CN204440450U - 复合式uwb电子标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复合式UWB电子标签，包括电路单元，所述电路单元包括MCU控制模块以及分别与该MCU控制模块电性连接的UWB无线收发模块和第一无线收发模块；所述UWB无线收发模块用于通过UWB信号与UWB基站进行通信，以实现第一种功能；所述第一无线收发模块用于通过无线信号与路侧单元进行通信，以实现不同于所述第一种功能的第二种功能。本实用新型中的复合式UWB电子标签既可以实现电子不停车缴费功能，又可以实现精确的定位功能，给用户的用车带来了极大的便利。

Description

复合式UWB电子标签

技术领域

本实用新型涉及物联网、智能交通技术，更具体地说，涉及一种复合式UWB电子标签。

背景技术

全球定位系统GPS是目前应用最成功的定位技术，但是对于室内近距离定位，其精度远远达不到要求。基于广泛普及的无线局域网(WLAN)的通信技术，如Zigbee、RFID、WiFi、蓝牙技术等也提供了多样的定位服务。

基于ZigBee的定位技术主要是采用接收信号强度指示(RSSI)来实现，无线定位技术综述来实现，由于单纯的使用RSSI的ZigBee定位系统精度有限，定位精度不高，一般在3～5m。

基于RFID的定位技术是通过射频识别标签(Tags)或者无线收发器来存储和非接触地发送数据来进行自动身份辨认的技术。RFID应用于定位主要分为两种方式：一种是位置感知(Location-aware)方式，另一种是基于RSSI方式。为了达到较高的精度，通常需要大量的参考点和检测天线，同时不同的环境对无线能量传播的影响是必须考虑的因素，在定位算法中还存在着不容易确定的参数。

当前比较流行的WiFi定位是IEEE802.11的一种定位解决方案。目前，它应用于小范围的室内定位，成本较低，但WiFi收发器只能覆盖半径90m以内的地理区域，且很容易受到其他信号干扰，从而影响定位精度，并不十分可靠，而且定位器的能耗较高。蓝牙技术应用于定位，与WiFi有很多相似之处，主要应用于小范围定位，例如单层大厅或仓库；同样有定位误差不稳定，受噪声信号干扰大的缺点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种复合式UWB电子标签。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：提供一种复合式UWB电子标签，包括电路单元，所述电路单元包括MCU控制模块以及分别与该MCU控制模块电性连接的UWB无线收发模块和第一无线收发模块；所述UWB无线收发模块用于通过UWB信号与UWB基站进行通信，以实现第一种功能；所述第一无线收发模块用于通过无线信号与路侧单元进行通信，以实现不同于所述第一种功能的第二种功能。

优选地，所述UWB无线收发模块包括用于实现车辆定位或车辆测距的UWB无线收发模块；所述第一无线收发模块包括用于实现车辆电子不停车收费的无线收发模块。

优选地，所述第一无线收发模块为频段为5.8GHz的无线收发模块。

优选地，所述电路单元还包括与所述MCU控制模块电性连接的读卡模块；该复合式UWB电子标签包括插卡结构。

优选地，所述读卡模块为频段为13.56M的读卡模块。

优选地，所述电路单元还包括与所述MCU控制模块电性连接的防拆模块、和/或与所述MCU控制模块电性连接的无线激活模块、和/或与所述MCU控制模块电性连接的USB接口模块。

优选地，所述电路单元包括相互独立的主电路板以及次电路板，所述MCU控制模块以及所述第一无线收发模块设置在所述主电路板上，所述UWB无线收发模块设置在于所述次电路板上。

优选地，该复合式UWB电子标签包括壳体，所述壳体包括后壳，所述次电路板设置与所述主电路板和所述后壳之间。

优选地，所述后壳与所述主电路板相对的表面设置有供所述次电路板容置的容置空间，所述后壳还包括用于固定所述次电路板的固定结构。

优选地，所述电路单元还包括用于给该电路单元供电的电源模块以及与所述电源模块电性连接的电池供电模块和/或太阳能电池供电模块。

优选地，所述电池供电模块包括铁锂电池或锂镍电池。

优选地，所述UWB无线收发模块包括型号为DW1000的UWB芯片及其外围电路。

优选地，所述复合式UWB电子标签为车载式电子标签或前装式电子标签。

本实用新型的有益效果：本实用新型中的复合式UWB电子标签通过所述UWB无线收发模块和第一无线收发模块分别实现两种不同的功能，为车辆的使用带来了诸多的便利。

在一些实施例中，该复合式UWB电子标签既可以实现电子不停车缴费功能，又可以实现精确的定位功能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一些实施例中的复合式UWB电子标签的立体结构示意图；

图2是图1所示复合式UWB电子标签的立体分解结构示意图；

图3是图1所示复合式UWB电子标签的电路单元的原理框图；

图4为图1所示复合式UWB电子标签局部结构的立体结构示意图，示出了次电路板和后壳的位置关系；

图5为图4所示复合式UWB电子标签局部结构的立体分解示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本实用新型做进一步详细说明。

