CN212569156U - 一种基于北斗和uwb的畜牧业定位装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，包括：移动式UWB基站，UWB标签，使用UWB与移动式UWB基站实时通讯；智能畜牧云系统：通过4G网络实时采集移动式UWB基站的实时卫星数据与UWB标签的相对位置数据，并且实时动态的计算电子围栏区域与围栏内的UWB标签位置以及越界报警。本实用新型采用太阳能充电，续航时间长，精度高，实时定位，无需人工架设基站，成本低；本实用新型通过4G网络实时采集移动式UWB基站实时卫星数据与UWB标签的相对位置数据，并且实时动态的计算电子围栏区域与围栏内的UWB标签位置以及越界报警；采用本技术，操作简单，只需要将本装置用帆布带栓在牛羊身上即可。

Description

一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置

技术领域

本申请涉及通信定位技术领域，具体而言，涉及一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置。

背景技术

随着对智能化畜牧业的发展，针对牧区放养的的牛羊精确化的数据采集与管理成为目前智能化行业的一个重要课题，智能化畜牧技术具有改变畜牧业的潜力，让传统的畜牧业活动更加高效和增益，降低人工管理成本，精确数据管理的作用。因为牧区面积比较宽阔，并且信号覆盖比较难的情况下，在如何准确管理以及减少人工参与都是智能化畜牧业需要解决的问题，当前市面上主要采取蓝牙、WIFI、rola建立固定基站点和牛羊身上佩戴终端标签的方式，在固定基站群覆盖区域监控，这种方式主要存在问题是基站安装位置固定，不适宜牧区放牧的流动性，需要经常人工介入部署实施。也有采用带网络卫星定位器方式安装在牛羊身上，这种方式主要存在问题是功耗过高，每个牛羊身上的设备都需要经常充电、操作麻烦、人工介入过多、成本过高的问题。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，以解决目前的问题。为了实现上述目的，本申请提供了如下技术：

一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，包括：

移动式UWB基站：用于架设基站群，实时检测获取区域内UWB标签的数据，将自身的卫星定位与UWB标签的相对位置用4G信号上传到服务器，基站群自动组网，由服务器根据基站上报的卫星位置动态组成电子围栏区域；

UWB标签：使用UWB与移动式UWB基站实时通讯；

智能畜牧云系统：通过4G网络实时采集移动式UWB基站的实时卫星数据与UWB标签的相对位置数据，并且实时动态的计算电子围栏区域与围栏内的UWB标签位置以及越界报警；

移动式UWB基站包括：带第一物理键3的第一主机主体2，第一主机主体2顶面设有第一太阳能板1；第一主机主体2上还设有第一环形帆布带4；

UWB标签包括：带第二物理键6的第二主机主体7，第二主机主体7顶面设有第二太阳能板5；第二主机主体7上还设有第二环形帆布带8。

进一步地，移动式UWB基站还包括：聚合物电池、触点磁吸充电口和电源管理模块，其中，第一太阳能板1电性连接电源管理模块，聚合物电池和触点磁吸充电口均电性连接电源管理模块。

进一步地，移动式UWB基站还包括：主控MCU、UWB FPC天线和UWB模块，其中，主控MCU电性连接电源管理模块，UWB FPC天线、UWB模块和主控MCU依次电性连接。

进一步地，移动式UWB基站还包括：G-sensor震动传感器，G-sensor震动传感器和主控MCU双向电性连接。

进一步地，移动式UWB基站还包括：4G通讯模块和4G FPC天线，主控MCU和4G通讯模块双向电性连接，4G通讯模块电性连接4G FPC天线。

进一步地，移动式UWB基站还包括：定位模块和北斗定位天线，定位模块和主控MCU双向电性连接，定位模块电性连接北斗定位天线。

进一步地，UWB标签还包括：聚合物电池、触点磁吸充电口和电源管理模块，其中，第二太阳能板5电性连接电源管理模块，聚合物电池和触点磁吸充电口均电性连接电源管理模块。

进一步地，UWB标签还包括：主控MCU、UWB FPC天线和UWB模块，其中，主控MCU电性连接电源管理模块，UWB FPC天线、UWB模块和主控MCU依次电性连接。

进一步地，UWB标签还包括：G-sensor震动传感器，G-sensor震动传感器和主控MCU双向电性连接。

进一步地，智能畜牧云系统包括：

服务器位置计算服务：服务器位置计算服务由TCP移动运营商网关数据接收服务、数据解析服务和位置数据库组成，移动运营商网关通讯连接移动式UWB基站，移动式UWB基站通讯连接UWB标签；

