RU207947U1 - WIRELESS RADIO INFORMATION BEACON - Google Patents

WIRELESS RADIO INFORMATION BEACON Download PDF

Info

Publication number
RU207947U1
RU207947U1 RU2021126408U RU2021126408U RU207947U1 RU 207947 U1 RU207947 U1 RU 207947U1 RU 2021126408 U RU2021126408 U RU 2021126408U RU 2021126408 U RU2021126408 U RU 2021126408U RU 207947 U1 RU207947 U1 RU 207947U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transceiver
microcontroller
environmental parameters
uwb
tof sensor
Prior art date
Application number
RU2021126408U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Витальевич Нагорский
Сергей Васильевич Шероколава
Юрий Александрович Галкин
Дмитрий Юрьевич Саяпин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "КОНЦЕРН ГУДВИН (ГУДВИН ЕВРОПА)" (ООО "КОНЦЕРН ГУДВИН (ГУДВИН ЕВРОПА)")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "КОНЦЕРН ГУДВИН (ГУДВИН ЕВРОПА)" (ООО "КОНЦЕРН ГУДВИН (ГУДВИН ЕВРОПА)") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "КОНЦЕРН ГУДВИН (ГУДВИН ЕВРОПА)" (ООО "КОНЦЕРН ГУДВИН (ГУДВИН ЕВРОПА)")
Priority to RU2021126408U priority Critical patent/RU207947U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU207947U1 publication Critical patent/RU207947U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/76Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0284Relative positioning
    • G01S5/0289Relative positioning of multiple transceivers, e.g. in ad hoc networks
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/12Alarms for ensuring the safety of persons responsive to undesired emission of substances, e.g. pollution alarms
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02Services making use of location information
    • H04W4/025Services making use of location information using location based information parameters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области устройств радиосвязи и предназначена для применения в системах мониторинга местоположения абонентов, в основном мониторинга персонала на промышленных предприятиях с повышенной вероятностью загрязнения воздуха, в офисных зданиях с контролем пожаробезопасности, а также на предприятиях где необходим контроль других параметров окружающей среды. Технический результат заключается в повышении длительности срока автономной работы устройства за счет снижения суммарного энергопотребления устройства. Беспроводной радиоинформационный маяк содержит корпус 1. Внутри корпуса 1 расположен микроконтроллер 2, блок 3 измерения параметров окружающей среды, приемопередатчик 4 стандарта BLE, приемопередатчик 5 стандарта UWB и ToF сенсор 6. К микроконтроллеру подсоединен беспроводной источник 7 питания. Микроконтроллер 2 двусторонне соединен с блоком 3 измерения параметров окружающей среды, приемопередатчиком 4 стандарта BLE, приемопередатчиком 5 стандарта UWB и ToF сенсором б. Микроконтроллер 2 обеспечивает включение/выключение приемопередатчика 5 стандарта UWB и блока 3 измерения параметров окружающей среды при поступлении соответствующего сигнала от ToF сенсора 6. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the field of radio communication devices and is intended for use in monitoring systems for the location of subscribers, mainly monitoring personnel at industrial enterprises with an increased likelihood of air pollution, in office buildings with fire safety control, as well as at enterprises where control of other environmental parameters is required. The technical result consists in increasing the duration of the autonomous operation of the device by reducing the total power consumption of the device. The wireless radio information beacon contains a housing 1. Inside the housing 1 there is a microcontroller 2, a block 3 for measuring environmental parameters, a BLE transceiver 4, a UWB transceiver 5 and a ToF sensor 6. A wireless power supply 7 is connected to the microcontroller. Microcontroller 2 is bilaterally connected to block 3 for measuring environmental parameters, transceiver 4 of BLE standard, transceiver 5 of UWB standard and ToF sensor b. Microcontroller 2 provides switching on / off of the UWB standard transceiver 5 and block 3 for measuring environmental parameters when the corresponding signal from the ToF sensor 6 is received. f-ly, 1 dwg

Description

Полезная модель относится к области устройств радиосвязи и предназначена для применения в системах мониторинга местоположения абонентов, в основном мониторинга персонала на промышленных предприятиях с повышенной вероятностью загрязнения воздуха, в офисных зданиях с контролем пожаробезопасности, а также на предприятиях где необходим контроль других параметров окружающей среды.The utility model relates to the field of radio communication devices and is intended for use in monitoring systems for the location of subscribers, mainly personnel monitoring at industrial enterprises with an increased likelihood of air pollution, in office buildings with fire safety control, as well as at enterprises where control of other environmental parameters is required.

