CN215222497U - 一种带gps北斗定位的uwb定位标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带GPS北斗定位的UWB定位标签，包括外壳和安装在外壳内的PCB组件，PCB组件包括基板，基板上连接有电源模块、nRF52832蓝牙模块、UWB模块、GPS模块、UWB天线、蓝牙天线、GPS天线、IMU惯导模块以及具有紧急报警和危险警告作用的报警及警示单元。nRF52832蓝牙模块分别与UWB模块、GPS模块、IMU惯导模块、报警及警示单元连接；UWB天线与UWB模块连接，蓝牙天线与nRF52832蓝牙模块连接，GPS天线与GPS模块连接。通过UWB天线进行信号的接收和发射，实现室内定位功能。通过GPS模块实现室外定位，同时通过IMU惯导模块实现运动的姿态识别，保证定位的精确性能。本产品因为功能强大，既可实现室内定位，也能兼顾室外定位，还具有IMU功能，得到用户的欢迎。

Description

一种带GPS北斗定位的UWB定位标签

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种带GPS北斗定位的UWB定位标签。

背景技术

目前，工程安全越来越引起了人们的重视。矿井、隧道、电力、能源化工等领域，为了保障作业现场施工人员的安全，需要实现工作人员的定位功能，并具有通信功能，能够警示和快速应对环境的安全及突发的情况。针对该应用场景的室内定位系统的产品需求变得非常迫切，而UWB定位技术，由于其定位精准、保密性、抗干扰能力等优势，在室内定位系统上得到快速的发展。如何设计一种适用于人员佩戴的既具有室内定位功能，也能兼顾室外定位功能，且定位性能稳定的定位标签是本实用新型所要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种带GPS北斗定位的UWB定位标签，既可实现室内定位，也能兼顾室外定位，还具有IMU功能，保证定位的精准性能。

本实用新型提出一种带GPS北斗定位的UWB定位标签，包括外壳和安装在所述外壳内的PCB组件，所述PCB组件包括基板，所述基板上连接有电源模块、nRF52832蓝牙模块、UWB模块、GPS模块、UWB天线、蓝牙天线、GPS天线、IMU惯导模块以及具有紧急报警和危险警告作用的报警及警示单元；

所述电源模块具有供电及电源控制功能，所述电源模块分别与所述nRF52832蓝牙模块、所述UWB模块、所述GPS模块、所述IMU惯导模块连接，进行相应电源标准的供电；

所述nRF52832蓝牙模块分别与所述UWB模块、所述GPS模块、所述IMU惯导模块、所述报警及警示单元连接；

所述UWB天线与所述UWB模块连接，所述蓝牙天线与所述nRF52832蓝牙模块连接，所述GPS天线与所述GPS模块连接。

优选地，所述UWB模块为DW1000 UWB模块，所述nRF52832蓝牙模块与所述UWB模块之间通过SPI接口连接。

优选地，所述GPS模块为TAU1202 GPS模块，所述nRF52832蓝牙模块与所述GPS模块之间通过IIC总线连接。

优选地，所述IMU惯导模块为BMI160惯导模块，所述nRF52832蓝牙模块与所述IMU惯导模块之间通过SPI接口连接。

优选地，所述电源模块包括由充电芯片和与所述充电芯片连接的用于储电的电池组成的充电供电单元以及电源控制芯片，所述电池与所述电源控制芯片连接，所述电源控制芯片分别与所述nRF52832蓝牙模块、所述UWB模块、所述GPS模块、所述IMU惯导模块连接，进行相应电源标准的供电。

优选地，所述充电芯片为LP4054HB5F充电芯片。

优选地，所述报警及警示单元包括用于提醒充电的指示灯，所述nRF52832蓝牙模块通过用于电压检测的ADC接口与所述电池连接。

优选地，所述报警及警示单元还包括报警按键、振动传感器、蜂鸣器和振动马达。

优选地，所述外壳上设有与所述充电芯片电性连接的磁吸充电接口。

优选地，所述外壳内腔设有多个定位柱，所述基板上镂空设有与所述定位柱对应的定位槽，所述PCB组件安装在所述外壳内腔，所述定位柱卡入对应的所述定位槽中，使所述PCB组件固定在所述外壳内腔。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的带GPS北斗定位的UWB定位标签包括外壳和安装在外壳内的PCB组件，PCB组件包括基板，基板上连接有电源模块、nRF52832蓝牙模块、UWB模块、GPS模块、UWB天线、蓝牙天线、GPS天线、IMU惯导模块以及具有紧急报警和危险警告作用的报警及警示单元。