智能畜牧应用服务：智能畜牧应用服务由终端存贮数据库、卫星经纬度数据库、UWB数据相对定位逻辑数据库、畜牧管理应用服务、报表服务、终端位置管理应用、APP应用和应用API数据接口模块组成，其中，畜牧管理应用服务处理终端与管理对象的匹配关系、分组、分区域的层级管理，终端位置管理应用用于将移动式UWB基站与UWB标签的位置关系、电子围栏管理与越界报警以及GIS地图呈现，APP应用用于在安卓\IOS手机客户端的操作。

与现有技术相比较，本申请能够带来如下技术效果：

1、本实用新型采用太阳能充电，续航时间长，精度高，实时定位，无需人工架设基站，成本低；

2、本实用新型通过4G网络实时采集移动式UWB基站实时卫星数据与UWB标签的相对位置数据，并且实时动态的计算电子围栏区域与围栏内的UWB标签位置以及越界报警；

3、采用本技术，操作简单，只需要将本装置用帆布带栓在牛羊身上即可。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型终端定位的定位实施原理图；

图2是本实用新型移动式UWB基站的实施效果图；

图3是本实用新型移动式UWB基站的终端组成模块示意图；

图4是本实用新型UWB标签的实施效果图；

图5是本实用新型UWB标签的终端组成模块示意图；

图6是本实用新型智能畜牧云系统的终端组成模块示意图；

图中：1、第一太阳能板，2、第一主机主体，3、第一物理键，4、第一环形帆布带，5、第二太阳能板，6、第二物理键，7、第二主机主体，8、第二环形帆布带。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

如附图1-5所示，

一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，包括：

移动式UWB基站：用于架设基站群，实时检测获取区域内UWB标签的数据，将自身的卫星定位与UWB标签的相对位置用4G信号上传到服务器，基站群自动组网，由服务器根据基站上报的卫星位置动态组成电子围栏区域；

移动式UWB基站：内置5000毫安聚合物锂电池、单晶硅太阳能板充电、北斗卫星定位、4G通讯模块、UWB模块的小型移动式基站装置，可安装在部分牛羊身上，用以采集区域的其他牛羊位置数据，并且将自身的卫星定位与UWB标签的相对位置用4G信号上传到服务器，无需人工架设基站，无需人工介入，基站群可自动组网由服务器根据基站上报的卫星位置动态组成电子围栏区域。

UWB标签：使用UWB与移动式UWB基站实时通讯；

UWB标签：内置1000毫安聚合物锂电池、单晶硅太阳能板充电、UWB模块，可安装在部分牛羊身上，仅使用UWB与基站实时通讯，相对位置可以精确到10厘米，体积小、续航时间长、成本低、精度高；

智能畜牧云系统：通过4G网络实时采集移动式UWB基站的实时卫星数据与UWB标签的相对位置数据，并且实时动态的计算电子围栏区域与围栏内的UWB标签位置以及越界报警；

其中：

1、移动式UWB基站包括：带第一物理键3的第一主机主体2，第一主机主体2顶面设有第一太阳能板1；第一主机主体2上还设有第一环形帆布带4；

移动式UWB基站产品采用高强度塑胶为产品主体，超声波焊接防水，外部充电使用防水触点充电，第一太阳能板1能够对其充电，使用时，第一物理键3能够按键调节，第一环形帆布带4安装在第一主机主体2上，使用时，打开第一环形帆布带4，将其固定在牲口身上即可；

作为本实用新型的一个实施例，其中一个移动式UWB基站的规格如下：

材料：高强度塑胶；

UWB：支持；

UWB天线：FPC天线；

4G模块网络制式：LTE-FDD LTE-TDD；

4G天线：FPC天线；

按键：物理按键；

定位模块：支持北斗；

定位天线尺寸：20x 20x 4mm有源天线；

G-sensor震动传感器：支持；

SIM卡：1个，Nano SIM卡；

电池：聚合物锂电池3.7V/5000mAh；

太阳能板：单晶硅；

充电方式与充电接口：防水触电充电太阳能板充电。

移动式UWB基站的终端功能如下：

开机

关机状态长按5秒按键，设备上电开机，红灯快闪，设备进入当前模式工作。

关机

开机状态长按5秒灭灯，设备关机。

充电

当接上外部触点充电电源时，关闭太阳能充电，先判断电池电量是否满电，若没有满电，则充电，若电池满电，则不需充电。当电池充电已充满，则停止充电。若外部触点充电未连接，自动启动太阳能充电。

