CN210109320U - 基于uwb的岗哨管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于UWB的岗哨管理系统，包括标签装置、标签基站以及服务器端；所述标签装置包括第一微控制器、第一UWB测距模块和传感器模块，所述第一微控制器分别连接第一UWB测距模块和传感器模块，所述标签基站包括第二微控制器、第二UWB测距模块和通信模块，所述第二微控制器分别连接第二UWB测距模块和通信模块。在本实用新型中，在标签模块和标签基站内都加入了UWB测距模块，采用UWB技术方案来代替现有的433方案的RSSI实时定位技术，采用UWB测距模块，从测距判断技术中就能远远优胜433方案的RSSI实时定位技术测距，标签模块和标签基站内的UWB测距模块是通过TOF技术进行测距，计算方式受环境影响较小，探测距离远，非视距下测距同样稳定，精度可达到±10cm。

Description

基于UWB的岗哨管理系统

技术领域

本实用新型涉及无线通信、物联网技术领域，尤其涉及一种基于UWB的岗哨管理系统。

背景技术

在现有技术中，多多少少某些军事单位发生的袭哨、抢哨、擅离岗哨、抢夺枪支等事件，而针对这种情况，现有的岗哨标签依据的技术方案原理主要依托无线射频识别技术、通讯技术、RTLS实时定位技术为基础，即433M实现通信和RTLS实时定位125K实现无线射频识别。而现有的125K通信距离较短；433M虽然通信距离较远，但用于RTLS实现实时定位有着很高的不确定性，主要原因在于采用RTLS实时定位，容易受周围环境，天气情况等因素影响，所以都会对监测结果有影响。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的缺点，提供了一种基于UWB的岗哨管理系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

一种基于UWB的岗哨管理系统，包括标签装置、标签基站以及服务器端；

所述标签装置包括第一微控制器、第一UWB测距模块和传感器模块，所述第一微控制器分别连接第一UWB测距模块和传感器模块，所述标签基站包括第二微控制器、第二UWB测距模块和通信模块，所述第二微控制器分别连接第二UWB测距模块和通信模块；

所述标签装置的传感器模块用于检测震动信号并将震动信号反馈给第一微控制器，所述第一微控制器发起测距请求并将振动信号通过标签基站的通信模块发送至标签基站的第二UWB测距模块内，通过所述第一UWB测距模块和第二UWB测距模块判断并分析和标签装置的实时距离，通过所述通信模块将实时距离反馈至服务器端。

作为一种可实施方式，所述标签装置设有PCB电路板和第一电源模块，所述第一微控制器、第一UWB测距模块和传感器模块分别设置在所述PCB电路板上，所述PCB电路板上还设有防拆开关，所述第一电源模块分别为第一微控制器、第一UWB测距模块、传感器模块和防拆开关供电。

作为一种可实施方式，所述标签装置设有外壳，所述外壳设有机壳上盖、机壳下盖和第一电源模块盖，所述机壳上盖、机壳下盖和第一电源模块盖组成封闭区间，所述PCB电路板和第一电源模块以及设置在所述PCB电路板上的所述第一微控制器、第一UWB测距模块、传感器模块和防拆开关都分别设置在所述封闭区间内。

作为一种可实施方式，所述机壳上盖上设有按键开关，所述按键开关伸入至PCB电路板上方，按键开关按下启动防拆开关。

作为一种可实施方式，所述第一微控制器和第一UWB测距模块通过SPI接口方式进行双向通信。

作为一种可实施方式，所述传感器模块为震动传感器。

作为一种可实施方式，所述标签基站还设有第二电源模块或POE供电模块，所述第二电源模块或所述POE供电模块分别为所述第二微控制器、第二UWB测距模块和通信模块进行供电。

作为一种可实施方式，所述第二微控制器和第二UWE测距模块通过SPI接口方式进行双向通信。

作为一种可实施方式，所述标签基站设有基站外壳，所述第二微控制器、第二UWB测距模块、通信模块以及第二电源模块或POE供电模块都设置在所述基站外壳内部。

作为一种可实施方式，所述标签装置为枪支标签。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

在本实用新型中，在标签模块和标签基站内都加入了UWB测距模块，采用UWB技术方案来代替现有的433方案的RSSI实时定位技术，采用UWB测距模块，单从测距判断技术中就能远远优胜433方案的RSSI实时定位技术的测距，它采用3.5G—6.5G的带宽通信，标签模块和标签基站内的UWB测距模块是通过TOF技术进行测距，这种计算方式受环境影响较小，探测距离远，非视距下测距同样稳定，精度可达到±10cm。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1是本实用新型的整体系统示意图；

