CN113014334A - 一种uwb定位模组的测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种UWB定位模组的测试系统，包括测试板，所述测试板固定在屏蔽箱内，所述屏蔽箱内还设有频谱仪、可编程衰减器、参考板、测试控制器和服务器。测试方法包括：准备和记录测试环境；被测设备基础测试；校准被测设备的发射功率；校准被测设备的接收灵敏度；校准被测设备的天线延迟。上述技术方案对多个被测设备可以同时进行测试，增加了服务器保存所有测试数据，提高了测试的效率，同时可以对测试数据进行大数据分析，改善测试方法。

Description

一种UWB定位模组的测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及生产测试技术领域，尤其涉及一种UWB定位模组的测试系统及其测试方法。

背景技术

超宽带技术UWB(Ultra Wideband)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。

有资料显示，随着通信技术的不断发展，很多的民用和军用场合都需要精确的定位信息。在室内的大型仓储、医院和一些实验室环境下，对物品、病人和相关实验器材进行精确的定位跟踪；在一些自然或人为的灾难现场进行搜救行动时借助于高精度的定位使搜救工作起到事半功倍的效果。基于的定位技术具有传统定位技术无法比拟的优势在众多无线定位技术中脱颖而出，成为未来定位技术的热点。

目前针对UWB定位模组的测试方案一次只能对单一的模组进行测试，而且在测量过程中需要进行多次校准，测试步骤繁琐，效率低。

中国专利文献CN109029445A公开了一种“用于室内的自主定位装置及方法”。采用了包括定位节点和中心总控平台调度系统，所述定位节点分为固定定位节点和移动定位节点两种工作模式，所述固定定位节点和移动定位节点是同一种设备，根据不同的情况设置成不同的工作模式，所述中心总控平台调度系统包含基于多模块室内定位算法。上述技术方案只能对单一的模组进行测试，而且在测量过程中需要进行多次校准，测试步骤繁琐，效率低。

发明内容

本发明主要解决原有的技术方案只能对单一的模组进行测试，并且测量步骤繁琐，效率低的技术问题，提供一种UWB定位模组的测试系统及其测试方法，对多个被测设备可以同时进行测试，增加了服务器保存所有测试数据，提高了测试的效率，同时可以对测试数据进行大数据分析，改善测试方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种UWB定位模组的测试系统，包括测试板，所述测试板固定在屏蔽箱内，所述屏蔽箱内还设有频谱仪、可编程衰减器、参考板、测试控制器和服务器。

作为优选，所述的测试板上包括若干个被测设备、接收天线、发送天线和可编程电源模块，可编程电源模块包括电压转化模块，电压测量模块，电流测量模块和温度测量模块，可编程电源模块通过电气线路与电源输入端相连。

作为优选，所述的可编程电源模块通过通讯线路与测试控制器双向连接；所述接收天线通过通讯线路与频谱仪单向连接，方向为接收天线至频谱仪；所述发送天线通过通讯线路与可衰减编程器单向连接，方向为可编程衰减器至发送天线，发送天线通过通讯线路与频谱仪单向连接，方向为发送天线至频谱仪；参考板通过通讯线路与可编程衰减器单向连接，方向为参考板至可编程衰减器，参考板通过通讯线路与测试控制器双向连接；测试控制器包括至少一个USB接口，测试控制器与频谱仪、可编程衰减器、若干被测设备分别通过通讯线路建立双向连接，测试控制器与服务器通过通讯线路建立双向连接。

作为优选，所述的被测设备包括底板，所述底板从左到右依次固定有两个平行放置的转台座、底座和卡扣，所述转台座为倒T型柱体，转台座底面开有圆形通孔；转台座底面的圆形通孔处设有一根连杆，所述连杆由三段圆柱体拼接而成，连杆中间一段圆柱体横截面大小与转台座底面圆形通孔相同，连杆两端圆柱体横截面大小相同，且大于连杆中间一段圆柱体横截面大小；所述底座为直柱体，底座底面为四周带圆角的矩形，底座的上表面设有矩形槽；底座上方设有上盖，所述上盖一部分是与底座底面相同的直柱体，另一部分为向侧面延伸的矩形直柱体，上盖直柱体侧面开有圆形通孔，大小与转台座底面圆形通孔相同；所述卡扣为弹性装置，卡扣为两端带突起的矩形柱体；底座的上的矩形槽中放置有UWB定位模组，底座的矩形槽内部设有弹性探针。

