CN208300031U - 室内定位装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种室内定位装置和系统。该室内定位装置包括：电源模块、主控模块、定位模块、通讯模块和存储模块，其中，电源模块分别与主控模块和定位模块连接，主控模块通过串行外设接口SPI总线与定位模块连接，主控模块分别与通讯模块和存储模块连接；电源模块用于为主控模块和定位模块提供工作电源；存储模块用于存储用户设置的配置信息；主控模块用于获取配置信息并根据配置信息控制定位模块；定位模块用于获取室内定位信息；通讯模块用于与外部设备交互室内定位信息。本实用新型可以更好的改善现有超宽带性价比较低的不足，实现小型化、多接口、高刷新率和高精度的室内定位。

Description

室内定位装置和系统

技术领域

本实用新型实施例涉及定位导航技术，尤其涉及一种室内定位装置和系统。

背景技术

相关数据显示，人有80％的时间都在室内，因此大量的移动电话使用和数据连接都是在室内。现实生活中人们经常会在复杂且庞大的室内空间内去寻找一些人或者物，例如，在紧急情况下，每一个人都想被救援人员精确定位到，大到建筑物的位置，小到楼层甚至房间号；在建筑物内有什么东西、办公室的周围是谁、车放在地下停车场什么位置、超市里的牛奶在什么位置、大型商场里面最近的餐馆在哪里、怎么去那里等等，然而由于室内环境和空间的复杂性，要实现快速查找并定位难度相当大。

目前，除通讯网络的蜂窝定位技术外，常见的室内无线定位技术还有WiFi、蓝牙、红外线、RFID、ZigBee和超声波，尤其是超宽带技术，其利用比传统通信技术宽得多的频谱(通常是数百Mhz到数GHz)进行通信。超宽带技术是近年来新兴的一项无线技术，目前，包括美国、日本、加拿大等在内的国家都在研究这项技术，在无线室内定位领域具有良好的前景。

但是，在超宽带同类产品中，大都比较昂贵，且频率和定位精度较低，存在性价比不高的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种室内定位装置和系统，以更好的改善现有超宽带性价比较低的不足，实现小型化、多接口、高刷新率和高精度的室内定位。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种室内定位装置，包括：电源模块、主控模块、定位模块、通讯模块和存储模块，其中，所述电源模块分别与所述主控模块和所述定位模块连接，所述主控模块通过串行外设接口SPI总线与所述定位模块连接，所述主控模块分别与所述通讯模块和所述存储模块连接；

所述电源模块用于为所述主控模块和所述定位模块提供工作电源；

所述存储模块用于存储用户设置的配置信息；

所述主控模块用于获取所述配置信息并根据所述配置信息控制所述定位模块；

所述定位模块用于获取室内定位信息；

所述通讯模块用于与外部设备交互所述室内定位信息。

可选的，所述通讯模块包括控制器局域网络CAN接口和通用异步收发传输器UART串口。

可选的，还包括：拨码开关，所述拨码开关与所述主控模块连接；

所述拨码开关用于设置所述室内定位装置的身份标识ID。

可选的，所述主控模块采用STM32F405芯片，所述定位模块采用DWM1000芯片，所述电源模块采用TPS73633芯片，所述存储模块采用AT24C02芯片。

可选的，还包括：USB接口，所述USB接口与所述主控模块连接；

所述USB接口用于连接5V的外接电源；或者，

所述室内定位装置采用3.7V锂电池供电。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种室内定位系统，包括：多个室内定位装置，所述室内定位装置采用上述第一方面中任一项所述的装置；其中，至少一个室内定位装置作为标签装置使用，所述标签装置设置于定位目标上，其余室内定位装置设置于室内的固定位置。

本实用新型实施例可以更好的改善现有超宽带性价比较低的不足，实现小型化、多接口、高刷新率和高精度的室内定位。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的室内定位装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的室内定位装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的主控模块的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的定位模块的电路原理图；

图5为本实用新型实施例提供的电源模块的电路原理图；

图6为本实用新型实施例提供的CAN接口的电路原理图；

图7为本实用新型实施例提供的拨码开关的电路原理图；

图8为本实用新型实施例提供的存储模块的电路原理图；

图9为本实用新型实施例提供的室内定位系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型实施例，而非对本实用新型实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型实施例相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的室内定位装置的结构示意图，参照图1，该装置包括：电源模块、主控模块、定位模块、通讯模块和存储模块，其中，电源模块分别与主控模块和定位模块连接，主控模块通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，简称：SPI)总线与定位模块连接，主控模块分别与通讯模块和存储模块连接；电源模块用于为主控模块和定位模块提供工作电源；存储模块用于存储用户设置的配置信息；主控模块用于获取配置信息并根据配置信息控制定位模块；定位模块用于获取室内定位信息；通讯模块用于与外部设备交互室内定位信息。

