CN112929814B - 适用于室内定位的uwb穿戴标签装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种适用于室内定位的UWB穿戴标签装置，包括与固定环连接的连接环、活动环、检测机构、连接机构和限位机构，固定环两端与连接环固定连接，连接环端部与活动环转动连接；检测机构包括表盘；连接机构包括RFID标签、UWB标签、IMU传感器、气压计、缓冲条和合盖；限位机构包括第一连接条和第二连接条。本申请通过设置能够与定位人员手腕进行佩戴的穿戴设备进行定位人员的监测，通过穿戴设备与手腕位置的感应实现穿戴设备脱离与否的监测；通过设置有RFID标签、UWB标签、IMU传感器和气压计能够实现穿戴设备的测距定位、运动状态和位置高度的监测；且能够实现定位人员外出活动时间的限制，能够在活动时间结束时进行提醒，并设置有闪光灯能够实现定位人员逃跑时的有效追寻。

Description

适用于室内定位的UWB穿戴标签装置
技术领域
本申请涉及一种穿戴设备，具体是一种适用于室内定位的UWB穿戴标签装置。
背景技术
UWB即超宽带技术，是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽，UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入，UWB技术是一种使用1GHz以上频率带宽的无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很大，尽管使用无线通信，但其数据传输速率可以达到几百兆比特每秒以上。
在相关方案中，仅采用UWB定位技术无法了解定位人员的活动状态以及具体的三维位置，并且如果定位人员在逃跑时将穿戴设备脱下，会造成无法追踪的问题，且在定位人员隐匿后难以通过穿戴设备快速追寻到定位人员的具体位置，在出现定位人员躲藏时无法有效追寻。因此，针对上述问题提出一种适用于室内定位的UWB穿戴标签装置。
发明内容
一种适用于室内定位的UWB穿戴标签装置，包括与固定环连接的连接环、活动环、检测机构、连接机构和限位机构，其中所述固定环两端与连接环固定连接，所述连接环端部与活动环转动连接；
所述检测机构包括表盘，所述表盘与固定环中部固定连接，所述表盘内部设有数字显示屏，所述固定环内部设有单片机，且所述固定环内壁嵌合固定有温度传感器；
所述连接机构包括RFID标签、UWB标签、IMU传感器、气压计、缓冲条和合盖，所述RFID标签和UWB标签分别设置于固定环两端内部，所述UWB标签和气压计分别设置于连接环内部，所述固定环和连接环内壁都设有合盖，所述固定环、连接环和活动环表面都贴合固定有缓冲条，所述活动环外壁分别与第一播报器和第二播报器，且所述固定环、连接环和活动环表面都设有闪光灯；
所述限位机构包括第一连接条和第二连接条，所述第一连接条和第二连接条端部分别与两个活动环端部固定连接，所述第一连接条另一端部与第一连接带固定连接，所述第一连接条内壁设有或连接有卡齿，所述第一连接带端部与第一连接磁铁固定连接，所述第二连接条另一端部与第二连接带固定连接，且所述第二连接带端部与第二连接磁铁固定连接，所述第二连接条中部与限位块固定连接，且所述第二连接条内部设有活动连接的卡块。
进一步地，所述连接环和活动环的数量都为两个，每个所述连接环和活动环首尾连接并分别位于固定环两侧，所述固定环、连接环和活动环形成半圆环形结构。
进一步地，所述缓冲条为圆环形结构，所述缓冲条开设有四个与合盖对应的方孔，且每个所述合盖分别对应有RFID标签、UWB标签、IMU传感器和气压计。
进一步地，所述第一连接带和第二连接带分别与其对应的活动环内部活动插接，所述活动环形成的空腔内部与固定磁铁固定连接，所述固定磁铁分别对应有第一连接磁铁和第二连接磁铁，且所述第一连接磁铁和第二连接磁铁都与活动环形成的空腔内部滑动连接。
进一步地，所述第一连接条和第二连接条都由若干个弧形结构的金属材质的块体组成，所述块体之间通过铰链两两铰接，位于所述第一连接条上的每个块体都设有一个卡齿。
进一步地，所述限位块呈U形结构并位于第二连接条中部，所述第二连接条中部设有与钥匙孔相适配的锁芯，且所述第二连接条内部与卡块滑动连接。
进一步地，所述第一连接条位于限位块内部，所述第一连接条内壁的卡齿与卡块相互卡接，所述第一连接条位于第二连接条外侧，且所述第二连接条内壁贴合连接有缓冲条。
