CN111818448A - 集成uwb功能的sim卡、定位方法和点对点定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成UWB功能的SIM卡、一种定位方法和一种点对点定位方法，涉及SIM卡应用领域，该SIM卡包括SIM模块、UWB模块和UWB天线，所述SIM模块用于当SIM卡安装于智能移动设备中后与智能移动设备间进行通讯；所述UWB模块与SIM模块相连，所述SIM模块还用于完成UWB模块的启动和停止控制；所述UWB天线与UWB模块相连，所述UWB天线用于和UWB模块配合，基于UWB技术实现测距和定位。本发明能够有效解决UWB标签的携带问题，提升UWB标签携带的便捷性。

Description

集成UWB功能的SIM卡、定位方法和点对点定位方法
技术领域
本发明涉及SIM(Subscriber Identity Module，用户身份识别模块)卡应用领域，具体涉及一种集成UWB功能的SIM卡、一种定位方法和一种点对点定位方法。
背景技术
随着科技的进步，人们对于位置服务的需求也在不断增长，在日常的生产生活过程中，常用的定位技术GPS(Global Positioning System，全球定位系统)往往存在定位精度不够高，室内无卫星信号而无法定位的问题。其它的定位技术，如蜂窝网基站定位、WiFi定位、蓝牙beacon定位等也存在着定位精度低、功耗高等各种问题。
UWB(Ultra Wide Band，超宽带)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，基于该技术可实现两种应用，一种是精确定位，另一种是精确测距。UWB在提供定位/测距服务时，需要在使用UWB技术的空间范围内部署一些UWB基站，被定位人员随身携带专用的UWB标签，UWB基站获取UWB标签的位置后上报给后台服务器。当前UWB技术在应用的过程中存在以下缺点：一是需要用户随身携带专用标签，导致用户体验不好；二是标签为了做到体积小和节省电量，通常没有人机交互界面，用户只能被动定位，无法通过标签观察自己的位置；三是标签与标签之间无法点对点互相定位两者之间的相对位置。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种集成UWB功能的SIM卡、一种定位方法和一种点对点定位方法，能够有效解决UWB标签的携带问题，提升UWB标签携带的便捷性。
为达到以上目的，本发明提供的一种集成UWB功能的SIM卡，包括：
SIM模块，所述SIM模块用于当SIM卡安装于智能移动设备中后与智能移动设备间进行通讯；
UWB模块，所述UWB模块与SIM模块相连，所述SIM模块还用于完成UWB模块的启动和停止控制；
UWB天线，所述UWB天线与UWB模块相连，所述UWB天线用于和UWB模块配合，基于UWB技术实现测距和定位。
在上述技术方案的基础上，所述SIM模块通过ISO/IEC7816接口与智能移动设备间进行通讯。
在上述技术方案的基础上，所述SIM模块还用于完成UWB模块的启动和停止控制，具体为：当所述SIM模块安装于智能移动设备中后，通过智能移动设备的人机交互界面，完成对UWB模块的启动和停止控制。
在上述技术方案的基础上，所述基于UWB技术实现测距和定位功能，具体为：基于TOF测距定位、TDOA定位、AOA定位中的一种或多种定位方法实现对SIM卡的测距和定位。
在上述技术方案的基础上，多个所述SIM卡之间还可以实现定位操作，所述定位操作为多个SIM卡之间基于TOF测距定位进行距离测量，基于AOA定位进行角度测量，实现SIM卡之间点对点相对位置的计算。
本发明提供的一种定位方法，基于上述所述的SIM卡实现，该定位方法包括以下步骤：
通过智能移动设备的人机交互界面，以使SIM模块完成对UWB模块的启动控制；
SIM卡与UWB基站间进行广播的发送；
UWB基站对SIM卡进行定位，确定SIM卡的位置。
在上述方案的基础上，当确定SIM卡的位置后，还包括：UWB基站通过无线网络将SIM卡的位置信息发送给智能移动设备，以在智能移动设备的显示屏幕上显示SIM卡的位置。
