CN217985415U

CN217985415U - 一种uwb基站和图像采集装置一体化定位装置

Info

Publication number: CN217985415U
Application number: CN202221301378.1U
Authority: CN
Inventors: 刘恒; 李冀; 肖岩; 马琳琳; 刘丽珍
Original assignee: Henan Lianrui Intelligent Technology Research Institute Co ltd
Current assignee: Henan Lianrui Intelligent Technology Research Institute Co ltd
Priority date: 2022-05-27
Filing date: 2022-05-27
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2032-05-27

Abstract

本实用新型提出了一种UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，包括外壳、UWB天线、UWB通信单元、图像采集模块、微处理器、主板、温湿度传感器和报警器，所述微处理器和主板均设在所述外壳内，所述微处理器设在所述主板上且与所述主板相连接；所述UWB天线与UWB通信单元连接在一起，UWB天线设在所述外壳外，用于接收定位标签的信号，且所述UWB天线和所述UWB通信单元均与微处理器形成单向数据连接；所述图像采集模块设在所述外壳外的一端，且与所述主板相连接；所述温湿度传感器和报警器均设在所述外壳上，且所述温湿度传感器和报警器均与所述微处理器形成单向数据连接。

Description

一种UWB基站和图像采集装置一体化定位装置

技术领域

本实用新型涉及电子安防技术领域，特别涉及一种UWB基站和图像采集装置一体化定位装置。

背景技术

随着5G和物联网技术快速发展，人们对高精度的位置需求日益增强，在室外环境中全球卫星定位导航系统已经日渐趋于完善和成熟，但是在室内环境中由于建筑物遮挡等因素，全球卫星定位导航系统难以满足人们对高精度的位置需求，因此如何提高室内环境的位置服务质量受到了人们的广泛关注。超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)定位技术因为其功耗低、时间分辨率高、抗多径能力和穿透能力强等特点在室内定位技术中脱颖而出。

但是在复杂环境下，对人员进行精准定位比较困难。在复杂环境下利用UWB定位系统容易受到障碍物的干扰，测量精度受到较大影响，造成人员的位置解算误差较大。现在人们开始尝试利用UWB和视觉进行融合定位，进而提升复杂场景下人员定位精度。

目前，市面上并没有UWB基站和摄像头融合的装置，有必要对现有的UWB定位基站进行一些该改进，使其便于UWB和视觉融合技术方案的实施。

实用新型内容

本实用新型提出了一种UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，将UWB定位和视觉定位相结合，实现了更加精确的定位，适用于不同场景下的UWB和视觉进行融合定位，且定位精度高。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：该UWB基站和图像采集装置一体化定位装置包括外壳、UWB天线、UWB通信单元、图像采集模块、微处理器、主板、温湿度传感器和报警器，所述微处理器和主板均设在所述外壳内，所述微处理器设在所述主板上且与所述主板相连接；所述UWB天线与UWB通信单元连接在一起，UWB天线设在所述外壳外，用于接收定位标签的信号，所述UWB通信单元用于处理UWB天接收的定位信号，且所述UWB天线和所述UWB通信单元均与微处理器形成单向数据连接；所述图像采集模块设在所述外壳外的一端，且与所述主板相连接；所述温湿度传感器和报警器均设在所述外壳上，且所述温湿度传感器和报警器均与所述微处理器形成单向数据连接。

采用上述技术方案，通过将图像采集装置和UWB天线、UWB通信单元集成在该UWB基站和图像采集装置一体化定位装置中，该UWB基站和图像采集装置一体化定位装置安装在UWB基站的下方，其中UWB天线用于接收标签发送的UWB信号，UWB通信单元将UWB天线接收的信号进行解调处理，再将处理后的数据传输到微处理器中进行简单处理后，然后和摄像头数据一起打包通过有线电缆传输到服务器；微处理器接收传感器数据进行分析，如果检测环境异常(如：高温，潮湿等环境)，控制报警器发出警报提示；温湿度传感器、报警器、图像采集装置等的所有数据都传输到微处理器处理，再将处理过的数据通过传输电缆连接服务器上(主板上的微处理器在每一时刻可对UWB定位数据、摄像头数据、电机旋转数据、温湿度传感器数据、报警器和状态指示灯数据进行按顺序封装打包成一帧数据，然后通过网线转发到服务器定位引擎)，服务器对数据进行分析处理，获得位置坐标和运动轨迹；该UWB基站和图像采集装置一体化定位装置通过电源线外接有电源，通过电源线或网线等线缆从一体化装置中引出，可连接到服务器上，进行定位解算功能，服务器将处理后的数据传输到终端的应用平台上，便于管理者对定位人员进行智能高效的管理。

