一种GPS采集终端及classB系统
技术领域
本实用新型涉及物联网技术领域，具体而言，涉及一种GPS采集终端及classB系统。
背景技术
目前LoRaWAN终端的工作模式分为分别为ClassA、ClassB和ClassC 三种类型，其中，ClassA主要用于超低功耗设备(如传感器设备)，ClassC 接收实时性较好，但功耗较大一般需要常供电，而ClassB则介于两者之间，满足了接收实时性好且功耗低，ClassB终端为了能接收到服务器下发的数据，必须按要求开启一个固定时间间隔的接收窗口。
支持ClassB功能的网关需要间隔固定时间t发送BEACON包给LoRa 设备用于同步时间，且发送BEACON包的时间必须落在GPS时间除以固定时间t为整数点上，以此来实现所有LoRaWAN网络的终端与基站实现时间一致性。且LoRa集中器内部计时器(即微妙计数器)精度要求较高，否则网关发送时间将与终端开启接收窗口时间错开，导致丢包，所以网关实现ClassB功能主要需要满足两点，第一点需要能获取到GPS时间，第二点需要有精确的秒脉给LoRa集中器进行时间同步。
室内网关在接收不到GPS信号时，若使用网络时间给设备发送 BEACON包同步时间，由于网关从网络上获取时间存在网络延迟，且延迟时间受网络及CPU处理速度等影响，会导致时间误差较大，误差导致各网关时间无法同步，会导致严重丢包现象，且与GPS时间无法同步，导致网关与室外能收到GPS信号的网关无法混合使用在存在ClassB的场景。
室外网关便于接收GPS信号，在阿里的Link WAN方案中使用了室外网关给室内网关同步时间，但是由于室外网关往往成本较高，为实现ClassB 功能的室内网关还需配备室外网关，成本太高。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种GPS采集终端及 classB系统，以改善现有技术中classB系统中网关布置时间不同步、成本过高的问题。
本实用新型实施例提供了一种GPS采集终端，包括:第一主控模块、用于获取实时的GPS时间的GPS模块和LoRa模块；
所述GPS模块和所述LoRa模块分别与所述第一主控模块电连接；
所述第一主控模块获取所述GPS模块的GPS时间并通过所述LoRa模块发送至附近的第一网关。
优选的，还包括定时器模块，所述第一主控模块按照所述定时器模块预设的时间间隔定时唤醒所述GPS模块和所述LoRa模块。
优选的，所述GPS模块通过串口与所述第一主控模块连接；
所述LoRa模块通过SPI与所述第一主控模块连接；
所述定时器模块通过串口与所述第一主控模块连接。
优选的，所述第一主控模块为STM32L151；所述GPS模块为 ATGM332D；所述LoRa模块为SX1276或SX1278；所述定时器模块为 SX1301。
本实用新型还提供了一种的classB系统，包括如上所述的GPS采集终端以及LoRaWAN网关组；所述LoRaWAN网关组包括第一网关和至少一个第二网关；所述GPS采集终端通过LoRaWAN协议与所述第一网关进行通信，所述第一网关和所述第二网关通过LoRaWAN协议进行通信。
优选的，所述第一网关包括：第二主控模块、第一LoRa集中器模块和第一网络通讯模块；所述第一LoRa集中器模块和所述第一网络通讯模块与所述第二主控模块电连接；
所述第二网关包括：第三主控模块、第二LoRa集中器模块和第二网络通讯模块；所述第二LoRa集中器模块和所述第二网络通讯模块与所述第三主控模块电连接。
优选的，所述第一网关还包括第一高精度秒脉冲模块，所述第一高精度秒脉冲模块与所述第一LoRa集中器模块电连接，用于为所述第一LoRa 集中器模块提供时间校准；
所述第二网关还包括第二高精度秒脉冲模块，所述第二高精度秒脉冲模块与所述第二LoRa集中器模块电连接，用于为所述第二LoRa集中器模块提供时间校准。
优选的，所述第一LoRa集中器模块通过SPI接口与所述第二主控模块连接；所述第一网络通讯模块通过SPI接口与所述第二主控模块连接；所述第一高精度秒脉冲模块通过串口与所述第二主控模块连接；
所述第二LoRa集中器模块通过SPI接口与所述第三主控模块连接；所述第二网络通讯模块通过SPI接口与所述第三主控模块连接；所述第二高精度秒脉冲模块通过串口与所述第三主控模块连接。