电源模块具有供电及电源控制功能，电源模块分别与nRF52832蓝牙模块、UWB模块、GPS模块、IMU惯导模块连接，分别为nRF52832蓝牙模块、UWB模块、GPS模块、IMU惯导模块进行相应电源标准的供电。

nRF52832蓝牙模块分别与UWB模块、GPS模块、IMU惯导模块、报警及警示单元连接；UWB天线与UWB模块连接，蓝牙天线与nRF52832蓝牙模块连接，GPS天线与GPS模块连接。开机后，nRF52832蓝牙模块将启动初始化进入工作状态，并通过SPI接口与UWB模块通信，UWB模块也将自检后开始工作，通过UWB天线进行信号的接收和发射，实现室内定位功能。通过GPS模块实现室外定位，同时通过IMU惯导模块实现运动的姿态识别，保证定位的精确性能。

nRF52832蓝牙模块，可以进行蓝牙设备的扫描、配置及软件的无线升级等，信号通过蓝牙天线进行接收和发射；功耗低，0.1HZ定位频度时电池最长可用半年。报警及警示单元具有紧急报警和危险警告作用，提高安全性能。

本产品因为功能强大，既可实现室内定位，也能兼顾室外定位，还具有IMU功能，得到用户的欢迎。

附图说明

图1为本实用新型的带GPS北斗定位的UWB定位标签的PCB组件的电路框图；

图2为本实用新型的带GPS北斗定位的UWB定位标签的PCB组件的正面结构示意图；

图3为本实用新型的带GPS北斗定位的UWB定位标签的PCB组件的背面结构示意图；

图4为本实用新型的带GPS北斗定位的UWB定位标签的后壳的示意图；

图5为本实用新型的带GPS北斗定位的UWB定位标签的前壳的示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1至图5，提出本实用新型的带GPS北斗定位的UWB定位标签的一实施例:

一种带GPS北斗定位的UWB定位标签，包括外壳和安装在外壳内的PCB组件。PCB组件包括基板1，基板1上连接有电源模块、带蓝牙功能的主控模块、UWB模块3、GPS模块4、UWB天线31、蓝牙天线21、GPS天线41、IMU惯导模块5以及具有紧急报警和危险警告作用的报警及警示单元。

带蓝牙功能的主控模块为nRF52832蓝牙模块2。

电源模块具有供电及电源控制功能，电源模块分别与nRF52832蓝牙模块2、UWB模块3、GPS模块4、IMU惯导模块5连接，分别为nRF52832蓝牙模块2、UWB模块3、GPS模块4、IMU惯导模块5进行相应电源标准的供电。

nRF52832蓝牙模块2分别与UWB模块3、GPS模块4、IMU惯导模块5、报警及警示单元连接。UWB天线31为UWB陶瓷天线，UWB天线31与UWB模块3连接；蓝牙天线21为蓝牙陶瓷天线，蓝牙天线21与nRF52832蓝牙模块2连接；GPS天线41为GPS陶瓷天线，GPS天线41与GPS模块4连接。

其中，UWB模块3为DW1000 UWB模块3，nRF52832蓝牙模块2与UWB模块3之间通过SPI接口连接。

GPS模块4为TAU1202 GPS模块4，nRF52832蓝牙模块2与GPS模块4之间通过IIC总线连接。

IMU惯导模块5为BMI160惯导模块5，nRF52832蓝牙模块2与IMU惯导模块5之间通过SPI接口连接。

电源模块包括由充电芯片和与充电芯片连接的用于储电的电池7组成的充电供电单元以及电源控制芯片，电池7为锂聚合物电池7。充电芯片为LP4054HB5F充电芯片。通过充电芯片为电池7充电。

电池7与电源控制芯片连接，电源控制芯片分别与nRF52832蓝牙模块2、UWB模块3、GPS模块4、IMU惯导模块5连接，为nRF52832蓝牙模块2提供3.3V18.4mA的电源，为UWB模块3提供3.3V 144mA的电源，为GPS模块4提供3.3V200mA的电源，为IMU惯导模块5提供3.3V2.5mA的电源。

开机后，nRF52832蓝牙模块2将启动初始化进入工作状态，并通过SPI接口与UWB模块3通信，UWB模块3也将自检后开始工作，通过UWB天线31进行信号的接收和发射，实现室内定位功能。通过GPS模块4实现室外定位，同时通过IMU惯导模块5实现运动的姿态识别，保证定位的精确性能。

nRF52832蓝牙模块2，可以进行蓝牙设备的扫描、配置及软件的无线升级等，信号通过蓝牙天线21进行接收和发射；功耗低，0.1HZ定位频度时电池7最长可用半年。

报警及警示单元包括用于提醒充电的指示灯63，nRF52832蓝牙模块2通过用于电压检测的ADC接口与电池7连接。报警及警示单元还包括报警按键6、振动传感器64、蜂鸣器61和振动马达62。指示灯63、报警按键6、振动传感器64、蜂鸣器61和振动马达62均通过IO接口与nRF52832蓝牙模块2连接。在检测到电池7电压低于设定值时，指示灯63亮起，以提供用户及时充电，同时还可以设置蜂鸣器61发出警报和/或振动马达62发出振动来提醒用户及时充电。

