CN214846277U - 一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表 - Google Patents
一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及手表技术领域，尤其是一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表，包括表体和表带。所述表体包含控制器11、用于信息收发的LoRa无线模块1、检测佩戴者位置的UWB定位模块2、RFID标签模块3、显示模块4、气压传感器模块5、电池6、按键模块7、信息提醒模块8、6轴传感器模块9以及心率传感器模块10。本实用新型通过使用低功耗、远距离通信的LoRa无线模块和低功耗、20～30cm高精度UWB定位模块，即增强智能手表续航能力，又提高佩戴手表人员的定位精度；使用6轴传感器、心率传感器和气压传感器模块，实时采集佩戴人员跌倒等异常姿态、感知人员心率的健康状态和作业环境的气压值；使用RFID标签模块，可实现无接触授权区域的进出，增强手表的实用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及手表领域，尤其是指一种基于LoRa和UWB技术的智能定位手表。
背景技术
随着物联网时代到来以及智能手机的普及，新的智能穿戴设备成为IT厂家研究的热点，其中，智能手表是当下最为热门的一种穿戴设备。
但是目前手表采用的通信方式需要随时监听网络状态，多数为GSM和WIFI的通信技术，但这种通信技术能耗高，造成手表待机时间段，必须天天充电。导致使用者在需要使用手表时，往往会出现手表没电的情况。手表由于需要便携和美观的要求，导致其可用的尺寸受限严重，很难在手表内使用大容量电池方案。如何降低带通信功能的手表的功耗，成为行业急需解决的问题。
另外一方面也是因为手表物理结构尺寸的限制，导致智能手表主要集中在页面的人机交互和音频传输等基本功能模块中不断进行技术创新，用以实现更好的用户体验。但目前人们对人员的实时位置、安全状态的需求越来越看重，但现有智能手表尚无此类的设计。
发明内容
本实用新型针对背景技术存在的问题，提供一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表。
本实用新型采用如下技术方案：一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表，包括表体和表带，其特征在于：所述表体包含控制器11、用于接收显示信息和发送按键触发信息的LoRa模块1、用于检测佩戴者位置的UWB定位模块2、RFID标签模块3、显示模块4、气压传感器模块5、电池6、按键模块7、信息提醒模块8、6轴传感器模块9以及心率传感器模块10；所述控制器11分别与LoRa无线模块1、UWB定位模块2、RFID标签模块3、显示模块4、气压传感器模块5、按键模块7、信息提醒模块8、6轴传感器模块9、心率检测模块10进行连接和数据通信。
进一步的，所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表，其特征在于：所述LoRa无线模块1，包含LoRa无线接收和发送的处理芯片、以及用于通信的全向天线。
进一步的，述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表，其特征在于：所述UWB定位模块位2，包含UWB脉冲接收和发送的处理芯片、以及用于通信的全向天线。
进一步的，所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表，其特征在于：所述RFID标签模块3，包含IC卡芯片以及RFID线圈天线。
进一步的，所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表,其特征在于：所述显示模块4，包含液晶屏显示模块或液晶屏触摸显示模块或低功耗墨水屏显示模块，用于显示接收到的各种信息。
进一步的，所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表，其特征在于：所述气压传感器模块5，用于检测环境中的气压状态采集。
进一步的，所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表，其特征在于：所述电池6为可充电锂电池供电。
进一步的，所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表,其特征在于：所述按键模块7，包含物理按键和触控按键，用于人机交互的触发和异常信息报警的触发。
进一步的，所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表,其特征在于：所述信息提醒模块8，包含振动马达或蜂鸣器，用于接收信息查看提示或异常报警信息提示。
