CN216621185U - 一种多功能定位卡 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种多功能定位卡，包括外壳以及设置在所述外壳中的电路结构，所述电路结构包括：主控制器；UWB定位模块，所述UWB定位模块与所述主控制器信号连接；IMU传感器，所述IMU传感器与所述主控制器信号连接；Sub1G通信模块，所述Sub1G通信模块与所述主控制器信号连接。本公开具有文字和语音信息收发功能，定位精度高，且能检测佩戴人员是否发生意外跌倒情况，并能在定位卡处于静止状态时自动休眠，降低电量的非必要损耗，延长电池寿命，扩展了定位卡的功能。

Description

一种多功能定位卡

技术领域

本公开涉及定位设备技术领域，具体涉及一种多功能定位卡。

背景技术

定位卡一般在地铁、公路隧道施工、矿井采挖作业等过程中使用，主要用于对佩戴人员进行定位，以便于及时寻找确认施工人员的位置，避免出现人员走失意外。目前的定位卡通常仅简单地配置RFID定位模块或Zigbee定位模块进行定位，同时设置扬声器和指示灯进行声光报警。这种定位卡在实际使用过程中存在着以下的缺陷：

其一，目前的定位卡仅具有简单的定位和声光报警功能，功能单一，难以满足用户多样化的使用需求；

其二，RFID定位模块或Zigbee定位模块的定位精度为数米到数十米，定位精度低；

其三，目前的定位卡在使用过程中，经常出现使用结束后忘记关闭电源的现象，导致定位卡在非工作时间耗电，这会加快电量损耗，损坏电池寿命。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本公开目的在于提供一种多功能定位卡。本公开具有文字和语音信息收发功能，定位精度高，且能检测佩戴人员是否发生意外跌倒情况，并能在定位卡处于静止状态时自动休眠，降低电量的非必要损耗，延长电池寿命，扩展了定位卡的功能。

本公开所述的一种多功能定位卡，包括外壳以及设置在所述外壳中的电路结构，所述电路结构包括：

主控制器；

UWB定位模块，所述UWB定位模块与所述主控制器信号连接；

IMU传感器，所述IMU传感器与所述主控制器信号连接；

Sub1G通信模块，所述Sub1G通信模块与所述主控制器信号连接。

优选地，所述多功能定位卡还包括：

显示屏，所述显示屏设置在所述外壳的正面上，所述显示屏与所述主控制器信号连接。

优选地，所述多功能定位卡还包括：

LED指示灯，所述LED指示灯设置在所述外壳的正面上，且位于所述显示屏的上方，所述LED指示灯与所述主控制器信号连接。

优选地，所述多功能定位卡还包括：

若干功能按钮，所述功能按钮设置在所述外壳的侧面上，所述功能按钮与所述主控制器信号连接。

优选地，所述多功能定位卡还包括：

震动电机驱动器，所述主控制器与所述震动电机驱动器信号连接；

震动电机，所述震动电机设置在所述外壳内，用于带动所述外壳震动，所述震动电机驱动器与所述震动电机信号连接；

蜂鸣器，所述主控制器与所述蜂鸣器信号连接。

优选地，所述多功能定位卡还包括：

音频编解码器，所述音频编解码器与所述主控制器信号连接；

音频组件，所述音频组件与所述音频编解码器信号连接；

Flash存储器，所述Flash存储器与所述主控制器信号连接。

优选地，所述多功能定位卡还包括：

锂电池，所述锂电池设置在所述外壳内，且与所述电路结构电连接，用于供电；

充电电路，所述充电电路与所述锂电池电连接，用于充电；

电池电压采样电路，所述电池电压采样电路与所述锂电池电连接，还与主控制器信号连接，用于采样电池电压。

优选地，所述主控制器为MCU。

本公开所述的一种多功能定位卡，其优点在于：

1、本公开的定位模块选用UWB定位模块，UWB定位模块的定位精度可达10cm-20cm，定位精度高，有利于准确定位佩戴人员的位置；

2、本公开通过设置IMU传感器用于感应定位卡本体的运动状态，进而感应佩戴者的身体运动，当佩戴者身体出现瞬时大幅度偏移时，判断佩戴者可能出现意外跌倒，本公开可对佩戴者是否发生意外跌倒进行监测，扩展了定位卡的功能，提高了定位卡使用过程的安全性；

3、本公开通过设置IMU传感器可感应定位卡本体的运动状态，当定位卡保持一定时段的静止状态时，判断定位卡处于非使用状态，主控制器控制UWB定位模块等电路模块进行休眠，以降低电量消耗，以降低电量的非必要损耗，延长电池寿命；

