CN210901689U

CN210901689U - 一种智能船员跟踪定位手环

Info

Publication number: CN210901689U
Application number: CN201920401780.9U
Authority: CN
Inventors: 徐强; 赖传龙; 杨中英; 姚冰彬; 强春风; 张虹; 屈俊飞; 桑正浩
Original assignee: Army Military Transportation University of PLA Zhenjiang
Current assignee: Army Military Transportation University of PLA Zhenjiang
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2029-03-28

Abstract

本实用新型涉及一种智能船员跟踪定位手环，包括腕带和手环主体，手环主体包括三防外壳、LED显示屏、接线架和后盖，三防外壳侧壁上设有按钮组，接线架上设有电路板和锂电池，电路板上设有GPS/北斗位置接收模块、中央处理器、UWB芯片、紧急信息发射模块和输出模块，UWB芯片用于通过发射UWB超宽带脉冲信号与各层船舱的传感器通信，输出模块、紧急信息发射模块和各层船舱的传感器均与指挥舱室的监控终端通信；本实用新型是基于GPS/北斗和UWB超宽带室内定位技术的用户定位终端，可实现船员实时跟踪定位、发射紧急信息，便携性可靠性更佳、通信成本和难度更低，用于大型船舶上的船员管理、显著提高船员生命安全性。

Description

一种智能船员跟踪定位手环

技术领域

本实用新型涉及一种智能船员跟踪定位手环，属于船用通信设备技术领域。

背景技术

船舶海上航行安全一直是世界海洋运输体系中非常关注的问题。随着船舶吨位水平日益提高，航行期间的船员安全问题更显突出，这对各船员的跟踪定位提出了很高的标准。目前，普遍的船员定位方法主要依靠对讲机、船用电话等老旧通信设备，用于各部门的联络，这个做法效率较低且携带便捷性不佳、联络成本较高，难以应对通信不畅、舱室故障等紧急情况。

同时，船舶航行期间可能出现船员受伤、突发疾病、不慎落水、火灾等紧急情况，现有船用通信设备难以即时向其他船员示警，且由于不能在短时间内知道船员的具体位置，特别是室内准确位置，从而延误救援时机，有时即使发现有人不慎落水，但不能及时准确对其定位，进而导致溺亡事件。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种智能船员跟踪定位手环，是基于GPS/北斗和UWB超宽带室内定位技术的用户定位终端，可实现船员实时跟踪定位、发射紧急信息，便携性可靠性更佳、通信成本和难度更低，用于大型船舶上的船员管理、显著提高船员生命安全性。

本实用新型是通过如下的技术方案予以实现的：

一种智能船员跟踪定位手环，包括腕带和手环主体，其中，所述手环主体包括三防外壳、LED显示屏、接线架和后盖，所述三防外壳侧壁上设有按钮组，所述按钮组包括开关按钮、紧急信号发射按钮和编号输入按钮；

所述LED显示屏位于三防外壳内顶部，所述接线架位于LED显示屏和后盖之间，所述接线架上设有电路板和锂电池，接线架底部设有与电路板和锂电池对应设置的安装槽，所述电路板与按钮组和锂电池电连接；

所述电路板上设有GPS/北斗位置接收模块、中央处理器、UWB芯片、紧急信息发射模块和输出模块，所述GPS/北斗位置接收模块用于接收北斗卫星定位信号、并将定位信号传输至中央处理器；