Из существующего уровня техники известен беспроводной радиомаяк, содержащий корпус, внутри которого расположены соединенные между собой устройство обработки команд и хранения данных, приемопередатчик стандарта BLE, блок измерения параметров окружающей среды, беспроводной источник питания (см., напр., RU2738467 опубл. 14.12.2020). Радиомаяк передает находящемуся в его зоне видимости отслеживаемому объекту по радиоинтерфейсу BLE свой номер, а отслеживаемый объект измеряет уровень принимаемого сигнала, который показывает на сколько удален объект от видимого им маяка. В последующем отслеживаемый объект передает на сервер системы мониторинга собранную от нескольких видимых им радиомаяков информацию и, поскольку их координаты известны, то по ним вычисляется местоположение данного объекта. Беспроводной источник питания постоянно поставляет электрическую энергию на приемопередатчик стандарта BLE до тех пор, пока его заряд не станет равен нулю. Поскольку стандартом для электромагнитных волн, генерируемых приемопередатчиком, является Bluetooth Low Energy, то потребляемая мощность батарейного блока в единицу времени мала, что обеспечивает длительную работу радиомаяка (от 2 до 5 лет в зависимости от емкости источника питания).A wireless radio beacon is known from the state of the art, which contains a housing, inside of which there are interconnected command processing and data storage devices, a BLE transceiver, a unit for measuring environmental parameters, a wireless power supply (see, for example, RU2738467 publ. 12/14/2020 ). The radio beacon transmits its number to the tracked object in its visibility range via the BLE radio interface, and the tracked object measures the received signal level, which shows how far the object is from the visible beacon. Subsequently, the tracked object transmits to the monitoring system server the information collected from several visible radio beacons and, since their coordinates are known, the location of this object is calculated from them. The wireless power supply continuously supplies electrical power to the BLE transceiver until it reaches zero charge. Since the standard for electromagnetic waves generated by the transceiver is Bluetooth Low Energy, the power consumption of the battery pack per unit of time is low, which ensures long-term operation of the radio beacon (from 2 to 5 years depending on the capacity of the power source).

Недостатком известного решения является низкая точность определения местоположения отслеживаемого объекта (ошибка может достигать до 10 м). Приемопередатчик стандарта Blue Tooth Low Energy (BLE), применяемый в известном решении для определения местоположения, обеспечивает передачу радиосигналов в пределах достаточно узкой полосы частот, что не позволяет достичь более точного определения местоположения.The disadvantage of the known solution is the low accuracy of determining the location of the tracked object (the error can reach up to 10 m). The Blue Tooth Low Energy (BLE) transceiver used in the prior art positioning solution transmits radio signals within a sufficiently narrow frequency band that a more accurate positioning is not achieved.

Пропускную способность канала радиотехнической системы определяет ширина полосы частот. За счет увеличения полосы частот можно достичь большей точности в определении местоположения. Одним из таких способов увеличить емкость информационного канала с целью повышения скорости передачи данных в радиолокационных системах является технология, использующая сверхширокополосные сигналы - радиостандарт UWB (Ultra-Wide Band). Технология UWB позволяет реализовать определение местоположения с точностью до 10 - 100 см на расстоянии до 50 м между радиоприемником и радиоответчиком, не требует прямой видимости и не чувствительна к электромагнитным помехам.The bandwidth of the radio engineering system is determined by the bandwidth. By increasing the bandwidth, you can achieve better positioning accuracy. One of these ways to increase the capacity of the information channel in order to increase the data transfer rate in radar systems is a technology that uses ultra-wideband signals - the UWB (Ultra-Wide Band) radio standard. UWB technology allows realizing positioning with an accuracy of 10 - 100 cm at a distance of up to 50 m between the radio receiver and the radio answering machine, does not require line of sight and is not sensitive to electromagnetic interference.