UWB(Ultra Wideband，超宽带)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。美国联邦通信委员会(FCC，Federal communications commission)对UWB的定义是：带宽大于500MHz，或相对带宽大于20％的无线电技术。从频域来看，UWB与传统的窄带和宽带不同，它的频带更宽。通常窄带是指相对带宽小于1％，宽带指的相对带宽在1％到25％之间，而相对带宽大于25％，而且中心频率大于500MHz的无线电技术， 称为UWB。

图1及图2示出了本实用新型一些实施例中的复合式UWB电子标签1，该复合式UWB电子标签1可以应用于UWB定位系统中，通过UWB无线通讯技术与UWB基站配合，实现车辆的定位或标识。该复合式UWB电子标签1还可以是实现电子不停车收费(ETC,Electronic Toll Collection)功能。

如图所示，该复合式UWB电子标签1可包括壳体100以及安装于该壳体100中的电路单元200。复合式UWB电子标签1在一些实施例中还可以包括粘接元件300，该粘接元件300贴合在后壳102的底壁外表面上，用于将壳体100粘贴诸如车辆挡风玻璃等容易吸收太阳光的位置上。

壳体100在一些实施例中可包括前壳101以及与前壳101相配合的后壳102，前壳101和后壳102一道界定出一个收容电路单元200的容置空间。前壳101在一些实施例中可大致呈内凹的板状，并通过开口周缘部位与后壳102结合在一起，该结合的方式可以是粘接、卡接等常规的结合方式。

后壳102在一些实施例也可呈矩形盒状，并以开口周缘部位与前壳101的开口周缘部位连接在一起。在一些实施例中，后壳102的底壁上开设有贯通的收容槽1020和收容孔1022，以分别供电路单元200的太阳能电池模块207和防拆模块204的防拆杆2041穿置于其中。其中，收容槽1020的尺寸与太阳能电池模块207的尺寸相适配，以便能够充分吸收外界的太阳能。

壳体10在一些实施例中可包括介于前壳101和后壳102之间的插卡机构103，以供卡片2的插设于其中。

一同参阅图3，电路单元200在一些实施例中可包括MCU控制模块201、5.8G无线收发模块202、UWB无线收发模块203、防拆模块204、电源模块205、电池供电模块206、太阳能电池供电模块207、13.56M读卡模块208、USB接口模块209以及无线通讯模块210。5.8G无线收发模块202、UWB无线收发模块203、防拆模块204、13.56M读卡模块208、USB接口模块209以及433M无线激活模块210分别与MCU控制模块21相电性连接。

在上述电路单元20中，各模块的主要功能如下：

(1)MCU控制模块201：主要由单片机及其外围电路构成，主要用于控 制5.8G无线收发模块202、13.56M读卡模块208和UWB无线收发模块203等，通过单片机IO口控制各模块是否工作；

(2)5.8G无线收发模块202：由无线通讯芯片及其外围收发电路构成，具有5.8G频段无线收和发的功能，主要用于激活和关闭UWB无线收发模块的功能，激活和关闭电子标签1；此外，5.8G无线收发模块202用于和路侧单元(RSU)进行交互，实现电子不停车收费功能；

(3)UWB无线收发模块203：由Decawave公司的DW1000芯片及其外围电路构成，具有6.5GHz频段UWB信号的收发功能，用于和UWB从基站进行通信，以实现定位功能，或车辆与车辆之间的测距(防止车辆相碰撞)等功能；

(4)13.56M读卡模块208：由读卡芯片及其外围电路构成，具有读卡和写卡的功能，主要用于对卡片2的读和写，用于扣费功能；

(5)电源模块：主要用于电压装换，给MCU控制模块201、433M无线激活模块210、UWB无线收发模块203、防拆模块204供电，保证系统各模块正常工作；

(6)电池供电模块206：可以选用铁锂电池或锂镍电池供电，主要用来给整个电路供电，标签的寿命依赖于电池的容量；

(7)防拆模块204：完成电子标签1的防拆功能，电子标签1一旦被拆，整个电子标签1失效，无法进行工作，需要重新到发行机构进行重新发行才能工作；

(8)太阳能电池供电模块207：太阳能电池模块207的功能具有储存太阳能的作用，当电子标签1的电池用完时，还可继续给电子标签1供电，使电子标签1继续工作； 

(9)USB接口模块209：主要用于程序的在线升级功能；

(10)433M无线激活模块210：主要用于实现激活和关闭UWB无线收发模块的功能。

可以理解地，上述电路单元20中的部分模块在一些实施例中可以省略，例如，可以省略433M无线激活模块210，而仅让5.8G无线收发模块202具 备无线激活的功能。再可以理解地，上述无线通讯模块中的频段可以根据需要进行调整，只要具备同样或类似的功能即可。例如，可以采用其他频段的无线收发模块来替代5.8G无线收发模块，同样也可以采用其他频段的读卡模块来替换13.56M读卡模块208，以及采用其他频段的无线激活模块来替代433M无线激活模块。