作为本实用新型的优选技术方案，所述图像采集装置通过云台与所述外壳相连接，所述云台与所述微处理器形成单向数据连接。图像采集装置位于UWB基站的下方云台上通过螺丝进行固定；微处理器通过调节云台的位置角度变化，调节图像采集装置的位置角度；图像采集装置的线连接到微处理器上对图像采集装置数据进行处理，融合其他数据一起打包；通过电脑输入指定命令通过网线接口调节云台中电机的转动，进而调节摄像头的位置和角度，修正图像采集装置(摄像头)因螺丝松动、震动等情况造成角度位置偏移，影响图像采集装置(摄像头)检测行人定位的精度。

作为本实用新型的优选技术方案，所述云台包括水平旋转组件和上下旋转组件，所述水平旋转组件与所述上下旋转组件相连接，且所述水平旋转组件与所述外壳相连接，所述上下旋转组件与所述图像采集装置相连接。

作为本实用新型的优选技术方案，所述水平旋转组件包括水平旋转电机和水平旋转电机丝杆，所述水平旋转电机通过水平旋转电机丝杆连接所述上下旋转组件。

作为本实用新型的优选技术方案，所述上下旋转组件包括上下旋转电机和上下旋转电机丝杆，所述上下旋转电机通过上下旋转电机丝杆与所述图像采集装置相连接。

作为本实用新型的优选技术方案，所述图像采集装置包括摄像头和支架，所述摄像头通过支架与所述上下旋转电机丝杆相连接。摄像头的线连接到微处理器上对摄像头数据进行处理，融合其他数据一起打包。

作为本实用新型的优选技术方案，所述摄像头的外缘沿圆周方向设有若干个LED灯。LED灯的引线连接到主板上，在不同环境下，通过摄像头检测到的光线可判断外界环境亮暗，将环境信息发送到主板上的微处理器上，微处理会对LED灯的亮度进行调节，使摄像头持续处于一个最佳状态，提升摄像头的对行人检测和定位的精准度。

作为本实用新型的优选技术方案，所述微处理器与服务器形成数据通信连接，所述服务器上设有定位引擎用于分析定位数据，并获得坐标和运动轨迹。

作为本实用新型的优选技术方案，所述服务器与终端应用平台形成数据连接。

作为本实用新型的优选技术方案，所述外壳上设有若干个防水接口；所述外壳上还设有状态指示灯，用于显示不同工作状态。状态指示灯在外壳上镶嵌，其引线连接到主板的固定接口，主板上微处理器可对的该数据进行处理，对不同工作状态指示灯显示不同颜色(如：启动没有检测到定位目标为蓝灯；有定位目标无发计算出定位数据为黄色灯；警报异常红灯闪烁等)。

与现有技术相比，本实用新型的具有以下有益效果：

(1)简化UWB基站和摄像头的布设过程，降低设备占用空间，减少成本；

(2)通过网线通过调节两个电机，可远程调节摄像头的位置角度，使摄像头达到最佳检测状态，提升人员检测和定位精度；

(3)通过主板上微处理将UWB定位数据和摄像头上的人员检测定位数据进行打包，在硬件上实现两者数据同步，然后通过网线转发到服务器上进行定位解算，有利于提升融合的定位精度；

(4)设备上具备温湿度传感器、报警器可实时检测定位为区域的环境信息，并将数据传输到应用平台上，出现异常时及时发射出警报提示。本实用新型相比传统的UWB基站具备多重优势，如果具体部署下来可以带来较大收益。