图2是标签装置的结构示意图；

图3是标签装置PCB电路板装置的电路结构示意图；

图4是标签基站的第一种结构框图；

图5是标签基站的第二种结构框图；

图6是第一UWB测距模块和第二测距模块的框架示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

一种基于UWB的岗哨管理系统，如图1所示，包括标签装置1、标签基站2以及服务器端3；所述标签装置1包括第一微控制器11、第一UWB测距模块12和传感器模块13，所述第一微控制器11分别连接第一UWB测距模块12和传感器模块13，所述标签基站2包括第二微控制器21、第二UWB测距模块22和通信模块23，所述第二微控制器21分别连接第二UWB测距模块22和通信模块23；所述标签装置1的传感器模块13用于检测震动信号并将震动信号反馈给第一微控制器11，所述第一微控制器11发起测距请求并将振动信号通过标签基站2的通信模块23发送至标签基站2的第二UWB测距模块22内，通过所述第一UWB测距模块12和第二UWB测距模块22判断并分析和标签装置1的实时距离，通过所述通信模块23将实时距离反馈至服务器端3。

在实用新型中，在标签模块和标签基站都添加了功能相对应的UWB测距模块，第一UWB测距模块和第二UWB测距模块都是通过UWB信号在此也就是传感器采集到的震动信号在两个测距模块之间来回传播所用的时间乘以光速的方式实现的，距离＝TOF*光速。利用SKYLAB SKU603测距模块进行测距，测距精度可达到10厘米，最远距离实测可以达到150米以上，广泛应用于工业测量等行业。

在本实施例选用的UWB测距模块中，如图6所示，集成UWB收发器IC，选用的是DW1000芯片，其核心为Cortex-M3RISC内核，其CPU为GD32F130G8U6，一般的数据速率为110Kbps，850Kbps，6.8Mbps，并且发射功率可以通过软件编程调整，主频达到48MHz，64KBFlash和8KB SRAM，通信接口为2个UART接口、1个IIC接口和1个JTAG调试口，功耗很低，可以低至2uA，兼容性比较好，可以兼容IEEE802.15.4-2011UWB标准和FCC&ETSI UWB频谱屏蔽，支持的6个RF频段，从3.5GHz到6.5GHz，还包含了高数据吞吐量应用的最大数据包长度为1023字节，集成MAC支持功能支持双向测距和TDOA，另外，还包含加速度计为LIS2DH12。采用这样的UWB测距模块进行测距，测距精度可达10厘米，最远距离实测可以达到150米以上，广泛应用于工业测量等行业。

更进一步地，如图2和3所示，所述标签装置1设有PCB电路板14和第一电源模块15，所述第一微控制器11、第一UWB测距模块12和传感器模块13分别设置在所述PCB电路板14上，所述PCB电路板14上还设有防拆开关16，所述第一电源模块15分别为第一微控制器11、第一UWB测距模块12、传感器模块13和防拆开关16供电。在本实施例中，第一微控制器采用型号为STM32F103T8U6的芯片，集成了各种高性能工业标准接口。它基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，主频72MHz，共有36引脚，内部含有64K字节的FLASH和20K字节的RAM，VFQFPN36封装。

所述标签装置1设有外壳，所述外壳设有机壳上盖17、机壳下盖18和第一电源模块盖19，所述机壳上盖17、机壳下盖18和第一电源模块盖19组成封闭区间，所述PCB电路板14和第一电源模块15以及设置在所述PCB电路板14上的所述第一微控制器11、第一UWB测距模块12、传感器模块13和防拆开关16都分别设置在所述封闭区间内。在外壳内还设有放置第一电源模块15的地方，在本实施例中，第一电源模块15为电池，在外壳内还设置有电池两极对应的电池弹片，第一电源模块盖19为电池盖，用于覆盖在电池上。另外，在所述机壳上盖17上设有按键开关20，所述按键开关20伸入至PCB电路板14上方，按键开关20按下启动防拆开关16。此按键开关20是用于启动和关闭防拆开关16的，当从第一微处理器11在检测到标签装置1在非静止状态或者防拆开关16被打开时，会以较高的通信次数和标签基站2进行通信。

在标签装置1内还设置有SPI接口，所述第一微控制器11和第一UWB测距模块12通过SPI接口方式进行双向通信。在本实施例中，所述传感器模块13为震动传感器，所述标签装置1为枪支标签。由标签装置1主动发起测距请求，标签基站2应答并依据飞行时间差(TDOA)来计算主标签装置1和标签基站2的距离，这与当前现有的依靠RSSI测距的技术完全不同，UWB技术受总周围环境小精度可达10cm,而当前RSSI测距的技术测距精度无法保障。

