CN217135701U - 基于uwb的标识卡定位装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种基于UWB的标识卡定位装置，涉及UWB定位技术领域。该标识卡定位装置，包括：处理器、显示器、存储器、收发器、电源；其中，处理器分别与显示器、存储器、收发器连接，电源分别与处理器、显示器、收发器连接；存储器，用于存储显示器的显示参数和收发器的通信参数；收发器，用于根据通信参数接收标识卡发送的UWB信号；处理器，用于从收发器读取UWB信号，并根据UWB信号获取标识卡的标识信息和定位信息，发送给显示器；显示器，用于根据显示参数对接收的信息进行显示；电源，用于向处理器、显示器、收发器提供工作电源。本申请实施例的标识卡定位装置的信号覆盖范围广、定位精度高，抗干扰性强、功耗低，显示内容详见。

Description

基于UWB的标识卡定位装置

技术领域

本申请涉及UWB定位技术领域，尤其涉及一种基于UWB的标识卡定位装置。

背景技术

在煤矿井下发生紧急情况时，由于地形环境复杂，已安装的定位基站、线缆等容易发生故障，因此，受周围环境影响，基于射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)、无线通信技术(Wireless Fidelity，WIFI)等区域定位技术设计的定位装置可能存在着定位精度不足、传输距离短、漏卡等问题，因此，如何提出一种便携式的，信号覆盖范围广，定位精度、准确度高的定位装置，已经成为重要的研究方向之一。

实用新型内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的目的在于提出一种便携式的基于UWB的标识卡定位装置，以便于在地形环境复杂的情况下进行标识卡的定位，扩大信号覆盖范围，提高定位精度和准确度。

本申请实施例中提出的基于UWB的标识卡定位装置，各个构件集成组装，包括：

处理器、显示器、存储器、收发器、电源；其中，处理器分别与显示器、存储器、收发器连接，电源分别与处理器、显示器、收发器连接；

存储器，用于存储显示器的显示参数和收发器的通信参数；

收发器，用于根据通信参数接收标识卡发送的UWB信号；

处理器，用于从收发器读取UWB信号，并根据UWB信号获取标识卡的标识信息和定位信息，发送给显示器；

显示器，用于根据显示参数对接收的信息进行显示；

电源，用于向处理器、显示器、收发器提供工作电源。

在一种可能的实现方式中，电源包括电池、变压器、至少一个输入接口和一个输出接口，输出接口包括多个输出端，其中，第一输出端与处理器连接，第二输出端与显示器连接，第三输出接口与收发器连接。

在一种可能的实现方式中，标识卡定位装置还包括电池保护板，电池保护板与电源连接，用于对电池进行保护。

在一种可能的实现方式中，标识卡定位装置还包括电量计，电量计分别与处理器、电池保护板连接，电量计，用于获取电池信息，并发送给处理器进行显示；其中，电池信息包含剩余电量、剩余工作时间、电池的电压。

在一种可能的实现方式中，处理器包含I2C接口和UART接口，其中，I2C 接口与电量计连接，UART接口与显示器连接。

在一种可能的实现方式中，标识卡定位装置还包括具有充电管理组件，充电管理组件与电池保护板连接，用于监控充电状态。

在一种可能的实现方式中，充电管理组件具有USB充电接口，用于连接外接电源进行充电。

在一种可能的实现方式中，标识卡定位装置还包括按键，按键与处理器连接，用于生成控制信号发送给处理器，以对显示参数和所通信参数进行更新；按键包括以下一种或几种：开关机键；搜卡键；确定键；向上键；向下键。