开机定义

若设备中未插入SIM卡，绿灯快闪；

若设备中已插入SIM卡，绿灯慢闪，开机后，立即开启定位模块，联网下载卫星星历数据并将星历数据串口传输到定位模块，定位成功后上报一次位置数据；

运动与静止、休眠与休眠唤醒

通过G-sensor加速度震动传感器判断是否静止，振动传感器在10s内检测到震动三次则判断为运动，否则为静止。

运动状态时，根据当前的定位模式上报位置数据。

静止状态时，根据当前的定位模式选择不传定位数据或关闭定位模块。

UWB基站模式，实时检测获取区域内UWB标签的数据，并通过4G网络上报服务器

电量等级区分

设备根据电池规格，按电压分等级上报电量百分比，每5％为一个等级，电量等级除非充电，否则电量百分比不能上升，只能下降。

电量低于20％时，上报低电报警，且红灯慢闪。

低电报警

内部电源低于20％上报内部低电报警；触发报警时，向服务器发送报警数据。

2、UWB标签包括：带第二物理键6的第二主机主体7，第二主机主体7顶面设有第二太阳能板5；第二主机主体7上还设有第二环形帆布带8。

UWB标签产品采用高强度塑胶为产品主体，超声波焊接防水，外部充电使用防水触点充电，第二太阳能板5能够对其充电，使用时，第二物理键6能够按键调节，第二环形帆布带8安装在第二主机主体7上，使用时，打开第二环形帆布带8，将其固定在牲口身上即可；

作为本实用新型的一个实施例，其中一个移动式UWB基站的规格如下：

材料：高强度塑胶；

UWB：支持；

UWB天线：FPC天线；

按键：物理按键；

G-sensor加速度震动传感器：支持；

电池：聚合物锂电池3.7V/1000mAh；

太阳能板：单晶硅；

充电方式与充电接口：防水触电充电太阳能板充电。

UWB标签的终端功能如下：

开机

关机状态长按5秒按键，设备上电开机，红灯快闪，设备进入当前模式工作。

关机

开机状态长按5秒灭灯，设备关机。

充电

当接上外部触点充电电源时，关闭太阳能充电，先判断电池电量是否满电，若没有满电，则充电，若电池满电，则不需充电。当电池充电已充满，则停止充电。若外部触点充电未连接，自动启动太阳能充电。

UWB标签模式

实时与UWB基站进行数据通信。

电量等级区分

设备根据电池规格，按电压分等级上报电量百分比，每5％为一个等级，电量等级除非充电，否则电量百分比不能上升，只能下降。

电量低于20％时，上报低电报警，且红灯慢闪。

低电报警

内部电源低于20％上报内部低电报警；触发报警时，向基站发送报警数据。

本实用新型的移动式UWB基站和UWB标签具备相同的功能，因此，两者具有相同的电子元器件，具体如下：

进一步地，移动式UWB基站还包括：聚合物电池、触点磁吸充电口和电源管理模块，其中，第一太阳能板1电性连接电源管理模块，聚合物电池和触点磁吸充电口均电性连接电源管理模块。

进一步地，移动式UWB基站还包括：主控MCU、UWB FPC天线和UWB模块，其中，主控MCU电性连接电源管理模块，UWB FPC天线、UWB模块和主控MCU依次电性连接。

进一步地，移动式UWB基站还包括：G-sensor震动传感器，G-sensor震动传感器和主控MCU双向电性连接。

进一步地，移动式UWB基站还包括：4G通讯模块和4G FPC天线，主控MCU和4G通讯模块双向电性连接，4G通讯模块电性连接4G FPC天线。

进一步地，移动式UWB基站还包括：定位模块和北斗定位天线，定位模块和主控MCU双向电性连接，定位模块电性连接北斗定位天线。

进一步地，UWB标签还包括：聚合物电池、触点磁吸充电口和电源管理模块，其中，第二太阳能板5电性连接电源管理模块，聚合物电池和触点磁吸充电口均电性连接电源管理模块。

进一步地，UWB标签还包括：主控MCU、UWB FPC天线和UWB模块，其中，主控MCU电性连接电源管理模块，UWB FPC天线、UWB模块和主控MCU依次电性连接。

