CN207816287U - 基于lpwan和ble技术的定位手环 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于LPWAN和BLE技术的定位手环，属于电子智能穿戴设备技术领域，包括手环本体和手环本体两端的腕带。手环本体包括依次连接的触控芯片模块、控制模块、LPWAN通讯模块、传感器、蓝牙定位模块、电子罗盘芯片，以及手环本体供电的电源模块，LPWAN通讯模块、控制模块、传感器、蓝牙定位模块、电子罗盘芯片，以及电源模块集成在手环本体圆柱形壳体内部的集成电路板上。通过上述技术方案，管理者可以快速地对手环佩戴者进行实时蓝牙定位，并且手环采用LPWAN技术的无线网络通讯方式，使手环的功耗低、成本低、定位精度更高、待机时间更长，为全无线定位管理提供实时位置服务。

Description

基于LPWAN和BLE技术的定位手环

技术领域

本实用新型涉及一种基于LPWAN和BLE技术的定位手环，属于电子智能穿戴设备技术领域.

背景技术

如今，我们正处于高速发展的信息时代，随着信息化技术的快速发展，运用计算机技术、地理信息技术、移动定位技术、通信技术已成为必然趋势，而位置信息则在这个时代中扮演着至关重要的作用，利用信息技术手段获取＂人＂或＂物＂的位置信息也在逐渐改变着人们的生活方式；另外对云计算、物联网、智慧城市和无线通讯等领域的不断深入研究，也极大地促进了定位技术的快速发展。利用蓝牙定位与LPWAN无线网络通信技术结合，可为全无线定位管理者精准推送实时位置服务，如路径规划导航、室内定位、基于位置的消息推送等。但现在技术中的定位装置大多为手持式或固定式，体积较大笨重，不易携带；且使用过程较为复杂，安装位置不够灵活，为使用者带来不便。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于LPWAN和BLE技术的定位手环，旨在使手环的功耗低、成本低、定位精度更高、待机时间更长，为全无线定位管理提供实时位置服务。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种基于LPWAN和BLE技术的定位手环，其特征在于，包括手环本体，插接在手环本体两端腕带插头的腕带，设置在手环本体上层用于显示数据信息并获得触摸信号的触控屏，设在手环本体下层检测人体心率的心率传感器，设在手环本体内部的数据处理中心；所述数据处理中心包括检测人体运动状态的加速度传感器，检测人体所处位置方位的电子罗盘模块，分别与加速度传感器、电子罗盘模块、心率传感器通讯的控制模块，与控制模块连接并将控制模块从加速度传感器、电子罗盘模块、心率传感器中获得的信息与自己获得的定位信息进行处理的蓝牙定位模块，获得触控屏触摸信号并将控制模块处理数据输送到触控屏屏显的触控模块，为整个定位手环供电的电源模块。

进一步的技术方案在于，所述的基于LPWAN和BLE技术的定位手环还包括服务器，所述手环本体内部的控制模块、蓝牙定位模块分别通过LPWAN无线通讯模块与服务器通讯。

进一步的技术方案在于所述电源模块包括锂电池和为锂电池充电的供电模块。

进一步的技术方案在于所述手环本体一端的腕带插头为USB接口，所述USB接口与控制模块连接，所述USB接口通过控制模块与电源模块的供电模块供电模块连接。

进一步的技术方案在于所述腕带与腕带插头的连接处设置控制两者连接、断开的按压开关。

进一步的技术方案在于所述心率传感器为双绿色LED型反射式光电心率传感器，其型号为LST1303R。

进一步的技术方案在于所述加速度传感器为ADXL362三轴MEME加速度传感器；所述蓝牙定位模块为低功耗ARMCortex-M0内核蓝牙4.0芯片；所述控制模块为TIMSP430F5528微控制器；所述触控模块为FT5201DE1内嵌式触控；所述电子罗盘模块为LSM303C数字罗盘集成芯片；所述电源模块型号为LTC4055。