作为优选，所述的UWB定位模组包括模组底板、模组电路和模组天线，UWB定位模组呈方形，UWB定位模组大小与底座的矩形槽相同，模组底板四周设有邮票孔，邮票孔的分布和数量与矩形槽内部的弹性探针一一对应。

作为优选，所述的参考板包括测试数据已知的UWB定位模组和外围电路，测试控制器为基于嵌入式架构的终端设备或电脑端的上位机软件，服务器为云服务器或实体服务器。

一种UWB定位模组的测试系统的测试方法，包括以下步骤：

a.准备和记录测试环境；

b.被测设备基础测试；

c.校准被测设备的发射功率；

d.校准被测设备的接收灵敏度；

e.校准被测设备的天线延迟。

作为优选，所述的步骤c校准被测设备的发射功率的具体步骤为：c1.服务器向测试控制器发送控制信号，测试控制器根据被测设备的数量和所需要测量的频率个数，智能分配被测设备的发射顺序，保证同一时间在同一个频率只有一个被测设备在工作，并将对应关系存储在测试控制器中，并上传服务器；

c2.测试控制器向频谱仪发送控制信号，频谱仪返回当前的接收功率值，存储在测试控制器中并上传服务器；

c3.更改被测设备的发射顺序，重复步骤c2直到所有的被测设备的所有频率均测试完毕；

c4.在服务器中将测试结果进行规则分析，如果不符合要求，发出提醒并标明出错的被测设备和错误的频率，如果符合要求，将校准的发射功率写入对应的被测设备中UWB定位模块内存中。

作为优选，所述的步骤d校准被测设备的接收灵敏度的具体步骤包括：

d1.服务器向测试控制器发送控制信号，测试服务器向参考板和可编程衰减器发送控制信号，参考板向可编程衰减器发送已知功率的测试信号，可编程衰减器设置成固定的功率衰减；

d2.通过测试控制器，控制单个被测设备通过设备天线发送信号，频谱仪通过接收天线同时接收到来自设备天线和发送天线的两路信号，频谱仪将测量结果发送到测试控制器，测试控制器上传到服务器，根据两路测量结果计算需要调整的功率大小来调整被测设备的发射功率，直到两路信号的功率偏差值符合对应被测设备的标准值；

d3.改变发送信号的被测设备，重复步骤d2.和d3.，直到所有被测设备的测量数据上传；

d4.服务器向测试控制器发送控制信号，将校准的接收灵敏度写入对应的被测设备中UWB定位模块内存中。

作为优选，所述的步骤e校准被测设备的天线延迟的具体步骤包括：e1.服务器向测试控制器发送控制信号，测试服务器向参考板和被测设备发送控制信号，设置单个被测设备为节点模式，设置参考板为标签模式，开启双向测距，调整天线延迟参数，直到被测设备返回的距离与实际距离相同，将最终的天线延迟参数发送到测试控制板，并上传到服务器；

e2.保持发射频率不变，依此对每个被测设备重复步骤e1；

e3.改变发射频率，重复步骤e2，直到所有的待测频率完成测试；

e4.将校准的天线延迟写入对应的被测设备中UWB定位模块内存中。

本发明的有益效果：

1.在测试系统中拓展多个被测设备可以同时进行测试，增加了服务器保存所有测试数据，提高了测试的效率，同时可以对测试数据进行大数据分析，改善测试方法。

2.通过对多个被测设备采用不同频率同时工作，在频谱仪上针对不同频率的测试数据同时输出，缩短了测试时间，提高了测试效率。

3.将发射天线和接收天线同时接在频谱仪上，在测量过程中可以同时测试输入和输出，而不需要对输出进行一次校准，减少了测试步骤，提高了测试效率和准确性。

附图说明

图1是本发明的一种测试系统原理结构框图。

图2是本发明的一种测试系统测试板图。

图3是本发明的一种测试系统被测设备图。

图4是本发明的一种测试方法流程图。

图中1屏蔽箱，2测试板，2-1被测设备，2-2接收天线，2-3发送天线，2-4可编程电源模块，3频谱仪，4可编程衰减器，5参考板，6测试控制器，7服务器，8电气线路，9通讯线路，10转台座，11连杆，12上盖，13底座，14模组天线，15模组底板，16模组电路，17卡扣，18底板。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种UWB定位模组的测试系统，如图1所示，包括测试板2，测试板2固定在屏蔽箱1内，屏蔽箱1内还设有频谱仪3、可编程衰减器4、参考板5、测试控制器6和服务器7。参考板5包括测试数据已知的UWB定位模组和外围电路，测试控制器6为基于嵌入式架构的终端设备或电脑端的上位机软件，服务器7为云服务器或实体服务器。