4、本公开的主控制器可通过Sub1G通信模块与上位系统进行文字下发及语音信息的双向传输，使得佩戴人员可与上位系统进行多形式通讯，扩展了定位卡的功能，满足用户多样化的使用需求。

附图说明

图1是本公开所述一种多功能定位卡的结构示意图；

图2是本公开所述一种多功能定位卡的结构框图；

图3是本公开所述主控制器的电路结构图；

图4是本公开所述IMU传感器的电路结构图；

图5是本公开所述UWB定位模块的电路结构图；

图6是本公开所述电池电压采样电路的电路结构图；

图7是本公开所述音频编解码器的电路结构图；

图8是本公开所述震动电机驱动器和蜂鸣器的电路结构图；

图9是本公开所述Flash存储器的电路结构图；

图10是本公开所述Sub1G通信模块的电路结构图。

附图标记说明：10-外壳，20-主控制器，30-UWB定位模块，40-IMU传感器，50-Sub1G通信模块，60-显示屏，70-LED指示灯，80-功能按钮，90-震动电机驱动器，100-震动电机，110-蜂鸣器，120-音频编解码器，130-音频组件，140-Flash存储器。

具体实施方式

如图1-图10所示，本公开所述的一种多功能定位卡，包括外壳10以及设置在外壳10中的电路结构，外壳10呈方形壳状结构，内部中空用于设置电路结构，外壳10的背面设有紧固件或者卡具用于安装在安全帽或者腰带位置，以便于施工人员佩戴。

电路结构具体包括：

主控制器20，主控制器20用于进行数据处理和信号收发，主控制器20的电路结构如图3所示。

UWB定位模块30，UWB(Ultra Wideband，超宽带技术)定位模块基于超宽带定位原理，相较于传统定位卡中采用的RFID定位模块或Zigbee定位模块，定位精度更高，可达10cm-20cm，UWB定位模块30的具体电路结构如图5所示，UWB定位模块30通过SPI总线与主控制器20之间通信。

IMU传感器40，IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)传感器基于惯性定律，可检测物体的运动状态，安装在本实施例的定位卡中，可用于感应定位卡的运动状态，进而感应佩戴者的身体运动。IMU传感器40的具体电路结构如图4所示，IMU传感器40与主控制器20之间通过IIC总线通信。

Sub1G通信模块50，Sub1G通信模块50是一种低频通信模块，具有传输距离长、功耗低、抗干扰能力强，且可定期与定位基站通信进行数据交换，从而实现基站文字短信下发或是双向语音传输，Sub1G通信模块50的具体电路结构如图10所示，Sub1G通信模块50与主控制器20之间通过UART通信。

本公开的多功能定位卡的工作过程如下所述，施工人员佩戴本公开的多功能定位卡，多功能定位卡开机后，UWB定位模块30与定位基站进行ToF测距定位或是TDoA定位，主控制器20通过Sub1G通信模块50与上位系统通信，上传定位信息。同时IMU传感器40检测佩戴者的运动状态，当佩戴者出现瞬时大幅度偏移时，判断佩戴者可能出现意外跌倒，主控制器20通过Sub1G通信模块50向上位系统发出意外跌倒信号。当施工人员工作结束取下定位卡后，IMU传感器40检测到定位卡处于较长时间的静止状态，向主控制器20输入待机信号，主控制器20控制各电路模块待机，降低待机能耗。

本公开的定位模块选用UWB定位模块30，UWB定位模块30的定位精度可达10cm-20cm，定位精度高，有利于准确定位佩戴人员的位置；

本公开通过设置IMU传感器40用于感应定位卡本体的运动状态，进而感应佩戴者的身体运动，当佩戴者身体出现瞬时大幅度偏移时，判断佩戴者可能出现意外跌倒，本公开可对佩戴者是否发生意外跌倒进行监测，扩展了定位卡的功能，提高了定位卡使用过程的安全性；

本公开通过设置IMU传感器40可感应定位卡本体的运动状态，当定位卡保持一定时段的静止状态时，判断定位卡处于非使用状态，主控制器20控制UWB定位模块30等电路模块进行休眠，以降低电量消耗，以降低电量的非必要损耗，延长电池寿命；

本公开的主控制器20可通过Sub1G通信模块50与上位系统进行文字下发及语音信息的双向传输，使得佩戴人员可与上位系统进行多形式通讯，扩展了定位卡的功能，满足用户多样化的使用需求。

进一步的，本实施例中，所述多功能定位卡还包括：

显示屏60，显示屏60设置在外壳10的正面上，显示屏60通过IIC接口与主控制器20信号连接，用于显示多功能定位卡的入网状态、文字短信和电量信息等，以便于施工人员进行人机交互。