在一种可能的实现方式中，标识卡定位装置还包括：扬声器，用于进行语音提示；和/或发光器件，用于进行灯光提示。

在一种可能的实现方式中，处理器包含至少两个串行外设接口SPI，其中，第一SPI与存储器连接，第二SPI与收发器连接。

本申请实施例的标识卡定位装置的信号覆盖范围广、定位精度高，抗干扰性强、功耗低，待机时间长、显示内容详见。

附图说明

图1是本申请一个实施例的基于UWB的标识卡定位装置的结构图；

图2是本申请一个实施例的标识卡定位的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

超宽带(Ultra Wide Band,UWB)无线通信技术是目前井下定位精度最高的一种使用1GHz以上频率带宽的无线载波通信技术，通过发送和接收纳秒级非正弦波窄脉冲来传输数据信号，也就是UWB信号，具有很强的时间分辨力，可实现厘米级的精确定位，具有定位精度高、抗多径衰落能力强、穿透能力强、功耗低等优点，非常适合在复杂环境的井下实现精确定位。

下面结合附图来描述本申请实施例的基于UWB的标识卡定位装置。

图1是本申请一个实施例的基于UWB的标识卡定位装置的结构图，如图1所示，本申请实施例的基于UWB的标识卡定位装置，各个构件集成组装，包括：

处理器101、显示器102、存储器103、收发器104、电源105；其中，处理器101分别与显示器102、存储器103、收发器104连接，电源105分别与处理器101、显示器102、收发器104连接。

存储器103，用于存储显示器102的显示参数和收发器104的通信参数。可选地，通信参数可以包含数据传输速率，信道，脉冲重复率，发射功率，前导码长度等；可选地，显示参数可以包含显示器102的亮度、字体大小、显示格式等。可选地，存储器103可以是数字存储卡等。

收发器104，用于根据通信参数接收标识卡发送的UWB信号。

处理器101，用于从收发器104读取UWB信号，并根据UWB信号获取标识卡的标识信息和定位信息，发送给显示器102。

显示器102，用于根据显示参数对接收的信息进行显示；可选地，本申请实施例中，显示器102可以是液晶显示器。

电源105，用于向处理器101、显示器102、收发器104提供工作电源。

在一些实现中，标识卡的标识信息包括第一标识信息和第二标识信息，例如，标识卡可以发出UWB信号，UWB信号中包含标识卡的标识号、时间戳、电压等第一标识信息，处理器101从收发器104读取UWB信号后，一方面对UWB信号进行解析，获取第一标识信息，另一方面，存储器103 中存储有标识卡的第二标识信息，第二标识信息与标识号之间具有映射关系，处理器101可以根据标识号从存储器103中获取标识号对应的第二标识信息，可选地，以标识卡为工作人员佩戴的UWB定位标签为例，第二标识信息可以是标识卡对应的工作人员姓名、部门、紧急联系人及照片等。

由于煤矿井下环境复杂，UWB信号可能存在噪声，在一些实现中，处理器101从收发器104读取UWB信号后，利用滤波算法对UWB信号进行过滤，去除噪声后，利用定位算法获取标识卡的方向以及标识卡与标识卡定位装置之间的距离，并根据标识卡的方向以及标识卡与标识卡定位装置之间的距离，生成定位信息。

本申请实施例中，标识卡定位装置利用电池提供工作电源，例如锂电池，另外，标识卡定位装置的构件占用空间较小，对各个构件集成组装后，标识卡定位装置的体积较小，可以实现便携式应用，发生矿难等紧急情况下，可以在较大范围内快速识别多张标识卡的精确位置和标识信息，对灾后开展科学救援，提高救援的时效性具有重要的现实意义。

本申请实施例的基于UWB的标识卡定位装置的信号覆盖范围广、定位精度高，可实现厘米级定位，抗干扰性强、功耗低，待机时间长、显示内容详见。

在一种可能的实现方式中，电源105包括电池、变压器、至少一个输入接口和一个输出接口，输出接口包括多个输出端，其中，第一输出端与处理器101连接，第二输出端与显示器102连接，第三输出接口与收发器 104连接。可选地，变压器可以对电池进行电压变换，通过输出端为处理器101、显示器102、收发器104提供不同电压的工作电源。可选地，本申请实施例中，第一输出端为处理器101提供3.3V的工作电源，第二输出端为显示器102提供5V的工作电压，第三输出端为收发器104提供1.8V的工作电源；可选地，输出接口还包括第四输出端，第四输出端与收发器104 连接，为收发器104提供3.3V的电压，标识卡定位装置的功耗较低，可以提升待机时间。