如图2所示，测试板2上包括若干个被测设备2-1、接收天线2-2、发送天线2-3和可编程电源模块2-4，可编程电源模块2-4包括电压转化模块，电压测量模块，电流测量模块和温度测量模块，可编程电源模块2-4通过电气线路8与电源输入端相连。

可编程电源模块2-4通过通讯线路9与测试控制器6双向连接；接收天线2-2通过通讯线路9与频谱仪3单向连接，方向为接收天线2-2至频谱仪3；发送天线2-3通过通讯线路9与可衰减编程器4单向连接，方向为可编程衰减器4至发送天线2-3，发送天线2-3通过通讯线路9与频谱仪3单向连接，方向为发送天线2-3至频谱仪3；参考板5通过通讯线路9与可编程衰减器4单向连接，方向为参考板5至可编程衰减器4，参考板5通过通讯线路9与测试控制器6双向连接；测试控制器包括至少一个USB接口，测试控制器6与频谱仪3、可编程衰减器、若干被测设备2-1分别通过通讯线路9建立双向连接，测试控制器6与服务器7通过通讯线路9建立双向连接。

如图3所示，被测设备2-1包括底板18，底板18从左到右依次固定有两个平行放置的转台座10、底座13和卡扣17，转台座10为倒T型柱体，转台座10底面开有圆形通孔；转台座10底面的圆形通孔处设有一根连杆11，连杆11由三段圆柱体拼接而成，连杆中间一段圆柱体横截面大小与转台座底面圆形通孔相同，连杆两端圆柱体横截面大小相同，且大于连杆中间一段圆柱体横截面大小；底座13为直柱体，底座13底面为四周带圆角的矩形，底座13的上表面设有矩形槽；底座13上方设有上盖12，上盖12一部分是与底座13底面相同的直柱体，另一部分为向侧面延伸的矩形直柱体，上盖12直柱体侧面开有圆形通孔，大小与转台座10底面圆形通孔相同；卡扣17为弹性装置，卡扣17为两端带突起的矩形柱体；底座13的上的矩形槽中放置有UWB定位模组，底座13的矩形槽内部设有弹性探针。UWB定位模组包括模组底板15、模组电路16和模组天线14，UWB定位模组呈方形，UWB定位模组大小与底座的矩形槽相同，模组底板四周设有邮票孔，邮票孔的分布和数量与矩形槽内部的弹性探针一一对应。

一种UWB定位模组的测试系统的测试方法，包括以下步骤：

(1)准备和记录测试环境。

(1.1)将UWB定位模组放置在被测设备的矩形槽中，合上盖子。

(1.2)通过扫码枪扫描UWB定位模组上的二维码信息，得到不同被测设备的UWB定位模组的识别码和序列号，将这些信息通过USB接口自动记录在测试控制器中，并上传到服务器。

(1.3)服务器向测试控制器发送控制信号，通过可编程电源模块分别测量被测设备中UWB定位模组的工作电压，UWB定位模组中存储器的电压，UWB定位模组的工作温度，将这些信息通过可编程电源模块与测试控制器之间的通讯线路发送到测试控制器中，并上传到服务器。

(1.4)服务器对上传的数据进行规则分析，如果不符合预定要求，发出提醒，并标明出错的被测设备和错误原因。

(2)被测设备基础测试。

(2.1)服务器向测试控制器发送控制信号，通过可编程电源模块测量UWB定位模组的空闲电流，验证电流是否在合理的范围。

(2.2)通过测试控制器与UWB定位模组进行SPI通讯，验证回传的信息是否符合预期。

(2.3)通过测试控制器编程使UWB定位模组所用到的所有GPIO口通过通断产生固定频率的脉冲，再通过中断的方式使UWB定位模组所用到的所有中断线产生固定频率的脉冲，观察脉冲信号判断GPIO口是否正常。

(2.4)通过测试控制器使UWB定位模组的复位线在通电后拉高，验证复位功能是否正常，

(2.5)通过测试控制器编程使UWB定位模组进入睡眠模式，通过唤醒线将UWB定位模组唤醒，验证唤醒功能是否正常，

(2.6)将上述结果记录在测试控制器中，并上传到服务器，如果测试不通过，发出提醒，并标明出错的被测设备和未通过的测试项。

(3)校准被测设备的发射功率

(3.1)服务器向测试控制器发送控制信号，测试控制器根据被测设备的数量和所需要测量的频率个数，智能分配被测设备的发射顺序，保证同一时间在同一个频率只有一个被测设备在工作，并将对应关系存储在测试控制器中，并上传服务器。