所述中央处理器用于接收存储和运算处理GPS/北斗位置接收模块的定位信号、按钮组输入信号，向UWB芯片、紧急信息发射模块、LED显示屏和输出模块发出控制信号；

所述UWB芯片用于通过发射UWB超宽带脉冲信号与各层船舱的传感器通信，所述输出模块用于输出中央处理器处理后的定位信号和按钮组输入信号、与紧急信息发射模块和各层船舱的传感器均通过无线传输与指挥舱室的监控终端通信。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型结构紧凑、安装方便，（1）采用GPS/北斗和UWB超宽带室内定位技术，由GPS/北斗位置接收模块接收定位信号、按钮组输入手环编号信息，传输至中央处理器接收存储和运算处理，由输出模块与指挥舱室的监控终端通信GPS定位信号和按钮组输入信号，实现船员GPS/北斗跟踪定位，同时船员处于室内时，中央处理器控制UWB芯片通过发射UWB超宽带脉冲信号与各层船舱的传感器通信，方便监控终端接收传感器信号，解算室内定位数据，不管船员处于舱室内外的任意位置，都可以进行实时跟踪定位，便携性、可靠性更佳；（2）在出现火灾、溺水或其他紧急情况时，通过按钮组一键启动报警，中央处理器控制紧急信息发射模块在无线传输下与指挥舱室的监控终端通信，发射紧急信息，配合跟踪定位数据，确保救援工作及时展开，通信成本和难度更低，用于大型船舶上的船员管理、显著提高船员生命安全性。

附图说明

图1为本实用新型一侧的正视立体图。

图2为本实用新型一侧的后视立体图。

图3为本实用新型另一侧的侧视立体图。

图4为本实用新型另一侧的正视立体图。

图5为本实用新型结构原理图。

（图中，腕带1，手环主体2，第一带体11和第二带体12，导孔3，卡环4，固定卡扣5，铰接扣6，三防外壳7、LED显示屏8、接线架9和后盖10，按钮组13，凹孔14，第一密封圈15，开关按钮131、紧急信号发射按钮132和编号输入按钮133，电路板16和锂电池17，固定板18，顶框19，定位套20和定位螺柱21，固定套22和紧固螺栓23，安装槽24，固定螺栓25；

GPS/北斗位置接收模块26、中央处理器27、UWB芯片28、紧急信息发射模块29和输出模块30，嵌槽31，框体32，第二密封圈33，卡凸34,触控槽35）。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

一种智能船员跟踪定位手环，包括腕带1和手环主体2，所述腕带1包括第一带体11和第二带体12，所述第一带体11上设有若干导孔3、且端部设有铰接的卡环4，所述第二带体12内端部设有与导孔3配合使用的固定卡扣5，所述手环柱体两侧分别与第一带体11和第二带体12之间设有铰接的铰接扣6；采用铰接的连接方式方便更换腕带1，通过第二带体12穿过卡环4，并以固定卡扣5与导孔3形状配合卡紧，调节适宜的穿戴位置，方便船员携带；

其中，所述手环主体2包括三防外壳7、LED显示屏8、接线架9和后盖10，所述三防外壳7侧壁上设有按钮组13，所述LED显示屏8位于三防外壳7内顶部，所述三防外壳7顶表面设有凹孔14，所述LED显示屏8顶部嵌入凹孔14内、且边缘与三防外壳7内壁之间设有第一密封圈15；通过LED显示屏8顶部嵌入凹孔14内保证显示清晰、定位安装，且以位于LED显示屏8和三防外壳7之间的第一密封圈15保证壳内密封性能。

所述按钮组13包括开关按钮131、紧急信号发射按钮132和编号输入按钮133，所述接线架9上设有与开关按钮131、紧急信号发射按钮132和编号输入按钮133对应设置的触控槽35；按钮组13通过弹簧式触控，开关按钮131的触控槽35与锂电池17和电路板16电连接，控制手环主体2启动工作；通过紧急信号发射按钮132与触控槽35接触、向电路板16的中央处理器27输入紧急情况下的报警信号，方便中央处理器27处理输出；通过编号输入按钮133与触控槽35接触、向电路板16的中央处理器27输入，方便记录手环编号，与指挥舱室的监控终端对应人员监控。

所述接线架9位于LED显示屏8和后盖10之间，所述接线架9上设有电路板16和锂电池17，所述电路板16与按钮组13和锂电池17电连接；

所述三防外壳7内壁一侧设有若干固定板18，所述接线架9与LED显示屏8之间设有顶框19，接线架9一侧设有若干定位套20和定位螺柱21，另一侧设有与固定板18对应设置的固定套22和紧固螺栓23，接线架9底部设有与电路板16和锂电池17对应设置的安装槽24，所述电路板16与安装槽24之间设有固定螺栓25；将LED显示屏8和按钮组13安装在三防外壳7上后，通过装入接线架9，使紧固螺栓23与固定套22和固定板18拧紧固定接线架9，顶框19抵住LED显示屏8，并以定位螺栓拧入定位套20、与LED显示屏8相抵保证LED显示屏8和接线架9紧密安装，通过固定螺栓25将电路板16固定在安装槽24内，锂电池17通过安装槽24和底部后盖10压紧防止位移，结构简化清晰、安装方便；

