本发明涉及定位领域，特别涉及一种结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统。
背景技术：
1、随着现代科技的发展，定位技术在导航、物流管理、移动设备追踪以及工业自动化等领域的应用日益广泛。然而，现有的单一定位技术和能耗管理方式在实际应用中往往难以满足复杂环境下对高可靠性和低功耗的要求。特别是在不同场景之间进行定位时，如何快速、准确地切换定位方式，并智能且高效地管理能耗，成为了亟待解决的问题。
2、(1)aoa定位技术
3、基于信号到达角度(angle of arrival，aoa)的定位技术是一种通过测量信号到达接收器的角度来确定位置的方法。该技术具有以下优点：1、高精度：在开阔环境中，aoa定位能提供较高的定位精度。2、成本较低：不需要系统级时钟同步，实施较为方便，主要依赖信号的接收和角度计算。然而，aoa定位技术也存在以下缺陷：3、环境干扰：在室内复杂环境中，反射和遮挡现象严重，导致信号到达角度的计算误差增加，影响定位精度。4、依赖视距：需要较好的视距条件，障碍物会显著影响信号接收。
4、(2)北斗定位技术
5、北斗卫星导航系统(beidou navigation satellite system，bds)是中国自主研发的全球卫星导航系统。其优点包括：1、全球覆盖：提供全球范围内的定位服务。2、高精度：在开阔的户外环境中，北斗系统可以提供较高的定位精度。3、独立自主：不依赖其他国家的导航系统，具有战略意义。然而，北斗定位在实际应用中也有其局限性：1、室内环境受限：在室内或地下等环境中，卫星信号难以穿透，导致定位精度显著下降。2、信号干扰：易受高层建筑和密集城区的信号反射和遮挡影响。
6、(3)无源定位技术
7、射频识别(radio frequency identification，rfid)技术是一种利用无线电波进行非接触式双向数据通信的技术，常用于物品追踪和身份识别。其优点包括：1、无源：标签不带电，安全可控，易于部署。2、低成本：超高频rfid标签成本低，已逐步逼近二维码成本。3、非接触：无需物理接触即可实现信息读取和传输。4、高效率：可以同时读取多个标签，速度快，效率高。然而，rfid技术在定位应用中也存在一些问题：1、覆盖范围有限：rfid的读取距离有限，通常在几米至几十米范围内。2、环境依赖性：受环境干扰较大，金属和液体等物质会影响信号传输。
8、现有的单一定位技术在复杂环境下难以满足可靠性和能耗管理的需求，尤其在不同场景之间进行定位时，缺乏快速切换和能效管理的能力。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，提供了一种结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统，通过场景判断来优化定位模式的选择，并通过智能能耗管理提升系统性能
2、本发明采用的技术方案如下：一种结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统，包括：
3、定位终端，包括震动传感器模块、多种定位模块以及传输控制模块，其中，震动传感器模块用于检测定位终端运动状态形成震动数据；多种定位模块用于采用不同定位方式提供定位终端的定位信息；传输控制模块用于上传多种定位模块的定位信息至控制系统、根据控制系统下发的室内外场景判定结果控制多种定位模块切换以及结合震动数据控制定位终端激活或休眠；
4、控制系统，接收到的上传多种定位模块的定位信息对定位终端进行室内外场景判断，并根据场景对定位结果进行约束；同时将室内外场景判断结果下发给定位终端。
5、作为一种优选方案，所述多种定位模块包括gnss定位模块、aoa定位模块以及rfid读写器模块，其中，gnss定位模块用于根据卫星信号提供定位终端的位置与速度信息；aoa定位模块用于发送aoa定位信号；rfid读写器模块用于在定位终端进入rfid标签布置区域时提供检测到的rfid标签强度及频率信息。
6、作为一种优选方案，所述控制系统包括aoa多天线接收机、数据网关以及数据分析处理平台；其中，aoa多天线接收机接收aoa定位模块发送的aoa定位信号并解算成角度信息发送至数据网关；数据网关用于接收定位终端与aoa多天线接收机上传的数据，并上传到数据分析处理平台，以及将数据分析处理平台下发的数据转发给定位终端；数据分析处理平台，用于根据gnss定位模块、aoa多天线接收机以及rfid读写器模块的数据对定位终端进行室内外场景判断，并根据场景对定位结果进行约束，同时将室内外场景判断结果下发给定位终端。
7、作为一种优选方案，所述传输控制模块包括通信模块与mcu，通信模块用于接收数据网关调度信息与下发数据以及将定位终端数据上传到数据网关；mcu用于采集震动传感器的数据进行正常工作或休眠模式切换、控制aoa定位信号在指定时隙发送、协调gnss定位模块与rfid读写器模块的工作切换。
8、作为一种优选方案，所述传输控制模块在正常状态下处于休眠状态，当定位终端中其他模块请求数据传输时，通信模块唤醒并上报数据，随后进入休眠模式；所述aoa信号发送模块在正常模式下处于休眠状态，当定位终端需要发送aoa信号时，aoa信号发送模块基于数据网关的协同调度，在指定的时隙唤醒并发送协议规定的aoa定位信号，发送结束后便进入休眠状态。
9、作为一种优选方案，所述数据分析处理平台包括预先存储的地图，地图上标记室内环境中布置的rfid标签位置，且建筑物出入口部署有足够密度的rfid标签。
10、作为一种优选方案，所述数据分析处理平台中，对定位终端进行室内外场景判断具体包括：
11、接收rfid读写器模块检测的rfid标签的强度和频率、gnss定位模块的定位信息以及aoa多天线接收机提供的角度信息；
12、结合预存的地图，判定终端是否在建筑物出入口附近，未处于建筑物出入口时，直接根据定位信息判断所处场景；处于建筑物出入口时持续接收rfid读写器模块与gnss定位信息，判断进入室内环境还是进入室外环境；
13、并根据判断结果，自动切换至室内或室外定位模式，结合预存的地图数据，对定位结果进行约束。
14、作为一种优选方案，所述判断进入室内环境还是进入室外环境的具体过程包括：