通过振动传感器64感应定位标签所处的环境是否振动来判断其安全性，在出现振动时能及时通过蜂鸣器61发出警报和/或振动马达62发出振动来提醒用户。危险情况下，可通过报警按键6来对外报警。

nRF52832蓝牙模块2还接有串口和SWD下载口，预留备用。

外壳上设有与充电芯片电性连接的磁吸充电接口91，基板1上设有与充电芯片电性连接的充电接口71，充电接口71与磁吸充电接口91对应设置且接触电连，通过磁吸充电接口91与外部的磁吸充电器进行磁吸连接充电。

外壳包括前壳9和后壳8，前壳9与后壳8之间相对连接，内部形成空腔。前壳9上设有与报警按键6对应的按键位92和与指示灯63对应的出光位。后壳8内设有多个定位柱81，基板1上镂空设有与定位柱81对应的定位槽11，PCB组件安装在后壳8内，定位柱81卡入对应的定位槽11中。PCB组件通过卡位安装在后壳8上，不用螺丝，简化工艺。前壳9与后壳8之间通过超声波工艺结合在一起，不需要打螺丝，实现了IP67的防尘防水性能。

本产品因为功能强大，既可实现室内定位，也能兼顾室外定位，还具有IMU功能，得到用户的欢迎。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种带GPS北斗定位的UWB定位标签，包括外壳和安装在所述外壳内的PCB组件，其特征在于，所述PCB组件包括基板，所述基板上连接有电源模块、nRF52832蓝牙模块、UWB模块、GPS模块、UWB天线、蓝牙天线、GPS天线、IMU惯导模块以及具有紧急报警和危险警告作用的报警及警示单元；

所述电源模块具有供电及电源控制功能，所述电源模块分别与所述nRF52832蓝牙模块、所述UWB模块、所述GPS模块、所述IMU惯导模块连接，进行相应电源标准的供电；

所述nRF52832蓝牙模块分别与所述UWB模块、所述GPS模块、所述IMU惯导模块、所述报警及警示单元连接；

所述UWB天线与所述UWB模块连接，所述蓝牙天线与所述nRF52832蓝牙模块连接，所述GPS天线与所述GPS模块连接。

2.根据权利要求1所述的带GPS北斗定位的UWB定位标签，其特征在于，所述UWB模块为DW1000 UWB模块，所述nRF52832蓝牙模块与所述UWB模块之间通过SPI接口连接。

3.根据权利要求1所述的带GPS北斗定位的UWB定位标签，其特征在于，所述GPS模块为TAU1202 GPS模块，所述nRF52832蓝牙模块与所述GPS模块之间通过IIC总线连接。

4.根据权利要求1所述的带GPS北斗定位的UWB定位标签，其特征在于，所述IMU惯导模块为BMI160惯导模块，所述nRF52832蓝牙模块与所述IMU惯导模块之间通过SPI接口连接。

5.根据权利要求1所述的带GPS北斗定位的UWB定位标签，其特征在于，所述电源模块包括由充电芯片和与所述充电芯片连接的用于储电的电池组成的充电供电单元以及电源控制芯片，所述电池与所述电源控制芯片连接，所述电源控制芯片分别与所述nRF52832蓝牙模块、所述UWB模块、所述GPS模块、所述IMU惯导模块连接，进行相应电源标准的供电。

6.根据权利要求5所述的带GPS北斗定位的UWB定位标签，其特征在于，所述充电芯片为LP4054HB5F充电芯片。

7.根据权利要求5所述的带GPS北斗定位的UWB定位标签，其特征在于，所述报警及警示单元包括用于提醒充电的指示灯，所述nRF52832蓝牙模块通过用于电压检测的ADC接口与所述电池连接。

8.根据权利要求7所述的带GPS北斗定位的UWB定位标签，其特征在于，所述报警及警示单元还包括报警按键、振动传感器、蜂鸣器和振动马达。

9.根据权利要求5所述的带GPS北斗定位的UWB定位标签，其特征在于，所述外壳上设有与所述充电芯片电性连接的磁吸充电接口。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的带GPS北斗定位的UWB定位标签，其特征在于，所述外壳内腔设有多个定位柱，所述基板上镂空设有与所述定位柱对应的定位槽，所述PCB组件安装在所述外壳内腔，所述定位柱卡入对应的所述定位槽中，使所述PCB组件固定在所述外壳内腔。

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