进一步的，所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表，其特征在于：所述6轴传感器模块9，用于检测佩戴智能手表人员的X轴、Y轴和Z轴的加速度和角位移。
进一步的，所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表,其特征在于：所述心率检测模块10，为光学传感器。
附图说明
图1是手表主体内部模块组成图。
具体实施方式
下面通过实施例对本实用新型进行具体的描述，只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限定。
如图1所示一种基于LoRa和UWB技术的多传感器智能手表，包括表体和表带，其特征在于：所述表体包含：11为控制器、1为LoRa无线模块、2为UWB定位模块、3为RFID标签模块、4为显示模块、5为气压传感器模块、6为电池、7为按键模块、8为信息提醒模块、9为6轴传感器模块、10为心率检测模块。
其中，所述控制器为STM32F401低功耗芯片，分别与UWB定位模块2、LoRa无线模块1、3为RFID标签模块、显示模块4、信息提醒模块8、按键模块7、气压传感器模块5、6轴传感器模块9、心率检测模块10进行连接和数据通信。
所述LoRa无线模块1，包含用于数据接收、发送的处理单元和射频天线。LoRa即远距离无线电（Long Range Radio），它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍的特性，其LoRa技术可以不进行实时通信，使得具有LoRa无线模块1的智能手表能够在非连续情况下接收信号，以达到省电的目的。因此使用LoRa无线模块1进行数据通信的手表的耗电量比GSM/WIFI的通信模块的手表会低很多，从而实现加大手表续航能力的目的，从而使得手表的实用性更高。
所述LoRa无线模块1，通过与现场部署的LoRa接收设备数据通信，通过LoRa接收设备的以太网的tcp/ip通信方式的网络，将接收到的各种信息发给业务系统或云端系统。
所述UWB定位模块2，包含用于数据接收、发送的处理单元和射频天线。UWB即超宽带（Ultra Wide Band），是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高精度定位，定位精度可达20cm。UWB定位模块2佩戴或安装到被定位对象（如人员、车辆、物品等）上后，随着被定位对象一起移动，并主动发送定位脉冲到已经安装在被定位区域的UWB接收器，UWB接收器将接收到的信息通过定位计算服务器进行位置解算，解算后的位置通过上传具体业务系统或云端系统。业务系统或云端系统再通过网络将数据发送给指定的接收人，使得接收人能够实时获取智能手表佩戴者所在的位置信息。且接收人利用网络可将数据信息通过业务系统或云端系统将数据发给现场已经部署的LoRa接收器，通过LoRa接收器将数据信息转发给智能手表的LoRa无线模块1。
所述RFID标签模块3，包含IC卡芯片以及RFID线圈天线，采用的是860~960MHz的超高频RFID。通过与现场安装的RFID阅读器的非接触识别，可自动感知智能手表佩戴者的信息。可用于实现门禁开门操作。
所述显示模块4，包含液晶屏显示模块或液晶屏触摸显示模块或低功耗墨水屏显示模块，用于通过所述LoRa无线模块接收到的位置信息、报警信息、任务信息、心率状态信息等各种信息的显示。
所述气压传感器5，为BMP280，用于检测环境中的气压状态。通过所述LoRa无线模块1将采集的信息数据发送现场LoRa设备数据转发到业务系统或云端系统，使得接收人能够实时获取智能手表佩戴者的所处的环境气压状态，如果出现异常则通过业务系统或云端系统将报警数据发送现场LoRa接收设备，并由其通过LoRa无线通信将报警信息发送到LoRaLoRa无线模块1，通过显示模块4和信息提醒模块报警提示智能手表佩戴者。
所述电池模块6，为可充电锂电池，用于对控制器11、LoRa无线模块1、UWB定位模块2、RFID标签模块3、显示模块4、气压传感器模块5、按键模块7、信息提醒模块8、6轴传感器模块9、心率检测模块供电10等表体上的电子元器件供电。
所述按键模块7，包含物理按键和触控按键，用于人机交互的触发和异常信息报警的触发。
所述信息提醒模块8，包含振动马达或蜂鸣器，用于LoRa无线模块接收到任务信息查看提示或异常报警信息提示。
所述6轴传感器模块9，为LSM6DSO，用于检测佩戴智能手表人员的X轴、Y轴和Z轴的加速度和角位移。通过将采集到的X轴、Y轴和Z轴的加速度和角位移数据，可实现对智能手表佩戴者的手腕运动的姿态、是否跌倒等状态信息采集。通过所述LoRa无线模块1将采集的信息数据发送现场LoRa设备数据转发到业务系统或云端系统，使得接收人能够实时获取智能手表佩戴者的健康状况。