优选的，主控模块采用STM32F405芯片，其相比常见的STM32F105提升了核心频率，而Cortex M4增加了数字信号处理(Digital Signal Processing，简称：DSP)和浮点并行运算，可用于算法加速；定位模块采用DWM1000芯片；电源模块采用TPS73633芯片，该高精度线性稳压芯片输出的电压纹波较小，可以更好的提供稳定的工作环境；存储模块采用AT24C02芯片。

本实施例中，电源模块采用两个TPS73633芯片，一个芯片用于给定位模块供电，另一个用于给主控模块供电，主控模块和定位模块之间区别供电，可以更好的解决定位时高电流带来的压降可能造成主控芯片误复位的缺陷。

本实施例的技术方案，可以更好的改善现有超宽带性价比较低的不足，实现小型化、多接口、高刷新率和高精度的室内定位。

在上述技术方案的基础上，图2为本实用新型实施例提供的室内定位装置的结构示意图，参照图2，该装置还包括：拨码开关和USB接口，拨码开关和USB均与主控模块连接，拨码开关用于设置室内定位装置的ID，USB接口用于连接5V的外接电源。通讯模块包括控制器局域网络(Controller Area Network，简称：CAN)接口和通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，简称：UART)串口。

本实施例中，室内定位装置配置了两种通信接口，一种是UART串口，另一种是CAN接口，可更高效的进行开发、配置参数和传输数据，CAN接口还可以用于将室内定位装置连接至中央主控进行联机通信。拨码开关可以采用四位设置，用户通过拨码开关设置室内定位装置的ID。可选的，用户还可以通过外部设备与室内定位装置之间的通信设置其ID。

室内定位装置可以采用两种电源，一种是通过USB接口接入的5V外接电源，另一种是室内定位装置内置的3.7V锂电池，两种电源供电方式既可以解决室内定位装置所处供电环境的局限性，又可以省去多余的USB线带来的成本压力。而滤波电容全采用AVX原装电容，可更好的解决高刷新率定位时带来的电压压降低问题。

在上述技术方案的基础上，室内定位装置的工作过程为：电源分别经两个电源模块输出两路3.3V电源，一路提供给主控模块，一路提供给定位模块，主控STM32F405上电后读取存储器的数据，读取拨码开关配置的ID，将读取到的配置信息通过SPI总线传递给定位模块DWM1000，DWM1000开始工作，多个室内定位装置的DWM1000互相通信，作为标签装置的DWM1000将会收到定位信息，其主控STM32F405将定位信息通过UART串口或者CAN接口输出，以某种形式显示在电脑或者显示模块上。