优选的，所述第二主控模块和所述第三主控模块为MT7620；所述第一 LoRa集中器模块和所述第二LoRa集中器模块为SX1301；所述第一网络通讯模块和所述第二网络通讯模块为TRC1188Nl；所述第一高精度秒脉冲模块和所述第二高精度秒脉冲模块为NEO-6u-blox6。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型通过采用GPS模块获取时间并通过LoRa模块发送至附近的第一网关，可以将GPS模块安装于室外能收到GPS信号的位置，将第一网关安装于室内，使室内第一网关获取精确的GPS时间。
本实用新型的classB系统通过在室内设置至少一个第二网关，可以获取第一网关收到的GPS时间，从而使室外GPS模块获取的的GPS时间与室内所有网关的时间实现同步，拓宽了LoRaWAN在室内环境的应用场景。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种GPS采集终端的结构示意图。
图2为本实用新型实施例中第一网关的结构示意图。
图3为本实用新型实施例中第二网关的结构示意图。
图4为本实用新型实施例提供的一种classB系统的结构示意图。
图标：1-GPS采集终端；11-第一主控模块；12-GPS模块；13-LoRa模块；2-第一网关；21-第二主控模块；22-第一LoRa集中器模块；23-第一网络通讯模块；24-第一高精度秒脉冲模块；3-第二网关；31-第三主控模块； 32-第二LoRa集中器模块；33-第二网络通讯模块；34-第二高精度秒脉冲模块。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在 A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
实施例中提及的“第一第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
请参阅图1-4，本实用新型提供了一种classB系统，包括：GPS采集终端1以及LoRaWAN网关组；所述LoRaWAN网关组包括第一网关2和至少一个第二网关3；所述GPS采集终端1通过LoRaWAN协议与所述第一网关2进行通信，所述第一网关2和所述第二网关3通过LoRaWAN协议进行通信。
请参阅图1，所述GPS采集终端1，包括:第一主控模块11、用于获取实时的GPS时间的GPS模块12和LoRa模块13；所述GPS模块12和所述LoRa模块13分别与所述第一主控模块11电连接；所述第一主控模块 11获取所述GPS模块12的GPS时间并通过所述LoRa模块13发送至附近的第一网关2。GPS采集终端1成本和功耗低，其中所述GPS模块12安装于室外能收到GPS信号的位置，第一网关2安装于室内，且所述第一网关 2能够获取所述GPS模块12发送的精确GPS时间。
其中，所述GPS模块12通过串口与所述第一主控模块11连接；所述 LoRa模块13通过SPI与所述第一主控模块11连接；所述定时器模块通过串口与所述第一主控模块11连接。
所述第一主控模块11为STM32L151；所述GPS模块12为ATGM332D；所述LoRa模块13为SX1276或SX1278；所述定时器模块为SX1301。在本实施例中，所述第一主控模块11为、所述GPS模块12、所述LoRa模块 13、所述定时器模块可以根据实际情况选择相应型号，在此，本实用新型不做具体限制。
请参阅图2，在本实施例中，所述第一网关2包括：第二主控模块21、第一LoRa集中器模块22和第一网络通讯模块23；所述第一LoRa集中器模块22和所述第一网络通讯模块23与所述第二主控模块21电连接。其中，当所述第一网关2接收到所述述GPS采集终端1发送的第一时间数据包，生成第二时间数据包发送至所述第二网关3实现中继功能，若所述第一网关2可以持续收到所述第一时间数据包则不处理其他网关的广播数据，以防止重复转发。
请参阅图3，在本实施例中，所述第二网关3包括：第三主控模块31、第二LoRa集中器模块32和第二网络通讯模块33；所述第二LoRa集中器模块32和所述第二网络通讯模块33与所述第三主控模块31电连接。其中，所述第二网关3包括一个或多个，当所述第二网关3接收到所述述第一网关2发送的第二时间数据包，生成第三时间数据包发送至远处的第二网关3，以覆盖更大范围的LoRa网络。
在本实施中，所述第一网关2和所述第二网关3为相同的设备，由于 LoRa模块13传输距离较短，所述第一网关2配置于所述GPS采集终端1 附近，能够收到所述GPS采集终端1发出的GPS时间信号。所述第二LoRa 集中器模块32传输距离较远，因此所述第二网关3能够收到所述第一网关 2发出的GPS时间信号。