所述电路板16上设有GPS/北斗位置接收模块26、中央处理器27、UWB芯片28、紧急信息发射模块29和输出模块30，所述GPS/北斗位置接收模块26用于接收北斗卫星定位信号、并将定位信号传输至中央处理器27，所述中央处理器27用于接收存储和运算处理GPS/北斗位置接收模块26的定位信号、按钮组13输入信号，向UWB芯片28、紧急信息发射模块29、LED显示屏8和输出模块30发出控制信号；

所述中央处理器27包括总线连接的存储单元、控制单元和运算单元，所述存储单元用于接收存储GPS/北斗位置接收模块26的定位信号、按钮组13输入信号和运算单元的处理数据，所述控制单元用于调用存储单元的数据、控制运算单元执行运算、向UWB芯片28、紧急信息发射模块29、LED显示屏8和输出模块30发出控制信号，所述运算单元用于访问存储单元的数据进行逻辑运算处理、并输出至存储单元存储；

所述UWB芯片用于通过发射UWB超宽带脉冲信号与各层船舱的传感器通信，所述输出模块30用于输出中央处理器27处理后的定位信号和按钮组13输入信号、与紧急信息发射模块29和各层船舱的传感器均通过无线传输与指挥舱室的监控终端通信；

所述三防外壳7底部设有嵌槽31，所述后盖10顶部设有与嵌槽31形状配合的框体32，所述框体32顶部与嵌槽31之间设有第二密封圈33、且四周设有若干卡凸34。通过将第二密封圈33装入嵌槽31内，以带卡凸34的框体32卡入嵌槽31实现三防壳体和后盖10卡紧安装，与第一密封圈15共同保证三防外壳7内的密封性能。

手环主体2工作时，由GPS/北斗位置接收模块26接收定位信号、编号输入按钮133输入手环编号信息，传输至中央处理器27的存储单元存储，控制单元调用存储单元的数据，向运算单元发出执行运算信号，运算单元逻辑处理GPS/北斗位置接收模块26接收定位脉冲信号和编号输入的手环编号信号，传输至存储单元存储，GPS/北斗位置接收模块26可采用SUN-NVC500型号的芯片、单点定位精度可达1.5米，伪距差分可达1米以内，10Hz数据输出，可从北斗卫星中提取定位信号；

控制单元调用储存单元存储的处理后的数据，控制LED显示屏8显示当下的GPS定位数据和手环编号，同时控制输出模块30接收中央处理器27处理后的定位数据和手环编号的输入数据，无线传输至指挥舱室的监控终端通信；

船员在室内时，还通过控制UWB芯片发射UWB超宽带脉冲信号与各层船舱的传感器通信，传感器是UWB超宽带脉冲信号的接收器、包括主传感器、从传感器的多个传感器，各层船舱的传感器再通过无线传输与指挥舱室的监控终端通信，监控终端接收各手环的GPS定位数据和手环编号数据、同时通过传感器接收到UWB芯片发出信号的时间，依据不同传感器接收UWB超宽带脉冲信号的时间差，监控终端采用TDOA定位算法对手环位置进行解算实现室内定位；

综上，监控终端显示手环编号数据与佩戴手环的各船员身份对应，监控终端通过显示船员基本信息、GPS定位数据和室内定位数据跟踪定位船员位置，不管船员处于舱室内外的任意位置，都可以进行实时跟踪定位；