进一步地，UWB标签还包括：G-sensor震动传感器，G-sensor震动传感器和主控MCU双向电性连接。

进一步地，智能畜牧云系统包括：

服务器位置计算服务：服务器位置计算服务由TCP移动运营商网关数据接收服务、数据解析服务和位置数据库组成，移动运营商网关通讯连接移动式UWB基站，移动式UWB基站通讯连接UWB标签；

智能畜牧应用服务：智能畜牧应用服务由终端存贮数据库、卫星经纬度数据库、UWB数据相对定位逻辑数据库、畜牧管理应用服务、报表服务、终端位置管理应用、APP应用和应用API数据接口模块组成，其中，畜牧管理应用服务处理终端与管理对象的匹配关系、分组、分区域的层级管理，终端位置管理应用用于将移动式UWB基站与UWB标签的位置关系、电子围栏管理与越界报警以及GIS地图呈现，APP应用用于在安卓\IOS手机客户端的操作。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，其特征在于，包括：

移动式UWB基站：用于架设基站群，实时检测获取区域内UWB标签的数据，将自身的卫星定位与UWB标签的相对位置用4G信号上传到服务器，基站群自动组网，由服务器根据基站上报的卫星位置动态组成电子围栏区域；

UWB标签：使用UWB与移动式UWB基站实时通讯；

智能畜牧云系统：通过4G网络实时采集移动式UWB基站的实时卫星数据与UWB标签的相对位置数据，并且实时动态的计算电子围栏区域与围栏内的UWB标签位置以及越界报警；

移动式UWB基站包括：带第一物理键(3)的第一主机主体(2)，第一主机主体(2)顶面设有第一太阳能板(1)；第一主机主体(2)上还设有第一环形帆布带(4)；

UWB标签包括：带第二物理键(6)的第二主机主体(7)，第二主机主体(7)顶面设有第二太阳能板(5)；第二主机主体(7)上还设有第二环形帆布带(8)。

2.如权利要求1所述的一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，其特征在于，移动式UWB基站还包括：聚合物电池、触点磁吸充电口和电源管理模块，其中，第一太阳能板(1)电性连接电源管理模块，聚合物电池和触点磁吸充电口均电性连接电源管理模块。

3.如权利要求1或2所述的一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，其特征在于，移动式UWB基站还包括：主控MCU、UWB FPC天线和UWB模块，其中，主控MCU电性连接电源管理模块，UWB FPC天线、UWB模块和主控MCU依次电性连接。

4.如权利要求3所述的一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，其特征在于，移动式UWB基站还包括：G-sensor震动传感器，G-sensor震动传感器和主控MCU双向电性连接。

5.如权利要求4所述的一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，其特征在于，移动式UWB基站还包括：4G通讯模块和4G FPC天线，主控MCU和4G通讯模块双向电性连接，4G通讯模块电性连接4G FPC天线。

6.如权利要求4或5所述的一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，其特征在于，移动式UWB基站还包括：定位模块和北斗定位天线，定位模块和主控MCU双向电性连接，定位模块电性连接北斗定位天线。

7.如权利要求1所述的一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，其特征在于，UWB标签还包括：聚合物电池、触点磁吸充电口和电源管理模块，其中，第二太阳能板(5)电性连接电源管理模块，聚合物电池和触点磁吸充电口均电性连接电源管理模块。

8.如权利要求7所述的一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，其特征在于，UWB标签还包括：主控MCU、UWB FPC天线和UWB模块，其中，主控MCU电性连接电源管理模块，UWB FPC天线、UWB模块和主控MCU依次电性连接。

9.如权利要求8所述的一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，其特征在于，UWB标签还包括：G-sensor震动传感器，G-sensor震动传感器和主控MCU双向电性连接。

10.如权利要求9所述的一种基于北斗和UWB的畜牧业定位装置，其特征在于，智能畜牧云系统包括：

服务器位置计算服务：服务器位置计算服务由TCP移动运营商网关数据接收服务、数据解析服务和位置数据库组成，移动运营商网关通讯连接移动式UWB基站，移动式UWB基站通讯连接UWB标签；

智能畜牧应用服务：智能畜牧应用服务由终端存贮数据库、卫星经纬度数据库、UWB数据相对定位逻辑数据库、畜牧管理应用服务、报表服务、终端位置管理应用、APP应用和应用API数据接口模块组成，其中，畜牧管理应用服务处理终端与管理对象的匹配关系、分组、分区域的层级管理，终端位置管理应用用于将移动式UWB基站与UWB标签的位置关系、电子围栏管理与越界报警以及GIS地图呈现，APP应用用于在安卓\IOS手机客户端的操作。

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