附图说明

图1是本实用新型的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置的整体结构图(主视图)；

图2是本实用新型的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置的整体结构图(侧视图)；

图3是本实用新型的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置的功能图；

图4是本实用新型的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置的应用图；

其中：1-摄像头；2-LED灯；3-上下旋转电机；4-左右旋转电机；5-UWB天线及UWB通信单元；6-主板；7-螺丝孔；8-防水接口；9-网线线缆；10-电源线缆11-温湿度传感器；12-状态指示灯；13-外壳；14-报警器；15-微处理器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的实施例图中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例：如图1-4所示，该UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，该UWB基站和图像采集装置一体化定位装置包括外壳13、UWB天线、UWB通信单元、图像采集模块、微处理器15、主板6、温湿度传感器11和报警器14，所述微处理器15和主板6均设在所述外壳13内，所述微处理器15设在所述主板6上且与所述主板6相连接；所述UWB天线与UWB通信单元连接在一起共同组成UWB天线及UWB通信单元5，且UWB天线设在所述外壳13外，用于接收定位标签的信号；所述UWB天线与UWB通信单元均与微处理器15形成单向数据连接；所述图像采集模块设在所述外壳13外的一端，且与所述主板6相连接；所述温湿度传感器11和报警器14均设在所述外壳13上，且所述温湿度传感器11和报警器14均与所述微处理器15形成单向数据连接；通过将图像采集装置和UWB天线及UWB通信单元5集成在该UWB基站和图像采集装置一体化定位装置中，该UWB基站和图像采集装置一体化定位装置通过外壳13上设置的多个螺丝孔7和螺丝安装在UWB基站的下方，其中UWB天线用于接收标签发送的UWB信号，UWB通信单元将UWB天线接收的信号进行解调处理，再将处理后的数据传输到微处理器15中进行简单处理后，然后和摄像头1的数据一起打包通过网线电缆9传输到服务器；微处理器15接收温湿传感器11的数据进行分析，如果检测环境异常(如：高温，潮湿等环境)，控制报警器14发出警报提示；温湿度传感器11、报警器14、图像采集装置等的所有数据都传输到微处理器15处理，再将处理过的数据通过网线电缆9连接服务器上(主板6上的微处理器15在每一时刻可对UWB定位数据、摄像头1的数据、云台中电机旋转数据、温湿度传感器11的数据、报警器14和状态指示灯数据进行按顺序封装打包成一帧数据，然后通过网线线缆9转发到服务器的定位引擎)，服务器对数据进行分析处理，获得位置坐标和运动轨迹；该UWB基站和图像采集装置一体化定位装置通过电源线缆8外接有电源，通过网线电缆9从一体化装置中引出，可连接到服务器上，进行定位解算功能，服务器将处理后的数据传输到终端的应用平台上，便于管理者对定位人员进行智能高效的管理；所述图像采集装置通过云台与所述外壳13相连接，所述云台与所述微处理器15形成单向数据连接；图像采集装置位于UWB基站的下方云台上通过螺丝进行固定；微处理器15通过调节云台的位置角度变化，调节图像采集装置的位置角度；图像采集装置的线连接到微处理器15上对图像采集装置数据进行处理，融合其他数据一起打包；通过电脑输入指定命令通过网线接口调节云台中电机的转动，进而调节摄像头1的位置和角度，修正图像采集装置(摄像头1)因螺丝松动、震动等情况造成角度位置偏移，影响图像采集装置(摄像头1)检测行人定位的精度；所述云台包括水平旋转组件和上下旋转组件，所述水平旋转组件与所述上下旋转组件相连接，且所述水平旋转组件与所述外壳13相连接，所述上下旋转组件与所述图像采集装置相连接；所述水平旋转组件包括水平旋转电机4和水平旋转电机丝杆，所述水平旋转电机4通过水平旋转电机丝杆连接所述上下旋转组件；所述上下旋转组件包括上下旋转电机3和上下旋转电机丝杆，所述上下旋转电机3通过上下旋转电机丝杆与所述图像采集装置相连接；水平旋转组件和上下旋转组件共同组成可旋转云台，其中上下旋转电机3调节摄像头的俯仰角，水平旋转电机4在外壳13处，控制摄像机头的方位角，上下旋转电机3和水平旋转电机4均通过引线连在主板6的固定接口上；所述图像采集装置包括摄像头1和支架，所述摄像头1通过支架与所述上下旋转电机丝杆相连接；摄像头1的线连接到微处理器15上对摄像头1的数据进行处理，融合其他数据一起打包；所述摄像头1的外缘沿圆周方向设有若干个LED灯2；LED2的作用是给摄像头1在摄像头1的内部进行补光；LED灯2的引线连接到主板6上，在不同环境下，通过摄像头检测到的光线可判断外界环境亮暗，将环境信息发送到主板6上的微处理器15上，微处理会对LED灯2的亮度进行调节，使摄像头1持续处于一个最佳状态，提升摄像头1的对行人检测和定位的精准度；所述微处理器15与服务器形成数据通信连接，所述服务器上设有定位引擎用于分析定位数据，并获得坐标和运动轨迹；所述服务器与终端应用平台形成数据连接；所述外壳13上设有防水接口8；所述外壳13上还设有状态指示灯12，用于显示不同工作状态。状态指示灯12在外壳13上镶嵌，其引线连接到主板6的固定接口，主板6上微处理器15可对的该数据进行处理，对不同工作状态指示灯显示不同颜色(如：启动没有检测到定位目标为蓝灯；有定位目标无发计算出定位数据为黄色灯；警报异常红灯闪烁等)。