进一步的技术方案在于所述供电模块为LinerLTC4065充电芯片。

进一步的技术方案在于所述LPWAN无线通讯模块为SX1278型无线通信扩频芯片。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型的手环本体类似手表圆形外壳，轻薄时尚，佩戴舒适便捷。手环采用IP67防水设计，采用高端智能手机应用的NMT纳米注塑技术，配合精细化点胶工艺，防水性能一流，洗手洗澡甚至游泳不会渗水。手环腕带贴肤材质，一体成型，契合度高，使用户拥有超舒适的佩戴体验。

手环利用低功耗广域物联网LPWAN远程无线网络通讯技术和iBeacon蓝牙定位技术进行融合，采用混合定位算法，融合了地图匹配技术、惯性导航算法，定位精度更高，解决了定位点漂移和跨层不准等问题。

管理便捷高效，通过便携式终端APP管理软件，可进行定位手环的动态维护管理，如查看手环工作状态、电池电量数据、无线发射功率信息等。

蓝牙定位全无线覆盖范围广，LPWAN远程无线网络通讯传输距离远，穿透能力强。同时，可以云端下发消息到手环，支持一对一及一对多通讯方式，还可通过手环主体内置的触控屏予以确认、返回等操作。

手环充电速度快，同时充电口采用USB插入方式，无需充电线，USB即插即充，无需随身携带繁琐的电源适配器，可直接插到任何充电器、电脑、移动电源等进行充电，充电方式多样便捷。低电量时主动提示，当手环电量低于20％时提醒一次，在低于10％时再提醒一次，提醒方式为震动或语音。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1-2是本实用新型手环本体的结示意图；

图3是本实用新型腕带结构示意图；

图4是本实用新型手环本体内部结示意图。

1、手环本体；2、手环腕带；3、触控屏；4、心率传感器；5、USB接口；6、腕带插头；7、按压开关；8、腕带钉扣；9、腕带调节孔；10、蓝牙定位模块；11、LPWAN无线通讯模块；12、加速度传感器；13、电子罗盘模块；14、电源模块；15、控制模块；16、触控芯片。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图所示，本实用新型公开了一种基于LPWAN和BLE技术的定位手环，其特征在于，包括手环本体，插接在手环本体两端腕带插头的腕带，设置在手环本体上层用于显示数据信息并获得触摸信号的触控屏，设在手环本体下层检测人体心率的心率传感器，设在手环本体内部的数据处理中心；所述数据处理中心包括检测人体运动状态的加速度传感器，检测人体所处位置方位的电子罗盘模块，分别与加速度传感器、电子罗盘模块、心率传感器通讯的控制模块，与控制模块连接并将控制模块从加速度传感器、电子罗盘模块、心率传感器中获得的信息与自己获得的定位信息进行处理的蓝牙定位模块，获得触控屏触摸信号并将控制模块处理数据输送到触控屏屏显的触控模块，为整个定位手环供电的电源模块。

优选地，所述的基于LPWAN和BLE技术的定位手环还包括服务器，所述手环本体内部的控制模块、蓝牙定位模块分别通过LPWAN无线通讯模块与服务器通讯。

优选地，所述电源模块包括锂电池和为锂电池充电的供电模块。

优选地，所述手环本体一端的腕带插头为USB接口，所述USB接口与控制模块连接，所述USB接口通过控制模块与电源模块的供电模块供电模块连接。

优选地，所述腕带与腕带插头的连接处设置控制两者连接、断开的按压开关。

优选地，所述心率传感器为双绿色LED型反射式光电心率传感器，其型号为LST1303R。

对于各个结构及其所具有的有益效果见下表

手环运动监测功能通过加速度传感器实现的，加速度传感器通过判断人体运动的动作得到一些基础数据，即人的运动状态信息，其中采用自适应时间窗与去抖动相结合、分组缓存技术实现人正常行走的动态实时精准测量。电子罗盘芯片LSM303C集成一个高性能三轴磁强传感器和一个先进的三轴加速度计，通过其16位数字输出提供精确的方位信号，为手环定位再次提供一个可靠的保障。电源模块为整个手环本体提供能量来源。这三个模块是相互独立的。