在上述方案的基础上，所述UWB基站对SIM卡进行定位，具体为：所述UWB基站基于TOF测距定位、TDOA定位、AOA定位中的一种或多种定位方法实现对SIM卡的测距和定位。
本发明提供的一种点对点定位方法，基于上述所述的SIM卡实现，该点对点定位方法包括以下步骤：
获取定位对方SIM卡中UWB模块的ID号；
当前SIM卡中SIM模块向UWB模块发送控制指令；
当前SIM卡中UWB模块接收SIM模块发送的控制指令，驱使当前SIM卡中的UWB天线发送含有定位对方SIM卡UWB模块ID号的UWB无线数据包；
定位对方SIM卡中UWB模块接收UWB无线数据包，并基于TOF测距定位进行距离测量，基于AOA定位进行角度测量，从而确定当前SIM卡和定位对方SIM卡间的相对位置。
在上述方案的基础上，当确定当前SIM卡和定位对方SIM卡间的相对位置之后，还包括：当前SIM卡所属的智能移动设备的显示屏幕，对当前SIM卡和定位对方SIM卡间的相对位置关系进行显示。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过将UWB模块集成于SIM卡中，有效解决UWB标签的携带问题，提升携带的便捷性，同时，SIM卡安装于智能移动设备中，也能够很方便的使用智能移动设备对UWB功能进行操作，能够方便获知用户当前自身所处的位置，提升UWB定位功能使用的便捷性，同时，当用户随身携带的智能移动设备中均含有本发明实施例的SIM卡，便可基于UWB的定位功能，快速实现用户之间的点对点相对位置定位。
附图说明
图1为本发明实施例中一种集成UWB功能的SIM卡的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种集成UWB功能的SIM卡，通过将UWB模块集成于SIM卡中，有效解决UWB标签的携带便利性问题，同时，SIM卡安装于智能移动设备中，也能够很方便的使用智能移动设备对UWB功能进行操作，提升UWB定位功能使用的便捷性。本发明实施例相应的还提供了一种定位方法和一种点对点定位方法。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
参见图1所示，本发明实施例提供的一种集成UWB功能的SIM卡，包括SIM模块、UWB模块和UWB天线上，通过封装工艺，SIM模块、UWB模块和UWB天线封装于SIM卡的基底上，本发明实施例中的SIM卡，无论是外观还是大小，均与市面上使用的常规SIM卡无异，本发明实施例中的SIM卡能够正常的安装于智能移动设备中。
SIM模块用于当SIM卡安装于智能移动设备中后与智能移动设备间进行通讯，即SIM模块用于实现传统SIM卡的功能，负责与智能移动设备间进行通讯以及数据交互，具体的，本发明实施例中的SIM模块通过ISO/IEC7816接口与智能移动设备间进行通讯。ISO/IEC7816是国际标准化组织(ISO)与国际电工委员会(IEC)联合发布的集成电路卡技术规范标准。
UWB模块与SIM模块相连，SIM模块还用于完成UWB模块的启动和停止控制。UWB模块与SIM模块相连，通过SIM模块实现对于UWB模块的控制。本发明实施例中，SIM模块还用于完成UWB模块的启动和停止控制，具体为：当SIM模块安装于智能移动设备中后，通过智能移动设备的人机交互界面，完成对UWB模块的启动和停止控制。例如，可以开发专门的应用程序，用户通过在人机交互界面上对应用程序进行操作，从而驱使SIM模块完成UWB模块的启动和停止控制，即UWB定位功能的使用，能够由用户自身主动控制，有效避免用户自身的位置信息被不法人士所获取。
UWB天线与UWB模块相连，UWB天线用于和UWB模块配合，基于UWB技术实现测距和定位，即UWB定位功能的实现由UWB天线与UWB模块共同完成，UWB模块相当于功能控制模块，UWB天线相当于信号传输模块，当需要基于UWB实现定位时，UWB模块驱动UWB天线发射信号，与UWB基站间进行信号传输，从而完成定位。由于本发明的UWB模块集成于SIM卡中，SIM卡安装于智能移动设备中，而智能移动设备一般是用户随身携带状态，故当进行了UWB模块定位，便实现了对于SIM卡位置的定位，也即实现了对于智能移动设备位置的定位，最终实现了对于用户位置的定位，能够很便捷的应用于无法使用GPS的室内定位场景。UWB基站采用提前布置安装方式，在需要基于UWB定位的场景，提前架设好UWB基站。