另外，本实用新型中还公开了标签基站2的具体结构：

在本实施例中，如图4所示，所述标签基站2还设有第二电源模块24或POE供电模块25，所述第二电源模块24或所述POE供电模块25分别为所述第二微控制器21、第二UWB测距模块22和通信模块23进行供电。通过所述第二电源模块24或所述POE供电模块25进行供电，方便快捷，并且安全性高。

在标签基站2内设有SPI接口，数量不受限制，所述第二微控制器21和第二UWE测距模块22通过SPI接口方式进行双向通信。

另外，在所述标签基站2外部设有基站外壳，所述第二微控制器21、第二UWB测距模块22、通信模块23以及第二电源模块24或POE供电模块25都设置在所述基站外壳内部。为了方便的进行维修和检查，所述第二微控制器21、第二UWB测距模块22、通信模块23以及第二电源模块24或POE供电模块25是集成在一块PCB电路板上，直接将PCB电路板放置在所述标签基站2的内部。

同样，第二微控制器22采用型号为STM32F103T8U6的芯片，集成了各种高性能工业标准接口。它基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，主频72MHz，共有36引脚，内部含有64K字节的FLASH和20K字节的RAM，VFQFPN36封装。在本实用新型中，在标签模块和标签基站内都加入了UWB测距模块，采用UWB技术方案来代替现有的433方案的RSSI实时定位技术，采用UWB测距模块，单从测距判断技术中就能远远优胜433方案的RSSI实时定位技术的测距，它采用3.5G—6.5G的带宽通信，标签模块和标签基站内的UWB测距模块是通过TOF技术进行测距，这种计算方式受环境影响较小，探测距离远，非视距下测距同样稳定，精度可达到±10cm。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型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，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于UWB的岗哨管理系统，其特征在于，包括标签装置、标签基站以及服务器端；

所述标签装置包括第一微控制器、第一UWB测距模块和传感器模块，所述第一微控制器分别连接第一UWB测距模块和传感器模块，所述标签基站包括第二微控制器、第二UWB测距模块和通信模块，所述第二微控制器分别连接第二UWB测距模块和通信模块；

所述标签装置的传感器模块用于检测震动信号并将震动信号反馈给第一微控制器，所述第一微控制器发起测距请求并将振动信号通过标签基站的通信模块发送至标签基站的第二UWB测距模块内，通过所述第一UWB测距模块和第二UWB测距模块判断并分析和标签装置的实时距离，通过所述通信模块将实时距离反馈至服务器端。

2.根据权利要求1所述的基于UWB的岗哨管理系统，其特征在于，所述标签装置设有PCB电路板和第一电源模块，所述第一微控制器、第一UWB测距模块和传感器模块分别设置在所述PCB电路板上，所述PCB电路板上还设有防拆开关，所述第一电源模块分别为第一微控制器、第一UWB测距模块、传感器模块和防拆开关供电。

3.根据权利要求2所述的基于UWB的岗哨管理系统，其特征在于，所述标签装置设有外壳，所述外壳设有机壳上盖、机壳下盖和第一电源模块盖，所述机壳上盖、机壳下盖和第一电源模块盖组成封闭区间，所述PCB电路板和第一电源模块以及设置在所述PCB电路板上的所述第一微控制器、第一UWB测距模块、传感器模块和防拆开关都分别设置在所述封闭区间内。

4.根据权利要求3所述的基于UWB的岗哨管理系统，其特征在于，所述机壳上盖上设有按键开关，所述按键开关伸入至PCB电路板上方，按键开关按下启动防拆开关。

5.根据权利要求1所述的基于UWB的岗哨管理系统，其特征在于，所述第一微控制器和第一UWB测距模块通过SPI接口方式进行双向通信。

6.根据权利要求1所述的基于UWB的岗哨管理系统，其特征在于，所述传感器模块为震动传感器。

7.根据权利要求1所述的基于UWB的岗哨管理系统，其特征在于，所述标签基站还设有第二电源模块或POE供电模块，所述第二电源模块或所述POE供电模块分别为所述第二微控制器、第二UWB测距模块和通信模块进行供电。

8.根据权利要求7所述的基于UWB的岗哨管理系统，其特征在于，所述第二微控制器和第二UWE测距模块通过SPI接口方式进行双向通信。

9.根据权利要求7所述的基于UWB的岗哨管理系统，其特征在于，所述标签基站设有基站外壳，所述第二微控制器、第二UWB测距模块、通信模块以及第二电源模块或POE供电模块都设置在所述基站外壳内部。

10.根据权利要求1所述的基于UWB的岗哨管理系统，其特征在于，所述标签装置为枪支标签。

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