15、当判断定位终端处于建筑物出入口附近时，若rfid读写器模块连续读取到出入口附近的标签、终端gnss定位信号持续减弱且aoa定位结果显示定位终端位置接近建筑物，则判定定位终端进入室内环境；若终端gnss定位信号持续增强、rfid读写器模块最近读取的是出入口的标签，且aoa定位结果显示定位终端位置接近建筑物外，则判定定位终端进入室外环境。
16、作为一种优选方案，所述定位终端中，通过震动传感器实时监测定位终端的震动状态，当震动传感器在预设时间内未检测到显著运动时，判定定位终端处于静止状态，进入休眠状态；当震动传感器检测到显著运动时，判定定位终端处于运动状态，进入激活状态。
17、作为一种优选方案，所述定位终端中，当接收到的室内外判断结果为室内环境时，设置gnss定位模块为低功耗模式，开启rfid读写器模块；当接收到的室内外判断结果为室外环境时，关闭rfid读写器模块，切换gnss定位模块为正常模式。
18、与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
19、1、智能能耗管理：通过综合传感器数据和场景判断，实现定位终端的低功耗和休眠模式的自动切换，并根据室内外环境动态控制rfid读写器模块和gnss模块的启用状态，有效延长了终端设备的电池寿命。
20、2、灵活的室内外定位模式切换：利用rfid读取状态和gnss定位信号的强弱变化，结合预存的地图数据，系统能够智能判断用户处于室内或室外环境，并无缝切换定位模式，保证了定位的连续性和准确性。
21、3、地图数据的约束：在确定用户的使用场景情况下，可以结合预存的地图数据对定位结果进行约束，防止定位结果漂移到不合理的区域，进一步提高了定位的可靠性和准确性。
22、4、室内场景下的粗略位置约束：在室内场景中，定位结果受到rfid标签位置的约束，确保定位结果在未读取rfid标签的范围内，增强了室内定位的准确性。
23、5、适应多种复杂环境，通过多种传感器和定位技术的融合，本发明能够适应不同的环境变化，提供稳定、高效的定位服务，适用于导航、物流管理、移动设备追踪以及工业自动化等领域。
24、6、无缝的用户体验，通过智能场景判断和动态切换定位模式，用户在不同环境下的定位体验更加流畅，无需手动干预，提升了用户的使用便捷性和满意度。
1.一种结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统，其特征在于，所述多种定位模块包括gnss定位模块、aoa定位模块以及rfid读写器模块，其中，gnss定位模块用于根据卫星信号提供定位终端的位置与速度信息；aoa定位模块用于发送aoa定位信号；rfid读写器模块用于在定位终端进入rfid标签布置区域时提供检测到的rfid标签强度及频率信息。
3.根据权利要求2所述的结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统，其特征在于，所述控制系统包括aoa多天线接收机、数据网关以及数据分析处理平台；其中，aoa多天线接收机接收aoa定位模块发送的aoa定位信号并解算成角度信息发送至数据网关；数据网关用于接收定位终端与aoa多天线接收机上传的数据，并上传到数据分析处理平台，以及将数据分析处理平台下发的数据转发给定位终端；数据分析处理平台，用于根据gnss定位模块、aoa多天线接收机以及rfid读写器模块的数据对定位终端进行室内外场景判断，并根据场景对定位结果进行约束，同时将室内外场景判断结果下发给定位终端。
4.根据权利要求3所述的结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统，其特征在于，所述传输控制模块包括通信模块与mcu，通信模块用于接收数据网关调度信息与下发数据以及将定位终端数据上传到数据网关；mcu用于采集震动传感器的数据进行正常工作与休眠模式切换、控制aoa定位信号在指定时隙发送、协调gnss定位模块与rfid读写器模块的工作切换。
5.根据权利要求4所述的结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统，其特征在于，所述传输控制模块在正常状态下处于休眠状态，当定位终端中其他模块请求数据传输时，通信模块唤醒并上报数据，随后进入休眠模式；所述aoa信号发送模块在正常模式下处于休眠状态，当定位终端需要发送aoa信号时，aoa信号发送模块基于数据网关的协同调度，在指定的时隙唤醒并发送协议规定的aoa定位信号，发送结束后便进入休眠状态。
6.根据权利要求1或3所述的结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统，其特征在于，所述数据分析处理平台包括预先存储的地图，地图上标记室内环境中布置的rfid标签位置，且建筑物出入口部署有足够密度的rfid标签。
7.根据权利要求6所述的结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统，其特征在于，所述数据分析处理平台中，对定位终端进行室内外场景判断具体包括：
8.根据权利要求7所述的结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统，其特征在于，所述判断进入室内环境还是进入室外环境的具体过程包括：
9.根据权利要求1所述的结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统，其特征在于，所述定位终端中，通过震动传感器实时监测定位终端的震动状态，当震动传感器在预设时间内未检测到显著运动时，判定定位终端处于静止状态，进入休眠状态；当震动传感器检测到显著运动时，判定定位终端处于运动状态，进入激活状态。
10.根据权利要求1所述的结合传感器的定位无缝切换和智能能耗管理系统，其特征在于，所述定位终端中，当接收到的室内外判断结果为室内环境时，设置gnss定位模块为低功耗模式，开启rfid读写器模块；当接收到的室内外判断结果为室外环境时，关闭rfid读写器模块，切换gnss定位模块为正常模式。