所述心率检测模块10，为光学传感器MAX30102，其内部集成一个红光LED和一个红外光LED、光电检测器、光器件等。通过将智能手表佩戴手腕后，心率检测模块10与使用者的皮肤直接接触后，实时检测使用者的心率状态。通过所述显示模块4进行显示，用使用者实时查看，通过所述LoRa无线模块1将采集的信息数据发送现场LoRa设备数据转发到业务系统或云端系统，使得接收人能够实时获取智能手表佩戴者的健康状况。
本发明的实施例提供到的技术方案带来的有益效果是：使用低功耗、远距离通信的LoRa无线模块和低功耗、20~30cm高精度UWB定位模块，即增强智能手表续航能力，又提高佩戴手表人员的定位精度；通过使用6轴传感器模块、心率传感器模块和气压传感器，即实时采集佩戴人员的是否有异常跌倒等异常姿态信息，又可感知人员实时的心率的健康状态，以及作业环境的气压值；通过使用RFID标签模块，在需要授权进入区域可实现无接触的进入，从而使得手表的实用性更高。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种基于LoRa和UWB技术的多传感智能手表，包括表体和表带，其特征在于：所述表体包含控制器11、用于接收显示信息和发送按键触发信息的LoRa模块1、用于检测佩戴者位置的UWB定位模块2、RFID标签模块3、显示模块4、气压传感器模块5、电池6、按键模块7、信息提醒模块8、6轴传感器模块9以及心率传感器模块10；
所述控制器11分别与LoRa无线模块1、UWB定位模块2、RFID标签模块3、显示模块4、气压传感器模块5、按键模块7、信息提醒模块8、6轴传感器模块9、心率检测模块10进行连接和数据通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感智能手表，其特征在于：所述LoRa无线模块1，包含LoRa无线接收和发送的处理芯片、以及用于通信的全向天线。
3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感智能手表，其特征在于：所述UWB定位模块位2，包含UWB脉冲接收和发送的处理芯片、以及用于通信的全向天线。
4.根据权利要求1所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感智能手表，其特征在于：所述RFID标签模块3，包含IC卡芯片以及RFID线圈天线。
5.根据权利要求1所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感智能手表,其特征在于：所述显示模块4，包含液晶屏显示模块或液晶屏触摸显示模块或低功耗墨水屏显示模块，用于显示接收到的任务推送信息、消息推送通知、异常情况的紧急调度信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感智能手表，其特征在于：所述气压传感器模块5，用于检测环境中的气压状态采集。
7.根据权利要求1所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感智能手表，其特征在于：所述电池6为可充电锂电池供电。
8.根据权利要求1所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感智能手表,其特征在于：所述按键模块7，包含物理按键和触控按键，用于人机交互的触发和异常信息报警的触发。
9.根据权利要求1所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感智能手表,其特征在于：所述信息提醒模块8，包含振动马达或蜂鸣器，用于接收信息查看提示或异常报警信息提示。
10.根据权利要求1所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感智能手表，其特征在于：所述6轴传感器模块9，用于检测佩戴智能手表人员的X轴、Y轴和Z轴的加速度和角位移。
11.根据权利要求1所述的一种基于LoRa和UWB技术的多传感智能手表,其特征在于：所述心率检测模块10，为光学传感器。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2021
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Denomination of utility model: A multi-sensor smart watch based on Lora and UWB Technology Effective date of registration: 20220614 Granted publication date: 20211123 Pledgee: Beijing first financing Company limited by guarantee Pledgor: TECHBLOOM (BEIJING) INFORMATION TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022110000124 |