再如图2所示，电路单元20在一些实施例中可包括彼此独立的主电路板211和次电路板212，主电路板211和次电路板212之间通过总线相连接MCU控制模块201、5.8G无线收发模块202、防拆模块204、13.56M读卡模块208、USB接口模块209以及无线通讯模块210可以均设置在主电路板211上，UWB无线收发模块203设置在次电路板212上，如此，为UWB无线收发模块203的天线的设计带来了诸多的便利，防止或显著降低UWB无线收发模块203的天线对5.8G无线收发模块202、13.56M读卡模块208、和/或无线通讯模块210的天线的干扰，提升整个电子标签1的性能稳定性。

在一些实施例中，带有UWB无线收发模块203的次电路板212设置在主电路板211的后侧，即主电路板211与后壳102之间的空间里。一同参阅图4及图5，后壳102与主电路板211相对的面上设置有一个供次电路板212放置的容置空间，该容置空间的周围还设有与次电路板212相配合的固定结构1024，以让次电路板212更稳固地安放在该容置空间中。该固定结构1024在一些实施例中可为BOSS柱，以便通过螺丝将该次电路板212固定。可以理解地，在另一些实施例中，该固定结构1024也可以包括卡扣结构，以将次电路板212卡扣在后壳102上。

该复合式UWB电子标签1在图示的实施例中为车载式电子标签，即其生产与车辆的生产是相互独立，用户通常是购买过来后再加装到车辆的挡风玻璃等位置。需要说明的是，该复合式UWB电子标签1并不局限于车载式电子标签，其也可以为前装式电子标签，也即，其也可以作为车辆的配件，在车辆或车辆配件生产过程中组装进去，如同GPS导航设备一样，方便车主对标签的控制和使用。例如，在生产汽车后视镜的时候，将上述电路单元200安装到后视镜内，通过接口连接到汽车电子控制设备。

可以理解地，虽然在上述实施例中，5.8G无线收发模块202和UWB无线收发模块203分别实现电子不停车缴费和车辆定位/车辆测距。但却不局限于此，根据需要，其也可以被赋予两种不同的其他功能。

应用上述复合式UWB电子标签1实现车辆定位时，可包括如下步骤：

(1)车辆进入停车区域后所载复合式UWB电子标签1发射无线定位信号，停车区域内的UWB基站(未图示)接收该信号，并将接收到该信号的时间信息发送到控制单元；

(2)各UWB基站之间通过主基站发送的时钟同步信号实时进行定位信道上的无线时钟同步；以及

(3)至少三个UWB基站通过接收该复合式UWB电子标签1返回的信号，生成接收时间，并将该接收时间发送至控制单元，控制单元通过算法计算车辆所在位置的坐标点。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合式UWB电子标签，包括电路单元，其特征在于，所述电路单元包括MCU控制模块以及分别与该MCU控制模块电性连接的UWB无线收发模块和第一无线收发模块；所述UWB无线收发模块用于通过UWB信号与UWB基站进行通信，以实现第一种功能；所述第一无线收发模块用于通过无线信号与路侧单元进行通信，以实现不同于所述第一种功能的第二种功能。

2.根据权利要求1所述的复合式UWB电子标签，其特征在于，所述UWB无线收发模块包括用于实现车辆定位或车辆测距的UWB无线收发模块；所述第一无线收发模块包括用于实现车辆电子不停车收费的无线收发模块。

3.根据权利要求2所述的复合式UWB电子标签，其特征在于，所述电路单元还包括与所述MCU控制模块电性连接的读卡模块；该复合式UWB电子标签包括插卡结构。

4.根据权利要求3所述的复合式UWB电子标签，其特征在于，所述电路单元还包括与所述MCU控制模块电性连接的防拆模块、和/或与所述MCU控制模块电性连接的无线激活模块、和/或与所述MCU控制模块电性连接的USB接口模块。

5.根据权利要求1至4任一项所述的复合式UWB电子标签，其特征在于，所述电路单元包括相互独立的主电路板以及次电路板，所述MCU控制模块以及所述第一无线收发模块设置在所述主电路板上，所述UWB无线收发模块设置在于所述次电路板上。

6.根据权利要求5所述的复合式UWB电子标签，其特征在于，该复合式UWB电子标签包括壳体，所述壳体包括后壳，所述次电路板设置与所述主电路板和所述后壳之间；所述后壳与所述主电路板相对的表面设置有供所述次电路板容置的容置空间，所述后壳还包括用于固定所述次电路板的固定结构。

7.根据权利要求1至4任一项所述的复合式UWB电子标签，其特征在于，所述电路单元还包括用于给该电路单元供电的电源模块以及与所述电源模块电性连接的电池供电模块和/或太阳能电池供电模块。

8.根据权利要求7所述的复合式UWB电子标签，其特征在于，所述电池供电模块包括铁锂电池或锂镍电池。

9.根据权利要求1至4任一项所述的复合式UWB电子标签，其特征在于，所述UWB无线收发模块包括型号为DW1000的UWB芯片及其外围电路。

10.根据权利要求1至4任一项所述的复合式UWB电子标签，其特征在于，所述复合式UWB电子标签为车载式电子标签或前装式电子标签。