在一种可能的实现方式中，标识卡定位装置还包括电池保护板106，电池保护板106与电源105连接，用于对电池进行保护。可选地，电池保护板106可以监测电源105的电池状态，例如，若电池状态为过放状态、短路状态、过电流状态中的任一种，则对电池进行保护。

有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下、露天煤矿、选煤厂等工作场所，极端情况下，易爆气体始终或长时间存在，在仪表的正常工作过程中也有可能发生或存在。本申请实施例可以限制标识卡定位装置的工作电流，在正常工作状态下，以及电路中存在一个故障或两个故障时，均不能点燃慢炸性气体混合物。提升保护等级为矿用本质安全型ia等级，延长电池的工作时间以及工作寿命，进而避免安全隐患。

在一种可能的实现方式中，标识卡定位装置还包括电量计107，电量计 107分别与处理器101、电池保护板106连接，电量计107，用于获取电池信息，并发送给处理器101进行显示；其中，电池信息包含剩余电量、剩余工作时间、电池的电压。也就是说，电量计107获取电池信息，并发送给处理器101，处理器101将电池信息发送给显示器102进行显示。

在一种可能的实现方式中，处理器101包含I2C接口和通用异步收发传输(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)接口，其中， I2C接口与电量计107连接，UART接口与显示器102连接。也就是说，电量计107通过I2C总线将电量信息发送给处理器101，处理器101通过UART 与液晶显示模块通信，其中，UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。I2C总线是一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。

在一种可能的实现方式中，标识卡定位装置还包括具有充电管理组件108，充电管理组件108与电池保护板106连接，用于监控充电状态。本申请实施例中，充电管理组件108防止在充电过程中过充，可选地，充电管理组件108包含充电的专用芯片，例如TP4056X芯片。

在一种可能的实现方式中，充电管理组件108具有USB充电接口109，用于连接外接电源进行充电。可选地，所述USB充电接口109还可以与上位机连接，用于从而与上位机进行通信，例如，可以通过上位机对存储器 103中存储的信息/数据进行更新。

在一种可能的实现方式中，标识卡定位装置还包括按键110，按键110 与处理器101连接，用于生成控制信号发送给处理器101，处理器101接收并执行控制信号以对显示参数和所通信参数进行更新；本申请实施例中，按键110包括开关机键、搜卡键、确定键、向上键、向下键。例如，用户可以对开关机键进行操作，以对标识卡定位装置进行开机或关机，对搜卡键进行操作，以使用标识卡定位装置对标识卡进行搜索。例如，用户可以对按键110进行操作，从而更改数据传输速率或显示器102的亮度等。例如，收发器104接收多个标识卡的UWB信号，处理器101获取多个标识卡的定位信息以及标识信息，并通过显示器102进行展示，用户可以触发向下键，对显示器102的界面进行翻页，以查看多个标识卡的信息。

在一种可能的实现方式中，标识卡定位装置还包括扬声器111和发光器件112，扬声器111和发光器件112分别与处理器101连接，扬声器111 用于进行声音提示，发光器件112用于进行灯光提示。可选地，发光器件112可以是发光二极管(LED)；可选地，标识卡定位装置搜索到标识卡、或电池状态异常时，处理器101可以对扬声器111和发光器件112进行控制，从而提供辅助的提示。

在一种可能的实现方式中，处理器101包含至少两个串行外设接口 (SerialPeripheral Interface，SPI)，其中，第一SPI与存储器103连接，第二SPI与收发器104连接。也就是说，处理器101与收发器104采用SPI 通信来发送和接收UWB信号，SPI是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时布局上节省空间，提供方便，具有简单易用的特性。