进一步地，所述温度传感器位于固定环中部，所述温度传感器与单片机电性连接，且所述温度传感器顶部的缓冲条开设有通孔。
进一步地，所述固定磁铁的数量为两个，两个所述固定磁铁分别位于两个活动环顶端内部，两个所述固定磁铁内部分别与第一连接带和第二连接带插接。
进一步地，所述第一播报器和第二播报器都与单片机电性连接，所述单片机与闪光灯电性连接，且所述单片机分别与RFID标签、UWB标签、IMU传感器以及气压计电性连接。
本申请的有益效果是：本申请提供了一种有效防止定位人员逃跑的适用于室内定位的UWB穿戴标签装置。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请一种实施例的整体立体结构示意图；
图2为图1所示实施例的整体内部正视结构示意图；
图3为图1所示实施例的整体外部正视结构示意图；
图4为图1所示实施例的限位块处侧视结构示意图；
图5为图1所示实施例的表盘处侧视结构示意图；
图6为图1所示实施例的图2中A处局部放大结构示意图；
图7为图1所示实施例的图3中B处局部放大结构示意图；
图8为图1所示实施例的结构原理示意图。
图中：1、固定环，2、连接环，3、活动环，4、表盘，5、数字显示屏，6、单片机，7、温度传感器，8、RFID标签，9、UWB标签，10、IMU传感器，11、气压计，12、缓冲条，13、第一播报器，14、第二播报器，15、第一连接条，16、卡齿，17、第一连接带，18、第一连接磁铁，19、第二连接条，20、限位块，21、钥匙孔，22、卡块，23、第二连接带，24、第二连接磁铁，25、固定磁铁，26、闪光灯，27、铰链，28、合盖。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参阅图1-8所示，一种适用于室内定位的UWB穿戴标签装置，包括与固定环1连接的连接环2、活动环3、检测机构、连接机构和限位机构，其中所述固定环1两端与连接环2固定连接，所述连接环2端部与活动环3转动连接；
所述检测机构包括表盘4，所述表盘4与固定环1中部固定连接，所述表盘4内部设有数字显示屏5，所述固定环1内部设有单片机6，且所述固定环1内壁嵌合固定有温度传感器7；
所述连接机构包括RFID标签8、UWB标签9、IMU传感器10、气压计11、缓冲条12和合盖28，所述RFID标签8和UWB标签9分别设置于固定环1两端内部，所述UWB标签9和气压计11分别设置于连接环2内部，所述固定环1和连接环2内壁都设有合盖28，所述固定环1、连接环2和活动环3表面都贴合固定有缓冲条12，所述活动环3外壁分别与第一播报器13和第二播报器14，且所述固定环1、连接环2和活动环3表面都设有闪光灯26；
所述限位机构包括第一连接条15和第二连接条19，所述第一连接条15和第二连接条19端部分别与两个活动环3端部固定连接，所述第一连接条15另一端部与第一连接带17固定连接，所述第一连接条15内壁设有或连接有卡齿16，所述第一连接带17端部与第一连接磁铁18固定连接，所述第二连接条19另一端部与第二连接带23固定连接，且所述第二连接带23端部与第二连接磁铁24固定连接，所述第二连接条19中部与限位块20固定连接，且所述第二连接条19内部设有活动连接的卡块22。
所述连接环2和活动环3的数量都为两个，每个所述连接环2和活动环3首尾连接并分别位于固定环1两侧，所述固定环1、连接环2和活动环3形成半圆环形结构，用于穿戴设备的佩戴，方便通过手环形式进行穿戴以方便定位人员活动以及防止定位人员逃跑；所述缓冲条12为圆环形结构，所述缓冲条12开设有四个与合盖28对应的方孔，且每个所述合盖28分别对应有RFID标签8、UWB标签9、IMU传感器10和气压计11，用于内部元件的检修，方便进行拆卸；所述第一连接带17和第二连接带23分别与其对应的活动环3内部活动插接，所述活动环3形成的空腔内部与固定磁铁25固定连接，所述固定磁铁25分别对应有第一连接磁铁18和第二连接磁铁24，且所述第一连接磁铁18和第二连接磁铁24都与活动环3形成的空腔内部滑动连接，用于第一连接带17和第二连接带23的拉紧，提高穿戴时的舒适性；所述第一连接条15和第二连接条19都由若干个弧形结构的金属材质的块体组成，所述块体之间通过铰链27两两铰接，位于所述第一连接条15上的每个块体都设有一个卡齿16，用于实现第一连接条15的限位，提高佩戴时的牢靠性；所述限位块20呈U形结构并位于