在上述技术方案的基础上，本实施例所提供的室内定位装置的电路原理图可参见图3-图8，其中，图3为本实用新型实施例提供的主控模块的电路原理图，图4为本实用新型实施例提供的定位模块的电路原理图，图5为本实用新型实施例提供的电源模块的电路原理图，图6为本实用新型实施例提供的CAN接口的电路原理图，图7为本实用新型实施例提供的拨码开关的电路原理图，图8为本实用新型实施例提供的存储模块的电路原理图。其中，主控模块STM32F405RG的引脚12、18和63为GND引脚；引脚1、19、32、48、64和13为VCC_3.3V引脚；GND引脚与VCC_3.3V引脚分别连接一个0.1UF的去耦电容；引脚7为NRST引脚，连接10K电阻过0.1UF电容到GND；引脚31和47引脚接2.2UF电容到GND；引脚5和6接25MHZ的无源晶振，各接22PF的电容到GND；引脚60为BOOT0芯片启动配置引脚，接10K电阻到GND；引脚28为BOOT1芯片启动配置引脚，接10K电阻到GND；引脚16和17分别为U2_TXD和U2_RXD，接至ZH_1.5mm的接线端子；引脚44和45分别为FS_DM和FS_DP，接至MK5P端子；引脚46和49为SWD下载引脚，接至ZH_1.5mm的接线端子；引脚26为DW_IRQ引脚，接至DWM1000模块的中断引脚；引脚33-36为SPI总线引脚，分别为使能、时钟、输入和输出引脚；引脚29接至DWM1000模块的复位引脚；引脚30接至DWM1000模块的休眠引脚；引脚61和62分别为CAN1_RX和CAN1_TX，接至CAN总线的输入；引脚58和59分别为IIC_SCL和IIC_SDA引脚，接至存储器；引脚57为CAN1_STB，接至CAN芯片的休眠引脚；引脚8-11分别为S1、S2、S3和S4，分别接至拨码开关；引脚2接至存储器的擦写保护引脚；引脚52和53为LED指示灯引脚。定位模块DWM1000的引脚2为DWM1000模块的睡眠唤醒；引脚3为复位引脚；引脚6、7和8接至VCC_3.3V进行供电；引脚9和10用于配置SPI的通信方式；引脚12、13、14和15用于显示模块当前状态通信等信息；引脚17-20各自对应的CSN、MOSI、MISO和CLK为SPI总线，分别为使能、数据输出、数据输入和时钟引脚；引脚22为中断引脚；引脚8、16、21、23和24为地，电源与地之间连接有0.1UF的去耦电容用于滤波。电源模块选用两路的3.3V供电，芯片均为TPS73633，VCC_5V电源过一个1A的快恢复保险连接引脚1；引脚3为芯片使能引脚，默认选用进行电源转换；引脚2为GND；引脚1与引脚2之间接有0.1UF的去耦电容；引脚5为电压输出引脚，分别接有6.3V、100UF的钽电容滤波和0.1UF电容去耦；引脚4为FB引脚，接0.1UF至GND。CAN接口TJA1010T，标准CAN2.0协议带休眠功能，引脚1对应的CAN1_TX接至MCU的TX引脚；引脚4对应的CAN1_RX接至MCU的RX引脚；引脚2和3连接5V电源供电输入；引脚8对应的CAN1_STB下拉至GND，默认工作状态；引脚7对应的CANH和引脚6对应的CANL为差分输出至一个ZH1.5mm的接线端子；引脚5、6和7的阻抗匹配各连接一个60R的电阻。拨码开关为1.27mm间距的2×4P的上拨开关，引脚1、2、3和4各接一个10K的电阻到地，并引出四个不同引脚接至MCU分别为S1/S2/S3/S4；引脚5、6、7和8脚各接一个10K的电阻到VCC_3.3V。存储模块采用EEPROM系列，选用2K字节的AT24C02芯片，引脚1-3为芯片IIC地址引脚，默认接地；引脚4为地；引脚8为VCC_3.3V供电；引脚5和6为IIC总线，分别为IIC_SDA数据引脚和IIC_SCL时钟引脚各接一个10K电阻进行上拉；引脚7为芯片的擦除保护引脚，10K电阻接地，默认不能擦除。

图9为本实用新型实施例提供的室内定位系统的结构示意图，参照图9，该系统包括：多个室内定位装置，室内定位装置采用图1-图8任一所示的装置，其中，至少一个室内定位装置作为标签装置使用，标签装置设置于定位目标上，其余室内定位装置设置于室内的固定位置。

优选的，室内定位系统最低由5个室内定位装置组成，其中4个作为基站设置于室内的固定位置，第5个作为标签装置设置于目标上，5个室内定位装置同时工作，相互通信，标签装置将获得的定位信息通过UART串口或者CAN接口输出于显示模块或者电脑。

注意，上述仅为本实用新型实施例的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型实施例不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型实施例的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型实施例进行了较为详细的说明，但是本实用新型实施例不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型实施例构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型实施例的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种室内定位装置，其特征在于，包括：电源模块、主控模块、定位模块、通讯模块和存储模块，其中，所述电源模块分别与所述主控模块和所述定位模块连接，所述主控模块通过串行外设接口SPI总线与所述定位模块连接，所述主控模块分别与所述通讯模块和所述存储模块连接；

所述电源模块用于为所述主控模块和所述定位模块提供工作电源；

所述存储模块用于存储用户设置的配置信息；

所述主控模块用于获取所述配置信息并根据所述配置信息控制所述定位模块；

所述定位模块用于获取室内定位信息；

所述通讯模块用于与外部设备交互所述室内定位信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通讯模块包括控制器局域网络CAN接口和通用异步收发传输器UART串口。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：拨码开关，所述拨码开关与所述主控模块连接；

所述拨码开关用于设置所述室内定位装置的身份标识ID。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述主控模块采用STM32F405芯片，所述定位模块采用DWM1000芯片，所述电源模块采用TPS73633芯片，所述存储模块采用AT24C02芯片。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：USB接口，所述USB接口与所述主控模块连接；

所述USB接口用于连接5V的外接电源；或者，

所述室内定位装置采用3.7V锂电池供电。

6.一种室内定位系统，其特征在于，包括：多个室内定位装置，所述室内定位装置采用权利要求1-5中任一项所述的装置；其中，至少一个室内定位装置作为标签装置使用，所述标签装置设置于定位目标上，其余室内定位装置设置于室内的固定位置。