本发明实施例中，基于UWB技术实现测距和定位功能，具体为：基于TOF(Time offlight，飞行时间测距法)测距定位、TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)定位、AOA(到达角度)定位中的一种或多种定位方法实现对SIM卡的测距和定位，根据需要灵活选择，或者多个定位方法配合使用，有效提升定位的准确性。
本发明实施例中，多个SIM卡之间还可以实现定位操作，定位操作为多个SIM卡之间基于TOF测距定位进行距离测量，基于AOA定位进行角度测量，实现SIM卡之间点对点相对位置的计算。由于SIM卡安装于智能移动设备中，智能移动设备被用户随声携带，故当实现了对SIM卡之间相对位置的定位，便实现了智能移动设备之间相对位置的定位，也就实现了用户之间相对位置的定位。
本发明实施例的集成UWB功能的SIM卡，通过将UWB模块集成于SIM卡中，有效解决UWB标签的携带问题，提升携带的便捷性，同时，SIM卡安装于智能移动设备中，也能够很方便的使用智能移动设备对UWB功能进行操作，能够方便获知用户当前自身所处的位置，提升UWB定位功能使用的便捷性，同时，当用户随身携带的智能移动设备中均含有本发明实施例的SIM卡，便可基于UWB的定位功能，快速实现用户之间的点对点相对位置定位。
本发明实施例还提供一种定位方法，该定位方法基于上述所述的SIM卡实现，本发明实施例的定位方法具体包括以下步骤：
S1：通过智能移动设备的人机交互界面，以使SIM模块完成对UWB模块的启动控制。用户通过在智能移动设备的人机交互界面进行点击或选择操作，便能驱使SIM模块完成对UWB模块的启动控制，从而使用SIM卡中集成的UWB功能进行定位。进一步的，可以开发专门的应用程序，应用程序安装并运行于智能移动设备，在智能移动设备的人机交互界面上对应用程序进行操作，从而启动UWB功能。
S2：SIM卡与UWB基站间进行广播的发送。可以是SIM卡发送广播信号，由UWB基站进行扫描发现SIM卡，也可以是UWB基站发送广播，由SIM卡扫描发现UWB基站。
S3：UWB基站对SIM卡进行定位，确定SIM卡的位置。当确定SIM卡的位置后，还包括：UWB基站通过无线网络将SIM卡的位置信息发送给智能移动设备，以在智能移动设备的显示屏幕上显示SIM卡的位置。
本发明实施例中，UWB基站对SIM卡进行定位，具体为：UWB基站基于TOF测距定位、TDOA定位、AOA定位中的一种或多种定位方法实现对SIM卡的测距和定位。
本发明实施例的定位方法主要应用于复杂环境下的室内场景，例如商场、医院等，例如在商场中，提前在商场内布置UWB基站，当携带有本发明实施例所述的SIM的顾客进入商场后，通过智能移动设备SIM卡中集成的UWB模块和UWB天线，并结合UWB基站进行定位，能够使用户清楚的获知自身当前所在的楼层以及自身在当前楼层的位置，方便用户前往商场的某个店铺；同时，在得到用户的授权后，通过商场的UWB基站对用户在商场内的行走轨迹，以及停留位置信息进行采集，从而得到用户逛商场时的兴趣喜好，方便商场制定营销策略。例如在医院中，提前在医院内布置UWB基站，当携带有本发明实施例所述的SIM的顾客进入医院后，通过智能移动设备SIM卡中集成的UWB模块和UWB天线，并结合UWB基站进行定位，能够使用户清楚的获知自身当前所在的楼层以及自身在当前楼层的位置，同时结合专门的导航地图，能够方便用户快速导航至相应的门诊或科室进行就诊，提升就医效率。
本发明实施例的定位方法，通过将UWB模块集成于SIM卡中，同时，SIM卡安装于智能移动设备中，在UWB基站的配合下，用户能够方便快速获知当前自身所处的位置，有效适用于室内定位场景，提升定位精度的同时也提升UWB定位功能使用的便捷性。
本发明实施例还提供一种点对点定位方法，该点对点定位方法基于上述所述的SIM卡实现，本发明实施例的点对点定位方法具体包括以下步骤：
A：获取定位对方SIM卡中UWB模块的ID号。由于SIM卡安装于智能移动设备中，UWB模块集成于SIM卡中，当需要对另一个携带有本发明实施例中所述SIM卡的用户进行定位时，而另一个用户的智能移动设备处于联网状态，在授权的前提下，能够通过通信运营商的无线网络方便获知另一个用户的UWB模块的ID号。