第二连接条19中部，所述第二连接条19中部设有与钥匙孔21相适配的锁芯，且所述第二连接条19内部与卡块22滑动连接，用于实现卡块22的移动，方便与卡齿16的配合实现穿戴设备的锁紧；所述第一连接条15位于限位块20内部，所述第一连接条15内壁的卡齿16与卡块22相互卡接，所述第一连接条15位于第二连接条19外侧，且所述第二连接条19内壁贴合连接有缓冲条12，提高穿戴时的舒适性，避免造成定位人员手腕受伤问题；所述温度传感器7位于固定环1中部，所述温度传感器7与单片机6电性连接，且所述温度传感器7顶部的缓冲条12开设有通孔，用于监测穿戴设备与手腕的距离，出现穿戴设备非正常脱离时能够及时提醒定位人员监测人员；所述固定磁铁25的数量为两个，两个所述固定磁铁25分别位于两个活动环3顶端内部，两个所述固定磁铁25内部分别与第一连接带17和第二连接带23插接，用于连接磁铁的移动；所述第一播报器13和第二播报器14都与单片机6电性连接，所述单片机6与闪光灯26电性连接，且所述单片机6分别与RFID标签8、UWB标签9、IMU传感器10以及气压计11电性连接，用于监测穿戴设备的测距定位、活动状态以及水平高度，提高监测位置的精确性。
本申请在使用时，本申请中出现的电器元件在使用时均内接电源和控制开关，将固定环1、连接环2和活动环3套在定位人员手腕上，将此时钥匙孔21内锁芯处于打开位置，卡块22与卡齿16分离，通过拉动第一连接条15和第二连接条19使其分别带动第一连接带17和第二连接带23在活动环3内部移动，使穿戴设备开口增大以易于佩戴，当佩戴后通过拉动第一连接条15和第二连接条19使穿戴设备贴在手腕上，此时缓冲条12接触定位人员手腕，避免因过紧而导致受伤问题，再将钥匙插入钥匙孔21并拧动，带动第二连接条19内部的锁芯转动时带动卡块22伸出，使卡块22与相邻的卡齿16卡接，通过限位块20实现第一连接条15和第二连接条19之间的有效连接，此时实现穿戴设备的固定，采用安全性高的钥匙与钥匙孔21配合实现穿戴设备的固定，避免出现恶意脱下的问题，当佩戴完成后，第一连接磁铁18和第二连接磁铁24都受固定磁铁25的斥力向内移动，进而将第一连接带17和第二连接带23拉直，提高佩戴时的舒适性以便于与手腕的良好贴合，佩戴前通过合盖28进行RFID标签8、UWB标签9、IMU传感器10和气压计11的检测，方便进行检查维护；
在定位人员外出活动时，可通过表盘4设置外出时间，并通过数字显示屏5进行显示计时，当达到外出时间后通过单片机6控制第一播报器13发声进行提醒，进而有效通过穿戴设备起到提示作用，在长时间未回时，通过第二播报器14发声进行警告，并通过UWB标签9与UWB定位基站进行无线载波通信连接，实现穿戴设备和定位人员位置的定位测距，通过IMU传感器10监测定位人员的运动状态，通过气压计11能够通过大气气压监测定位人员所处高度位置，实现定位人员的三维定位以提高定位精确性，并通过RFID标签8利用无线射频技术进行无线射频连接，实现数据的传输，能够通过远程监控定位人员的位置以及运动状态，方便快速追寻，同时通过单片机6控制闪光灯26亮起，及时定位人员在夜晚躲藏时也能快速发现其具体位置；
即使定位人员将穿戴设备自动取下时，使其手腕与穿戴设备脱离，此时通过内置的温度传感器7进行监测到温度变化，并通过单片机6控制RFID标签8、UWB标签9、IMU传感器10和气压计11发出数据信息给接收终端，能够快速进行穿戴设备位置的定位，以定位人员的快速追寻，避免因穿戴设备的脱落而导致定位人员难以追寻的问题。
采用以上的技术方案，本申请通过设置能够与定位人员手腕进行佩戴的穿戴设备进行定位人员的监测，通过穿戴设备与手腕位置的感应实现穿戴设备脱离与否的监测，避免因穿戴设备的脱离而导致定位人员逃脱而难以追寻的问题；本申请通过设置有RFID标签、UWB标签、IMU传感器和气压计能够实现穿戴设备的测距定位、运动状态和位置高度的监测，实现穿戴设备的精确定位，有利于随时掌握定位人员的运动状态和位置，方便进行定位人员的监管；本申请能够实现定位人员外出活动时间的限制，能够在活动时间结束时进行提醒，在出现定位人员逃跑时能够进行警告，并设置有闪光灯能够实现定位人员逃跑时的有效追寻，避免出现夜晚定位人员躲藏而难以追寻的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于室内定位的UWB穿戴标签装置，其特征在于：包括与固定环（1）连接的连接环（2）、活动环（3）、检测机构、连接机构和限位机构，其中所述固定环（1）两端与连接环（2）固定连接，所述连接环（2）端部与活动环（3）转动连接；