Из существующего уровня техники известен радиомаяк локальной системы позиционирования, работающий по технологии сверхширокополосной связи UWB и содержащий корпус, внутри которого расположены соединенные между собой устройство обработки команд и хранения данных с беспроводным источником питания и приемопередатчик стандарта UWB (см., напр., RU2734099, опубл. 13.10.2020). Питание радиомаяк получает от аккумулятора. Благодаря использованию в радиомаяке приемопередатчика стандарта UWB существенно повышается точность определения расстояния до отслеживаемого объекта, однако в отличие от приемопередатчиков BlueTooth Low Energy сверхширокополосный приемопередатчик является энергозатратным элементом, что существенно сокращает время работы маяка от беспроводного источника питания до нескольких часов или дней и требует либо частой его замены, либо подключения к постоянному источнику питания. При этом подключение радиомаяков локальной системы позиционирования к постоянным источникам питания не целесообразно, поскольку требует от предприятия дополнительных затрат на монтаж электропроводки, что в свою очередь не позволит при необходимости свободно изменять место расположения радиомаяков в дальнейшем.From the existing prior art, a local positioning system radio beacon is known, which operates using the UWB technology and contains a housing containing a connected command processing and data storage device with a wireless power supply and a UWB standard transceiver (see, for example, RU2734099, publ. . 13.10.2020). The radio beacon is powered by a battery. Due to the use of the UWB standard transceiver in the radio beacon, the accuracy of determining the distance to the tracked object is significantly increased, however, unlike the BlueTooth Low Energy transceivers, the ultra-wideband transceiver is an energy-consuming element, which significantly reduces the operating time of the beacon from a wireless power source to several hours or days and requires either frequent replacement, or connecting to a permanent power source. At the same time, connecting the radio beacons of the local positioning system to permanent power sources is not advisable, since it requires additional costs from the enterprise for the installation of electrical wiring, which in turn will not allow, if necessary, to freely change the location of the radio beacons in the future.

Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание точного и надежного радиоинформационного маяка, работающего от автономного источника питания с функцией информирования отслеживающего объекта о состоянии окружающей среды и передачей ему точной информации о его местоположении.The technical problem to be solved by the claimed utility model is the creation of an accurate and reliable radio information beacon operating from an autonomous power source with the function of informing the tracking object about the state of the environment and transmitting accurate information about its location to it.

Поставленная задача в предложенном техническом решении решается за счет того, что беспроводной радиоинформационный маяк, содержащий корпус, внутри которого расположены соединенные между собой устройство обработки команд и хранения данных с беспроводным источником питания, приемопередатчик стандарта BLE и блок измерения параметров окружающей среды, согласно техническому решению, дополнительно снабжен приемопередатчиком стандарта UWB и ToF сенсором, при этом в качестве устройства обработки команд и хранения данных использован микроконтроллер, который двусторонне соединен с блоком измерения параметров окружающей среды, приемопередатчиком стандарта UWB, ToF сенсором и приемопередатчиком стандарта BLE, причем микроконтроллер выполнен обеспечивающим включение/выключение приемопередатчика стандарта UWB и блока измерения параметров окружающей среды при поступлении соответствующего сигнала от ToF сенсора.The problem posed in the proposed technical solution is solved due to the fact that a wireless radio information beacon containing a housing, inside which are interconnected command processing and data storage device with a wireless power supply, a BLE standard transceiver and a unit for measuring environmental parameters, according to the technical solution, additionally equipped with a UWB standard transceiver and a ToF sensor, while a microcontroller is used as a command processing and data storage device, which is bilaterally connected to the environmental parameters measurement unit, a UWB standard transceiver, a ToF sensor and a BLE standard transceiver, and the microcontroller is made to enable on / off switching a transceiver of the UWB standard and a unit for measuring environmental parameters when the corresponding signal is received from the ToF sensor.

Приемопередатчик стандарта BLE может быть снабжен антенной решеткой, работающей по технологии AoD.The BLE transceiver can be equipped with an AoD antenna array.

Техническим результатом, достигаемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение длительного срока автономной работы устройства между заменами/подзарядкой беспроводного источника питания за счет снижения суммарного энергопотребления устройства.The technical result achieved by the above set of features is to ensure a long battery life of the device between replacements / recharging of the wireless power source by reducing the total power consumption of the device.