B：当前SIM卡中SIM模块向UWB模块发送控制指令。具体的，可以在智能移动设备中的人机交互界面，对相应应用程序进行操作，从而驱动SIM卡中SIM模块向UWB模块发送控制指令。
C：当前SIM卡中UWB模块接收SIM模块发送的控制指令，驱使当前SIM卡中的UWB天线发送含有定位对方SIM卡UWB模块ID号的UWB无线数据包；
D：定位对方SIM卡中UWB模块接收UWB无线数据包，并基于TOF测距定位进行距离测量，基于AOA定位进行角度测量，从而确定当前SIM卡和定位对方SIM卡间的相对位置。当确定当前SIM卡和定位对方SIM卡间的相对位置之后，还包括：当前SIM卡所属的智能移动设备的显示屏幕，对当前SIM卡和定位对方SIM卡间的相对位置关系进行显示。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

Claims (10)

1.一种集成UWB功能的SIM卡，其特征在于，包括：
SIM模块，所述SIM模块用于当SIM卡安装于智能移动设备中后与智能移动设备间进行通讯；
UWB模块，所述UWB模块与SIM模块相连，所述SIM模块还用于完成UWB模块的启动和停止控制；
UWB天线，所述UWB天线与UWB模块相连，所述UWB天线用于和UWB模块配合，基于UWB技术实现测距和定位。
2.如权利要求1所述的一种集成UWB功能的SIM卡，其特征在于：所述SIM模块通过ISO/IEC7816接口与智能移动设备间进行通讯。
3.如权利要求1所述的一种集成UWB功能的SIM卡，其特征在于，所述SIM模块还用于完成UWB模块的启动和停止控制，具体为：当所述SIM模块安装于智能移动设备中后，通过智能移动设备的人机交互界面，完成对UWB模块的启动和停止控制。
4.如权利要求1所述的一种集成UWB功能的SIM卡，其特征在于，所述基于UWB技术实现测距和定位功能，具体为：基于TOF测距定位、TDOA定位、AOA定位中的一种或多种定位方法实现对SIM卡的测距和定位。
5.如权利要求1所述的一种集成UWB功能的SIM卡，其特征在于：多个所述SIM卡之间还可以实现定位操作，所述定位操作为多个SIM卡之间基于TOF测距定位进行距离测量，基于AOA定位进行角度测量，实现SIM卡之间点对点相对位置的计算。
6.一种定位方法，基于权利要求1所述的SIM卡实现，其特征在于，该定位方法包括以下步骤：
通过智能移动设备的人机交互界面，以使SIM模块完成对UWB模块的启动控制；
SIM卡与UWB基站间进行广播的发送；
UWB基站对SIM卡进行定位，确定SIM卡的位置。
7.如权利要求6所述的一种定位方法，其特征在于：当确定SIM卡的位置后，还包括：UWB基站通过无线网络将SIM卡的位置信息发送给智能移动设备，以在智能移动设备的显示屏幕上显示SIM卡的位置。
8.如权利要求6所述的一种定位方法，其特征在于：所述UWB基站对SIM卡进行定位，具体为：所述UWB基站基于TOF测距定位、TDOA定位、AOA定位中的一种或多种定位方法实现对SIM卡的测距和定位。
9.一种点对点定位方法，基于权利要求1所述的SIM卡实现，其特征在于，该点对点定位方法包括以下步骤：
获取定位对方SIM卡中UWB模块的ID号；
当前SIM卡中SIM模块向UWB模块发送控制指令；
当前SIM卡中UWB模块接收SIM模块发送的控制指令，驱使当前SIM卡中的UWB天线发送含有定位对方SIM卡UWB模块ID号的UWB无线数据包；
定位对方SIM卡中UWB模块接收UWB无线数据包，并基于TOF测距定位进行距离测量，基于AOA定位进行角度测量，从而确定当前SIM卡和定位对方SIM卡间的相对位置。
10.如权利要求9所述的一种点对点定位方法，其特征在于，当确定当前SIM卡和定位对方SIM卡间的相对位置之后，还包括：当前SIM卡所属的智能移动设备的显示屏幕，对当前SIM卡和定位对方SIM卡间的相对位置关系进行显示。
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