其中，所述第一LoRa集中器模块22通过SPI接口与所述第二主控模块21连接；所述第一网络通讯模块23通过SPI接口与所述第二主控模块 21连接；所述第一高精度秒脉冲模块24通过串口与所述第二主控模块21 连接。
所述第二LoRa集中器模块32通过SPI接口与所述第三主控模块31连接；所述第二网络通讯模块33通过SPI接口与所述第三主控模块31连接；所述第二高精度秒脉冲模块34通过串口与所述第三主控模块31连接。
其中，所述第二主控模块21和所述第三主控模块31为MT7620；所述第一LoRa集中器模块22和所述第二LoRa集中器模块32为SX1301；所述第一网络通讯模块23和所述第二网络通讯模块33为TRC1188Nl；所述第一高精度秒脉冲模块24和所述第二高精度秒脉冲模块34为NEO-6u-blox 6。在本实施例中，所述第二主控模块21、所述第三主控模块31、所述第一LoRa集中器模块22、所述第二LoRa集中器模块32、所述第一网络通讯模块23、所述第二网络通讯模块33、所述第一高精度秒脉冲模块24、所述第二高精度秒脉冲模块34可以根据实际情况选择相应型号，在此，本实用新型不做具体限制。
综上，本实用新型通过采用GPS模块12获取时间并通过LoRa模块13 发送至附近的第一网关2，可以将GPS模块12安装于室外能收到GPS信号的位置，将第一网关2安装于室内，使室内第一网关2获取精确的GPS 时间。本实用新型的classB系统通过在室内设置至少一个第二网关3，可以获取第一网关2收到的GPS时间，从而使室外GPS模块12获取的的GPS 时间与室内所有网关的时间实现同步，拓宽了LoRaWAN在室内环境的应用场景。
在上述实施例的基础上，一个优选的实施例中，所述GPS采集终端1 还包括定时器模块，所述第一主控模块11按照所述定时器模块预设的时间间隔定时唤醒所述GPS模块12和所述LoRa模块13。其中，GPS模块12 和LoRa模块13平时处于休眠状态，降低了设备的功耗。
在上述实施例的基础上，一个优选的实施例中，所述第一网关2还包括第一高精度秒脉冲模块24，所述第一高精度秒脉冲模块24与所述第一 LoRa集中器模块22电连接，用于为所述第一LoRa集中器模块22提供时间校准。所述第二网关3还包括第二高精度秒脉冲模块34，所述第二高精度秒脉冲模块34与所述第二LoRa集中器模块32电连接，用于为所述第二 LoRa集中器模块32提供时间校准。
在上述实施例的基础上，一个优选的实施例中，所述第二LoRa集中器模块32具有计时功能，用于采集所述第一网关2的GPS时间的间隔发送时间。所述间隔发送时间是所述第二网关3收到当前GPS时间数据与上一GPS 时间数据的时间差。通过采集所述间隔发送时间，可以将其与预设时间进行对比，若该间隔时间小于预设时间，则放弃本次处理，以防止数据拥塞、丢包，引起通信网性能下降。
如图1-4所示，以下详述本实施例的机械手监控系统的工作原理：
在本实施例中，所述GPS采集终端1可以安装于室外能收到GPS信号的位置，其中，GPS模块12和LoRa模块13平时处于休眠状态，所述第一主控模块11按照所述定时器模块预设的时间间隔定时唤醒所述GPS模块 12和所述LoRa模块13。当所述GPS模块12被唤醒时，可以实时采集GPS 时间，所述第一主控模块11通过串口读取所述GPS时间并生成第一时间数据包通过所述LoRa模块13发送至室内附近的第一网关2。
当所述第一网关2接收到所述述GPS采集终端1发送的第一时间数据包时，从中解析出GPS时间信号，加上传输时间得到第一当前GPS时间，所述第二主控模块21将所述第一当前GPS时间通过网络模块同步至系统时间，并生成第二时间数据包通过所述第一LoRa集中器模块22发送至所述第二网关3。
当所述第二网关3收到所述第一网关2发送的第二时间数据包时，首先获取采集到的间隔发送时间是否大于预设时间，如果小于所述预设时间，则放弃转发，如果大于所述预设时间，则从中解析出GPS时间信号，加上传输时间得到第二当前GPS时间，所述第三主控模块31将所述第二当前 GPS时间通过网络模块同步至系统时间，并生成第三时间数据包通过所述第二LoRa集中器模块32发送给远处的第二网关3，多个所述第二网关3 重复该转发步骤，实现所有网关时间的同步。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本实用新型提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