所述检测机构包括表盘（4），所述表盘（4）与固定环（1）中部固定连接，所述表盘（4）内部设有数字显示屏（5），所述固定环（1）内部设有单片机（6），且所述固定环（1）内壁嵌合固定有温度传感器（7）；
所述连接机构包括RFID标签（8）、UWB标签（9）、IMU传感器（10）、气压计（11）、缓冲条（12）和合盖（28），所述RFID标签（8）和UWB标签（9）分别设置于固定环（1）两端内部，所述UWB标签（9）和气压计（11）分别设置于连接环（2）内部，所述固定环（1）和连接环（2）内壁都设有合盖（28），所述固定环（1）、连接环（2）和活动环（3）表面都贴合固定有缓冲条（12），所述活动环（3）外壁分别与第一播报器（13）和第二播报器（14），且所述固定环（1）、连接环（2）和活动环（3）表面都设有闪光灯（26）；
所述限位机构包括第一连接条（15）和第二连接条（19），所述第一连接条（15）和第二连接条（19）端部分别与两个活动环（3）端部固定连接，所述第一连接条（15）另一端部与第一连接带（17）固定连接，所述第一连接条（15）内壁设有或连接有卡齿（16），所述第一连接带（17）端部与第一连接磁铁（18）固定连接，所述第二连接条（19）另一端部与第二连接带（23）固定连接，且所述第二连接带（23）端部与第二连接磁铁（24）固定连接，所述第二连接条（19）中部与限位块（20）固定连接，且所述第二连接条（19）内部设有活动连接的卡块（22）；
所述第一连接条（15）和第二连接条（19）都由若干个弧形结构的金属材质的块体组成，所述块体之间通过铰链（27）两两铰接，位于所述第一连接条（15）上的每个块体都设有一个卡齿（16）；
所述限位块（20）呈U形结构并位于第二连接条（19）中部，所述第二连接条（19）中部设有与钥匙孔（21）相适配的锁芯，且所述第二连接条（19）内部与卡块（22）滑动连接；
所述第一连接条（15）位于限位块（20）内部，所述第一连接条（15）内壁的卡齿（16）与卡块（22）相互卡接，所述第一连接条（15）位于第二连接条（19）外侧，且所述第二连接条（19）内壁贴合连接有缓冲条（12）。
2.根据权利要求1所述的一种适用于室内定位的UWB穿戴标签装置，其特征在于：所述连接环（2）和活动环（3）的数量都为两个，每个所述连接环（2）和活动环（3）首尾连接并分别位于固定环（1）两侧，所述固定环（1）、连接环（2）和活动环（3）形成半圆环形结构。
3.根据权利要求1所述的一种适用于室内定位的UWB穿戴标签装置，其特征在于：所述缓冲条（12）为圆环形结构，所述缓冲条（12）开设有四个与合盖（28）对应的方孔，且每个所述合盖（28）分别对应有RFID标签（8）、UWB标签（9）、IMU传感器（10）和气压计（11）。
4.根据权利要求1所述的一种适用于室内定位的UWB穿戴标签装置，其特征在于：所述第一连接带（17）和第二连接带（23）分别与其对应的活动环（3）内部活动插接，所述活动环（3）形成的空腔内部与固定磁铁（25）固定连接，所述固定磁铁（25）分别对应有第一连接磁铁（18）和第二连接磁铁（24），且所述第一连接磁铁（18）和第二连接磁铁（24）都与活动环（3）形成的空腔内部滑动连接。
5.根据权利要求4所述的一种适用于室内定位的UWB穿戴标签装置，其特征在于：所述温度传感器（7）位于固定环（1）中部，所述温度传感器（7）与单片机（6）电性连接，且所述温度传感器（7）顶部的缓冲条（12）开设有通孔。
6.根据权利要求5所述的一种适用于室内定位的UWB穿戴标签装置，其特征在于：所述固定磁铁（25）的数量为两个，两个所述固定磁铁（25）分别位于两个活动环（3）顶端内部，两个所述固定磁铁（25）内部分别与第一连接带（17）和第二连接带（23）插接。
7.根据权利要求1所述的一种适用于室内定位的UWB穿戴标签装置，其特征在于：所述第一播报器（13）和第二播报器（14）都与单片机（6）电性连接，所述单片机（6）与闪光灯（26）电性连接，且所述单片机（6）分别与RFID标签（8）、UWB标签（9）、IMU传感器（10）以及气压计（11）电性连接。
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