(3.2)测试控制器向频谱仪发送控制信号，频谱仪返回当前的接收功率值，存储在测试控制器中并上传服务器。

(3.3)更改被测设备的发射顺序，重复步骤(3.2)直到所有的被测设备的所有频率均测试完毕。

(3.4)在服务器中将测试结果进行规则分析，如果不符合要求，发出提醒并标明出错的被测设备和错误的频率，如果符合要求，将校准的发射功率写入对应的被测设备中UWB定位模块内存中。

(4)校准被测设备的接收灵敏度

(4.1)服务器向测试控制器发送控制信号，测试服务器向参考板和可编程衰减器发送控制信号，参考板向可编程衰减器发送已知功率的测试信号，可编程衰减器设置成固定的功率衰减。

(4.2)通过测试控制器，控制单个被测设备通过设备天线发送信号，频谱仪通过接收天线同时接收到来自设备天线和发送天线的两路信号，频谱仪将测量结果发送到测试控制器，测试控制器上传到服务器，根据两路测量结果计算需要调整的功率大小来调整被测设备的发射功率，直到两路信号的功率偏差值符合对应被测设备的标准值。

(4.3)改变发送信号的被测设备，重复步骤(4.2)和(4.3)，直到所有被测设备的测量数据上传。

(4.4)服务器向测试控制器发送控制信号，将校准的接收灵敏度写入对应的被测设备中UWB定位模块内存中。

(5)校准被测设备的天线延迟

(5.1)服务器向测试控制器发送控制信号，测试服务器向参考板和被测设备发送控制信号，设置单个被测设备为节点模式，设置参考板为标签模式，开启双向测距，调整天线延迟参数，直到被测设备返回的距离与实际距离相同，将最终的天线延迟参数发送到测试控制板，并上传到服务器。

(5.2)保持发射频率不变，依此对每个被测设备重复步骤(5.1)。

(5.3)改变发射频率，重复步骤(5.2)，直到所有的待测频率完成测试。

(5.4)将校准的天线延迟写入对应的被测设备中UWB定位模块内存中。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了测试板、参考板等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种UWB定位模组的测试系统，其特征在于，包括测试板(2)，所述测试板(2)固定在屏蔽箱(1)内，所述屏蔽箱(1)内还设有频谱仪(3)、可编程衰减器(4)、参考板(5)、测试控制器(6)和服务器(7)。

2.根据权利要求1所述的一种UWB定位模组的测试系统及其测试方法，其特征在于，所述测试板(2)上包括若干个被测设备(2-1)、接收天线(2-2)、发送天线(2-3)和可编程电源模块(2-4)，可编程电源模块(2-4)包括电压转化模块，电压测量模块，电流测量模块和温度测量模块，可编程电源模块(2-4)通过电气线路(8)与电源输入端相连。

3.根据权利要求2所述的一种UWB定位模组的测试系统及其测试方法，其特征在于，所述可编程电源模块(2-4)通过通讯线路(9)与测试控制器(6)双向连接；所述接收天线(2-2)通过通讯线路(9)与频谱仪(3)单向连接，方向为接收天线(2-2)至频谱仪(3)；所述发送天线(2-3)通过通讯线路(9)与可衰减编程器(4)单向连接，方向为可编程衰减器(4)至发送天线(2-3)，发送天线(2-3)通过通讯线路(9)与频谱仪(3)单向连接，方向为发送天线(2-3)至频谱仪(3)；参考板(5)通过通讯线路(9)与可编程衰减器(4)单向连接，方向为参考板(5)至可编程衰减器(4)，参考板(5)通过通讯线路(9)与测试控制器(6)双向连接；测试控制器包括至少一个USB接口，测试控制器(6)与频谱仪(3)、可编程衰减器、若干被测设备(2-1)分别通过通讯线路(9)建立双向连接，测试控制器(6)与服务器(7)通过通讯线路(9)建立双向连接。

4.根据权利要求2所述的一种UWB定位模组的测试系统及其测试方法，其特征在于，所述被测设备(2-1)包括底板(18)，所述底板(18)从左到右依次固定有两个平行放置的转台座(10)、底座(13)和卡扣(17)，所述转台座(10)为倒T型柱体，转台座(10)底面开有圆形通孔；转台座(10)底面的圆形通孔处设有一根连杆(11)，所述连杆(11)由三段圆柱体拼接而成，连杆中间一段圆柱体横截面大小与转台座底面圆形通孔相同，连杆两端圆柱体横截面大小相同，且大于连杆中间一段圆柱体横截面大小；所述底座(13)为直柱体，底座(13)底面为四周带圆角的矩形，底座(13)的上表面设有矩形槽；底座(13)上方设有上盖(12)，所述上盖(12)一部分是与底座(13)底面相同的直柱体，另一部分为向侧面延伸的矩形直柱体，上盖(12)直柱体侧面开有圆形通孔，大小与转台座(10)底面圆形通孔相同；所述卡扣(17)为弹性装置，卡扣(17)为两端带突起的矩形柱体；底座(13)的上的矩形槽中放置有UWB定位模组，底座(13)的矩形槽内部设有弹性探针。