进一步的，本实施例中，所述多功能定位卡还包括：

LED指示灯70，LED指示灯70设置在外壳10的正面上，且位于显示屏60的上方，LED指示灯70与主控制器20信号连接，LED指示灯70用于指示多功能定位卡的工作状态。

进一步的，本实施例中，所述多功能定位卡还包括：

若干功能按钮80，功能按钮80设置在外壳10的侧面上，功能按钮80与主控制器20信号连接，主控制器20通过GPIO读取各个功能按钮80的状态，如，当施工人员出现紧急情况触发SOS按钮时，SOS按钮向主控制器20输入SOS信号，主控制器20通过UWB定位模块30和Sub1G通信模块50向上位系统上报位置信息。功能按钮80可便于施工人员对多功能定位卡进行指令输入。

进一步的，本实施例中，请详细参阅图8，所述多功能定位卡还包括：

震动电机驱动器90，主控制器20通过GPIO连接震动电机驱动器90，震动电机驱动器90连接震动电机100,。

蜂鸣器110，蜂鸣器110通过pwm端口与主控制器20信号连接。

当多功能定位卡收到上位系统下发的文字或语音信息时，主控制器20通过震动电机驱动器90控制震动电机100震动，同时控制蜂鸣器110鸣响，提醒佩戴者查收信息，以便于及时地提示佩戴者。

进一步的，本实施例中，请详细参阅图7、图9，所述多功能定位卡还包括：

音频编解码器120，主控制器20通过I2S总线与音频编解码器120信号连接，音频编解码器120用于进行音频信号的编码及解码。

音频组件130，音频组件130包括扬声器和麦克风，用于进行声音信号的播放及录入，音频组件130与音频编解码器120信号连接，以接收音频信号。

Flash存储器140，Flash存储器140与主控制器20信号连接，用于暂存上位系统下发的文字和语音信息。

上述结构使得本公开的多功能定位卡具有语音录入和语音播放功能，扩展了定位卡的使用功能，满足用户多样化的使用需求。

进一步的，本实施例中，所述多功能定位卡还包括：

锂电池，锂电池设置在外壳10内，且与电路结构的各个模块电连接，用于为各个模块供电。

充电电路，充电电路与锂电池电连接，用于为锂电池充电。

电池电压采样电路，电池电压采样电路与锂电池电连接，还与主控制器20信号连接，用于采样锂电池的电池电压。

上述结构，可便于为各个电路模块供电，同时通过电池电压采样电路可对电池电压进行监测，提高使用过程的安全性。

进一步的，本实施例中，主控制器20为STM32系列MCU，该系列MCU具有处理运算速度快、能耗低的优点。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本公开权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多功能定位卡，其特征在于，包括外壳以及设置在所述外壳中的电路结构，所述电路结构包括：

主控制器；

UWB定位模块，所述UWB定位模块与所述主控制器信号连接；

IMU传感器，所述IMU传感器与所述主控制器信号连接；

Sub1G通信模块，所述Sub1G通信模块与所述主控制器信号连接。

2.根据权利要求1所述多功能定位卡，其特征在于，还包括：

显示屏，所述显示屏设置在所述外壳的正面上，所述显示屏与所述主控制器信号连接。

3.根据权利要求2所述多功能定位卡，其特征在于，还包括：

LED指示灯，所述LED指示灯设置在所述外壳的正面上，且位于所述显示屏的上方，所述LED指示灯与所述主控制器信号连接。

4.根据权利要求1所述多功能定位卡，其特征在于，还包括：

若干功能按钮，所述功能按钮设置在所述外壳的侧面上，所述功能按钮与所述主控制器信号连接。

5.根据权利要求1所述多功能定位卡，其特征在于，还包括：

震动电机驱动器，所述主控制器与所述震动电机驱动器信号连接；

震动电机，所述震动电机设置在所述外壳内，用于带动所述外壳震动，所述震动电机驱动器与所述震动电机信号连接；

蜂鸣器，所述主控制器与所述蜂鸣器信号连接。

6.根据权利要求1所述多功能定位卡，其特征在于，还包括：

音频编解码器，所述音频编解码器与所述主控制器信号连接；

音频组件，所述音频组件与所述音频编解码器信号连接；

Flash存储器，所述Flash存储器与所述主控制器信号连接。

7.根据权利要求1所述多功能定位卡，其特征在于，还包括：

锂电池，所述锂电池设置在所述外壳内，且与所述电路结构电连接，用于供电；

充电电路，所述充电电路与所述锂电池电连接，用于充电；

电池电压采样电路，所述电池电压采样电路与所述锂电池电连接，还与主控制器信号连接，用于采样电池电压。

8.根据权利要求1-7任一项所述多功能定位卡，其特征在于，所述主控制器为MCU。

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