然后MSP430F5528微控制器(控制模块)将控制手环上的蓝牙定位模块切换成主模式，并实时读取加速度传感器采集到的人的运动状态信息和电子罗盘模块所获的方位信息。之后蓝牙定位模块便是利用蓝牙实时获取当前区域基站的RSSI通过TOA算法求出手环佩戴者的地理位置，精准定位。最后，蓝牙定位模块将运动状态信息和与之相对应的位置信息打包传送给MSP430F5528微控制器(控制模块)和SX1278型LPWAN无线通讯模块，控制模块将定位信息发送给触控模块，执行触控屏显示任务。而LPWAN无线通讯模块则通过接力的方式将数据传送给数据中心站(服务器)，数据中心根据客服特定要求(即位置服务)通过特定的算法对数据信息进行高效快速的云计算处理，并将处理结果以命令形式反馈给移动终端(手环)中的LPWAN无线通讯模块，该模块同样通过接力的方式将命令信息传送给MSP430F5528控制模块，之后控制触控芯片执行命令，进行触控屏显示任务屏幕显示，从而可查看手环佩戴人员设施的位置信息，并进行位置服务的应用。

充电口、USB接口的设置位置：

本手环采用开放式USB直插充电式设计，没有充电口，可直接将USB插头正确插入电脑或手机充电器的USB端口进行充电。

USB插头位置为：在手环本体上下两段设有两个腕带插头(图中5和6所示)，其中上方腕带插头的一面(手环本体背面)带有金属可触片(图中5所示)，该带有金属可触片的腕带插头即为本手环本体的USB插头，将带有金属可触片的一面插头插入电脑或手机充电器的USB端口内，使之与电源USB端口内金属可触片的那一面接触即可充电。

Claims (9)

1.一种基于LPWAN和BLE技术的定位手环，其特征在于，包括手环本体，插接在手环本体两端腕带插头的腕带，设置在手环本体上层用于显示数据信息并获得触摸信号的触控屏，设在手环本体下层检测人体心率的心率传感器，设在手环本体内部的数据处理中心；所述数据处理中心包括检测人体运动状态的加速度传感器，检测人体所处位置方位的电子罗盘模块，分别与加速度传感器、电子罗盘模块、心率传感器通讯的控制模块，与控制模块连接并将控制模块从加速度传感器、电子罗盘模块、心率传感器中获得的信息与自己获得的定位信息进行处理的蓝牙定位模块，获得触控屏触摸信号并将控制模块处理数据输送到触控屏屏显的触控模块，为整个定位手环供电的电源模块。

2.如权利要求1所述的基于LPWAN和BLE技术的定位手环，其特征在于，所述的基于LPWAN和BLE技术的定位手环还包括服务器，所述手环本体内部的控制模块、蓝牙定位模块分别通过LPWAN无线通讯模块与服务器通讯。

3.如权利要求1所述的基于LPWAN和BLE技术的定位手环，其特征在于，所述电源模块包括锂电池和为锂电池充电的供电模块。

4.如权利要求1所述的基于LPWAN和BLE技术的定位手环，其特征在于，所述手环本体一端的腕带插头为USB接口，所述USB接口与控制模块连接，所述USB接口通过控制模块与电源模块的供电模块供电模块连接。

5.如权利要求1所述的基于LPWAN和BLE技术的定位手环，其特征在于，所述腕带与腕带插头的连接处设置控制两者连接、断开的按压开关。

6.如权利要求1所述的基于LPWAN和BLE技术的定位手环，其特征在于，所述心率传感器为双绿色LED型反射式光电心率传感器，其型号为LST1303R。

7.如权利要求1所述的基于LPWAN和BLE技术的定位手环，其特征在于，所述加速度传感器为ADXL362三轴MEME加速度传感器；所述蓝牙定位模块为低功耗ARM Cortex-M0内核蓝牙4.0芯片；所述控制模块为TI MSP430F5528微控制器；所述触控模块为FT5201DE1内嵌式触控；所述电子罗盘模块为LSM303C数字罗盘集成芯片；所述电源模块型号为LTC4055。

8.如权利要求3或4所述的基于LPWAN和BLE技术的定位手环，其特征在于，所述供电模块为Liner LTC4065充电芯片。

9.如权利要求2所述的基于LPWAN和BLE技术的定位手环，其特征在于，所述LPWAN无线通讯模块为SX1278型无线通信扩频芯片。