利用UWB信号实现定位跟踪具有极高的距离分辨能力、良好的穿透能力、时间宽度为ns级的时间离散窄脉冲，可以直接区分大部分多径和直达信号，利于分集接收，且频谱共享，由于具有极低的功率谱密度，对所处频段内的其他无线业务基本不构成干扰，使船内的船员可通过室内定位数据确定具体位置，与GPS定位数据双重保障，即使船内GPS信号弱的情况下，也能快速准确悉知船员位置，为搜救开展、紧急预警处理提供便利，可靠性更佳；

当船员处于火灾、溺水或其他紧急情况时，船员通过按下紧急信号发射按钮132，输入存储单元暂存紧急发射信号，控制单元依据存储单元的紧急发射信号，控制紧急信息发射模块29在无线传输下与指挥舱室的监控终端通信，实现报警，一键启动报警，且实时显示定位跟踪，方便确信紧急情况下的船员位置，较传统通讯工具通信成本和难度更低，用于大型船舶上的船员管理、显著提高船员生命安全性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种智能船员跟踪定位手环，包括腕带和手环主体，其特征在于，所述手环主体包括三防外壳、LED显示屏、接线架和后盖，所述三防外壳侧壁上设有按钮组，所述LED显示屏位于三防外壳内顶部，所述接线架位于LED显示屏和后盖之间，所述接线架上设有电路板和锂电池，所述电路板与按钮组和锂电池电连接；

所述电路板上设有GPS/北斗位置接收模块、中央处理器、UWB芯片、紧急信息发射模块和输出模块，所述GPS/北斗位置接收模块用于接收北斗卫星定位信号、并将定位信号传输至中央处理器，所述中央处理器用于接收存储和运算处理GPS/北斗位置接收模块的定位信号、按钮组输入信号，向UWB芯片、紧急信息发射模块、LED显示屏和输出模块发出控制信号，所述UWB芯片用于通过发射UWB超宽带脉冲信号与各层船舱的传感器通信，所述输出模块用于输出中央处理器处理后的定位信号和按钮组输入信号、与紧急信息发射模块和各层船舱的传感器均通过无线传输与指挥舱室的监控终端通信。

2.根据权利要求1所述的一种智能船员跟踪定位手环，其特征在于，所述腕带包括第一带体和第二带体，所述第一带体上设有若干导孔、且端部设有铰接的卡环，所述第二带体内端部设有与导孔配合使用的固定卡扣，所述手环主体两侧分别与第一带体和第二带体之间设有铰接的铰接扣。

3.根据权利要求1所述的一种智能船员跟踪定位手环，其特征在于，所述三防外壳顶表面设有凹孔，所述LED显示屏顶部嵌入凹孔内、且边缘与三防外壳内壁之间设有第一密封圈。

4.根据权利要求3所述的一种智能船员跟踪定位手环，其特征在于，所述三防外壳底部设有嵌槽，所述后盖顶部设有与嵌槽形状配合的框体，所述框体顶部与嵌槽之间设有第二密封圈、且四周设有若干卡凸。

5.根据权利要求1所述的一种智能船员跟踪定位手环，其特征在于，所述按钮组包括开关按钮、紧急信号发射按钮和编号输入按钮，所述接线架上设有与开关按钮、紧急信号发射按钮和编号输入按钮对应设置的触控槽。

6.根据权利要求1所述的一种智能船员跟踪定位手环，其特征在于，所述三防外壳内壁一侧设有若干固定板，所述接线架与LED显示屏之间设有顶框，接线架一侧设有若干定位套和定位螺柱，另一侧设有与固定板对应设置的固定套和紧固螺栓，接线架底部设有与电路板和锂电池对应设置的安装槽，所述电路板与安装槽之间设有固定螺栓。

7.根据权利要求1~6任意一项所述的一种智能船员跟踪定位手环，其特征在于，所述中央处理器包括总线连接的存储单元、控制单元和运算单元，所述存储单元用于接收存储GPS/北斗位置接收模块的定位信号、按钮组输入信号和运算单元的处理数据，所述控制单元用于调用存储单元的数据、控制运算单元执行运算、向UWB芯片、紧急信息发射模块、LED显示屏和输出模块发出控制信号，所述运算单元用于访问存储单元的数据进行逻辑运算处理、并输出至存储单元存储。