具体应用场景为人员的高精度定位，流程如图3，首先在同一时刻该设备对佩戴标签的人员进行高精度定位操作，通过设备的UWB天线及通信单元5解析出定位标签的定位数据，以及摄像头1对人进行检测定位，将拍摄每帧的图片解析成数据流；以及温湿度传感器11的检测环境数据；微处理器15将接收到的这些数据信息分析处理后进行打包成一帧数据，通过网线线缆9将数据传输服务器的定位引擎上，定位引擎将数据解压为四类，配置信息、UWB定位信息、图像信息、环境信息等，然后分别送到不同解算方法之中；最后将解算的信息融合打包发送到终端应用平台上，实施显示定位人员的位置信息，并可以进行相关的管理操作。

在本实施中，在平行一维定位环境下，通过采用UWB天线接收定位标签的定位信息和摄像头1进行视觉定位，可进行UWB定位和视觉进行融合定位，准确解析出一维环境下的人员高精度定位；具体场景(如：变电站)如图4所示，在复杂场景下，通过分区域一维定位融合定位，解决二维定位不准的问题；在道路两端，布设该UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，利用两套UWB和图像采集装置一体化定位装置，便可以利用定位引擎一同解算出道路上每一个携带标签行人的准确位置坐标和运动轨迹，并将这些数据上传到终端的应用平台，便于对定位人员有效管理。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，包括外壳，其特征在于，还包括UWB天线、UWB通信单元、图像采集模块、微处理器、主板、温湿度传感器和报警器，所述微处理器和主板设在所述外壳内，所述微处理器设在所述主板上且与所述主板相连接；所述UWB天线与UWB通信单元连接在一起，UWB天线设在所述外壳外，用于接收定位标签的信号；所述UWB通信单元用于处理UWB天线接收的定位信号，且所述UWB天线和所述UWB通信单元均与微处理器形成单向数据连接；所述图像采集模块设在所述外壳外的一端，且与所述主板相连接；所述温湿度传感器和报警器均设在所述外壳上，且所述温湿度传感器和报警器均与所述微处理器形成单向数据连接。

2.根据权利要求1所述的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，其特征在于，所述图像采集装置通过云台与所述外壳相连接，所述云台与所述微处理器形成单向数据连接。

3.根据权利要求2所述的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，其特征在于，所述云台包括水平旋转组件和上下旋转组件，所述水平旋转组件与所述上下旋转组件相连接，且所述水平旋转组件与所述外壳相连接，所述上下旋转组件与所述图像采集装置相连接。

4.根据权利要求3所述的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，其特征在于，所述水平旋转组件包括水平旋转电机和水平旋转电机丝杆，所述水平旋转电机通过水平旋转电机丝杆连接所述上下旋转组件。

5.根据权利要求4所述的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，其特征在于，所述上下旋转组件包括上下旋转电机和上下旋转电机丝杆，所述上下旋转电机通过上下旋转电机丝杆与所述图像采集装置相连接。

6.根据权利要求5所述的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，其特征在于，所述图像采集装置包括摄像头和支架，所述摄像头通过支架与所述上下旋转电机丝杆相连接。

7.根据权利要求6所述的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，其特征在于，所述摄像头的外缘沿圆周方向设有若干个LED灯。

8.根据权利要求7所述的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，其特征在于，所述微处理器与服务器形成数据通信连接，所述服务器上设有定位引擎用于分析定位数据，并获得坐标和运动轨迹。

9.根据权利要求8所述的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，其特征在于，所述服务器与终端应用平台形成数据连接。

10.根据权利要求9所述的UWB基站和图像采集装置一体化定位装置，其特征在于，所述外壳上设有防水接口；所述外壳上还设有状态指示灯，用于显示不同工作状态。