资产的远程实时追踪。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端，包括三维定位装置、远程传输装置、MCU、能量储存装置、能量捕获装置以及充电控制电路；所述MCU与所述定位装置和所述远程传输装置分别连接，其设置为控制所述三维定位装置采集待追踪资产的三维位置信息，以及控制所述远程传输装置将所述三维位置信息上传至一远程上位机；所述能量储存装置与所述MCU连接，其设置为给所述MCU供电；所述能量捕获装置与所述能量储存装置连接，其设置采集光能并将采集到的光能转换成电能以给所述能量储存装置充电；所述充电控制电路与所述能量储存装置和所述充电装置分别连接，其设置为采集外部环境光强和能量储存装置电量，并根据所述外部环境光强和能量储存装置的电量控制所述能量捕获装置进行充电操作。优选地，所述三维定位装置、远程传输装置、MCU和能量储存装置布置在一第一PCB板上，所述充电控制电路布置在一第二PCB板上，且所述能量储存装置、第一PCB板、第二PCB板和能量捕获装置从下至上依次层叠设置。优选地，所述资产追踪终端还包括与所述MCU连接的温度传感器和/或湿度传感器。进一步地，所述远程传输装置包括GSM传输装置和/或GPRS传输装置。进一步地，所述三维定位装置包括GPS定位装置和/或Beidou定位装置。进一步地，所述能量储存装置包括充电锂电池和/或超级电容。进一步地，所述能量捕获装置包括太阳能电池板。进一步地，所述充电控制电路包括用于感应外部环境光强的光强传感器、用于采集能量储存装置电量的电量检测电路、以及用于根据所述外部环境光强和所述能量储存装置电量控制所述能量捕获装置进行充电操作的充电控制器。优选地，所述充电控制器和所述MCU均采用低功耗芯片。优选地，所述光强传感器为光敏二极管。通过采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术通过三维定位装置采集待追踪资产的三维位置信息，通过远程传输装置将所述三维位置信息上传至一远程上位机，从而实现对资产的精确位置追踪。(2)本专利技术通过采用能量储存装置进行供电，采用能量捕获装置为能量储存装置补充电能，采用充电控制电路控制充放电时间，一方面可以实现持续能源供应，延长了工作寿命，另一方面无需携带大容量电池，减小了终端体积。(3)本专利技术通过采用3DMCM封装技术，即，将各部件分层层叠设置，进一步减小了终端体积。(4)通过采用低功耗芯片，减小了终端的功耗。附图说明图1为本专利技术微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端的连接框图；图2为本专利技术微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端的机械结构示意图。具体实施方式下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本专利技术的功能、特点。本专利技术的微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端如图1所示，主要包括三维定位装置1、远程传输装置2、MCU3、能量储存装置4、能量捕获装置5以及充电控制电路6，还包括温度传感器7和/或湿度传感器8。其中，MCU3与定位装置和远程传输装置2分别连接，用于控制三维定位装置1采集待追踪资产的三维位置信息，以及控制远程传输装置2将三维位置信息上传至一远程上位机9；能量储存装置4与MCU3连接，用于给MCU3供电；能量捕获装置5与能量储存装置4连接，用于采集光能并将采集到的光能转换成电能以给能量储存装置4充电；充电控制电路6与能量储存装置4和充电装置分别连接，用于采集外部环境光强和能量储存装置4电量，并根据外部环境光强和能量储存装置4电量控制能量捕获装置5进行充电操作；温度传感器7和/或湿度传感器8与MCU3连接，用于采集温度和湿度，所采集到的温度和湿度同样通过MCU3传递到远程传输装置2，再通过远程传输装置2传送到远程上位机9。通过本专利技术的终资产追踪终端，可以在远程实时收集不同地区、不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端，其特征在于，包括三维定位装置、远程传输装置、MCU、能量储存装置、能量捕获装置以及充电控制电路；所述MCU与所述定位装置和所述远程传输装置分别连接，其设置为控制所述三维定位装置采集待追踪资产的三维位置信息，以及控制所述远程传输装置将所述三维位置信息上传至一远程上位机；所述能量储存装置与所述MCU连接，其设置为给所述MCU供电；所述能量捕获装置与所述能量储存装置连接，其设置采集光能并将采集到的光能转换成电能以给所述能量储存装置充电；所述充电控制电路与所述能量储存装置和所述充电装置分别连接，其设置为采集外部环境光强和能量储存装置电量，并根据所述外部环境光强和能量储存装置电量控制所述能量捕获装置进行充电操作。

【技术特征摘要】
1.一种微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端，其特征在于，包括三维定位装置、远程传输装置、MCU、能量储存装置、能量捕获装置以及充电控制电路；所述MCU与所述定位装置和所述远程传输装置分别连接，其设置为控制所述三维定位装置采集待追踪资产的三维位置信息，以及控制所述远程传输装置将所述三维位置信息上传至一远程上位机；所述能量储存装置与所述MCU连接，其设置为给所述MCU供电；所述能量捕获装置与所述能量储存装置连接，其设置采集光能并将采集到的光能转换成电能以给所述能量储存装置充电；所述充电控制电路与所述能量储存装置和所述充电装置分别连接，其设置为采集外部环境光强和能量储存装置电量，并根据所述外部环境光强和能量储存装置电量控制所述能量捕获装置进行充电操作。2.根据权利要求1所述的微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端，其特征在于，所述三维定位装置、远程传输装置、MCU和能量储存装置布置在一第一PCB板上，所述充电控制电路布置在一第二PCB板上，且所述能量储存装置、第一PCB板、第二PCB板和能量捕获装置从下至上依次层叠设置。3.根据权利要求1所述的微型化、低功耗、长寿命资产追踪终端，其特征在于，所述资产追踪终端还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健，孙谦晨，叶金晶，孙浩，钱蓉，孙晓玮，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31