本申请实施例中，标识卡定位装置的各个组成部件集成组装，属于手持便携型，可实现在较大范围内快速识别多张标识卡的精确位置和标识信息。

图2是本申请一个实施例的标识卡定位的流程图，如图2所示，响应于开关机键被操作，则标识卡定位装置开机，处理器读取存储器中的显示参数以及通信参数，从而进行初始化。在一些实现中，按键输入选择搜卡，则开始对标识卡进行搜索，也就是说，标识卡定位装置进入监听状态，通过收发器监听标识卡的UWB信号，利用处理器对监听到的UWB信号进行解析，进而获取定位信息、标识信息以及电池信息，并通过显示器对获取的信息进行展示。在一些实现中，按键输入选择设置，则开始对通信参数和/或显示参数进行设置，例如，再显示器界面的实时显示下，通过按键对通信参数和/或显示参数进行修改，并利用存储器对修改后的参数进行存储。

本申请实施例的标识卡定位装置的信号覆盖范围广、定位精度高，抗干扰性强、功耗低，待机时间长、显示内容详见。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和 /或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图中一个流程或多个流程和/或方框图中一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图中一个流程或多个流程和/或方框图中一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图中一个流程或多个流程和/或方框图中一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

基于同一申请构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其中，该计算机指令用于使计算机执行上述实施例。

基于同一申请构思，本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时上述实施例。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本申请可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于UWB的标识卡定位装置，其特征在于，各个构件集成组装，包括：

处理器、显示器、存储器、收发器、电源；其中，所述处理器分别与所述显示器、所述存储器、所述收发器连接，所述电源分别与所述处理器、所述显示器、所述收发器连接；

所述存储器，用于存储所述显示器的显示参数和所述收发器的通信参数；

所述收发器，用于根据所述通信参数接收标识卡发送的UWB信号；

所述处理器，用于从所述收发器读取所述UWB信号，并根据所述UWB信号获取所述标识卡的标识信息和定位信息，发送给所述显示器；

所述显示器，用于根据所述显示参数对接收的信息进行显示；

所述电源，用于向所述处理器、所述显示器、所述收发器提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的标识卡定位装置，其特征在于，所述电源包括电池、变压器、至少一个输入接口和一个输出接口，所述输出接口包括多个输出端，其中，第一输出端与所述处理器连接，第二输出端与所述显示器连接，第三输出接口与所述收发器连接。

3.根据权利要求2所述的标识卡定位装置，其特征在于，还包括电池保护板，所述电池保护板与所述电源连接，用于对所述电池进行保护。

4.根据权利要求3所述的标识卡定位装置，其特征在于，还包括电量计，所述电量计分别与所述处理器、所述电池保护板连接，所述电量计，用于获取电池信息，并发送给所述处理器进行显示；其中，所述电池信息包含剩余电量、剩余工作时间、所述电池的电压。

5.根据权利要求4所述的标识卡定位装置，其特征在于，所述处理器包含I2C接口和异步收发传输UART接口，其中，所述I2C接口与所述电量计连接，所述UART接口与所述显示器连接。

6.根据权利要求3-5任一项所述的标识卡定位装置，其特征在于，还包括具有充电管理组件，所述充电管理组件与所述电池保护板连接，用于监控充电状态。

7.根据权利要求6所述的标识卡定位装置，其特征在于，所述充电管理组件具有USB充电接口，用于连接外接电源进行充电。

8.根据权利要求1所述的标识卡定位装置，其特征在于，还包括按键，所述按键与处理器连接，用于生成控制信号发送给所述处理器，以对所述显示参数和所通信参数进行更新；所述按键包括以下一种或几种：

开关机键；

搜卡键；

确定键；

向上键；

向下键。

9.根据权利要求1所述的标识卡定位装置，其特征在于，还包括：

扬声器，用于进行语音提示；和/或

发光器件，用于进行灯光提示。

10.根据权利要求1所述的标识卡定位装置，其特征在于，所述处理器包含至少两个串行外设接口SPI，其中，第一SPI与所述存储器连接，第二SPI与所述收发器连接。

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