5.根据权利要求4所述的一种UWB定位模组的测试系统及其测试方法，其特征在于，所述UWB定位模组包括模组底板(15)、模组电路(16)和模组天线(14)，UWB定位模组呈方形，UWB定位模组大小与底座的矩形槽相同，模组底板四周设有邮票孔，邮票孔的分布和数量与矩形槽内部的弹性探针一一对应。

6.根据权利要求1所述的一种UWB定位模组的测试系统及其测试方法，其特征在于，所述参考板(5)包括测试数据已知的UWB定位模组和外围电路，测试控制器(6)为基于嵌入式架构的终端设备或电脑端的上位机软件，服务器(7)为云服务器或实体服务器。

7.一种UWB定位模组的测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.准备和记录测试环境；

b.被测设备基础测试；

c.校准被测设备的发射功率；

d.校准被测设备的接收灵敏度；

e.校准被测设备的天线延迟。

8.根据权利要求7所述的一种UWB定位模组的测试系统及其测试方法，其特征在于，所述步骤c校准被测设备的发射功率的具体步骤为：

c1.服务器向测试控制器(6)发送控制信号，测试控制器(6)根据被测设备的数量和所需要测量的频率个数，智能分配被测设备(2-1)的发射顺序，保证同一时间在同一个频率只有一个被测设备(2-1)在工作，并将对应关系存储在测试控制器(6)中，并上传服务器(7)；

c2.测试控制器(6)向频谱仪(3)发送控制信号，频谱仪(3)返回当前的接收功率值，存储在测试控制器(6)中并上传服务器(7)；

c3.更改被测设备(2-1)的发射顺序，重复步骤c2直到所有的被测设备(2-1)的所有频率均测试完毕；

c4.在服务器(7)中将测试结果进行规则分析，如果不符合要求，发出提醒并标明出错的被测设备(2-1)和错误的频率，如果符合要求，将校准的发射功率写入对应的被测设备(2-1)中UWB定位模块内存中。

9.根据权利要求7所述的一种UWB定位模组的测试系统及其测试方法，其特征在于，所述步骤d校准被测设备的接收灵敏度的具体步骤包括：

d1.服务器向测试控制器(6)发送控制信号，测试服务器(6)向参考板(5)和可编程衰减器(4)发送控制信号，参考板(5)向可编程衰减器(4)发送已知功率的测试信号，可编程衰减器(4)设置成固定的功率衰减；

d2.通过测试控制器(6)，控制单个被测设备通过设备天线发送信号，频谱仪(3)通过接收天线(2-2)同时接收到来自设备天线和发送天线(2-3)的两路信号，频谱仪(3)将测量结果发送到测试控制器(6)，测试控制器(6)上传到服务器(7)，根据两路测量结果计算需要调整的功率大小来调整被测设备的发射功率，直到两路信号的功率偏差值符合对应被测设备(2-1)的标准值；

d3.改变发送信号的被测设备(2-1)，重复步骤d2.和d3.，直到所有被测设备(2-1)的测量数据上传；

d4.服务器向测试控制器(6)发送控制信号，将校准的接收灵敏度写入对应的被测设备(2-1)中UWB定位模块内存中。

10.根据权利要求7所述的一种UWB定位模组的测试系统及其测试方法，其特征在于，所述步骤e校准被测设备的天线延迟的具体步骤包括：

e1.服务器向测试控制器(6)发送控制信号，测试服务器(7)向参考板(5)和被测设备(2-1)发送控制信号，设置单个被测设备(2-1)为节点模式，设置参考板(5)为标签模式，开启双向测距，调整天线延迟参数，直到被测设备(2-1)返回的距离与实际距离相同，将最终的天线延迟参数发送到测试控制板(6)，并上传到服务器(7)；

e2.保持发射频率不变，依此对每个被测设备(2-1)重复步骤e1；

e3.改变发射频率，重复步骤e2，直到所有的待测频率完成测试；

e4.将校准的天线延迟写入对应的被测设备(2-1)中UWB定位模块内存中。

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