Причинно-следственная связь указанных признаков с заявленным техническим результатом раскрывается далее по тексту описания.The causal relationship of these features with the claimed technical result is disclosed below in the text of the description.

Сущность заявленного технического решения поясняется чертежом, не охватывающим и, тем более, не ограничивающим объем притязаний по данному решению, а лишь являющимся иллюстрирующим материалом частного случая его выполнения, на котором изображена структурная схема устройства беспроводного радиоинформационного маяка (фиг. 1).The essence of the claimed technical solution is illustrated by a drawing that does not cover and, moreover, does not limit the scope of claims for this solution, but only illustrates a particular case of its implementation, which shows a structural diagram of a wireless radio information beacon device (Fig. 1).

Беспроводной радиоинформационный маяк содержит корпус 1. Внутри корпуса 1 расположен микроконтроллер 2, блок 3 измерения параметров окружающей среды, приемопередатчик 4 стандарта BLE, приемопередатчик 5 стандарта UWB и ToF сенсор 6. К микроконтроллеру подсоединен беспроводной источник 7 питания. Микроконтроллер 2 двусторонне соединен с блоком 3 измерения параметров окружающей среды, приемопередатчиком 4 стандарта BLE, приемопередатчиком 5 стандарта UWB и ToF сенсором 6. Микроконтроллер 2 выполнен с обеспечением включения/выключения приемопередатчика 5 стандарта UWB и блока 3 измерения параметров окружающей среды при поступлении соответствующего сигнала от ToF сенсора 6.The wireless radio information beacon contains a housing 1. Inside the housing 1 there is a microcontroller 2, a block 3 for measuring environmental parameters, a BLE transceiver 4, a UWB transceiver 5 and a ToF sensor 6. A wireless power supply 7 is connected to the microcontroller. Microcontroller 2 is bilaterally connected to block 3 for measuring environmental parameters, transceiver 4 of BLE standard, transceiver 5 of UWB standard and ToF sensor 6. Microcontroller 2 is made to enable / disable transceiver 5 of UWB standard and block 3 for measuring environmental parameters upon receipt of a corresponding signal from ToF sensor 6.

Беспроводной радиоинформационный маяк работает следующим образом.Wireless radio information beacon works as follows.

Перед началом работы устройство конфигурируется по приемопередатчику 4, работающему по радиоинтерфейсу стандарта BLE, при помощи вспомогательной программы-конфигуратора, установленной на смартфоне. В процессе конфигурирования беспроводному радиоинформационному маяку присваивается его уникальный номер, служащий для его идентификации в сети при передаче данных. Также в память устройства заносятся его точные координаты.Before starting work, the device is configured by transceiver 4, operating over the radio interface of the BLE standard, using the configurator utility installed on the smartphone. During the configuration process, the wireless radio information beacon is assigned its unique number, which serves to identify it in the network during data transmission. Also, its exact coordinates are recorded in the device's memory.

Во время отсутствия в зоне ответственности объекта - радиоответчика радиоинформационный маяк работает в режиме ожидания. Питание подается микроконтроллером 2 только на ToF сенсор 6, который предназначен для определения появления движущегося объекта в зоне ответственности беспроводного радиоинформационного маяка, и приемопередатчик стандарта BLE 4, вещающий с увеличенной периодичностью. Остальные элементы - блок 3 измерения параметров окружающей среды и приемопередатчик 5 стандарта UWB отключены.During the absence in the area of responsibility of the object - the radio responder, the radio information beacon operates in standby mode. Power is supplied by the microcontroller 2 only to the ToF sensor 6, which is designed to detect the appearance of a moving object in the area of responsibility of the wireless radio information beacon, and the BLE 4 standard transceiver, broadcasting with increased frequency. The rest of the elements - block 3 for measuring environmental parameters and transceiver 5 of the UWB standard are disabled.

ToF сенсор 6 является представителем нового типа датчиков, разработанных компанией ST Microelectronics и способных получать высокоточную трехмерную картинку на расстояниях до 5 метров. Его принцип работы основан на отслеживании расстояния между двумя объектами на основе постоянной скорости света. ToF сенсор 6 излучает массив света, образованного инфракрасными лучами, и отслеживает каждый импульс в отдельности для создания карты глубины пространства. Эти карты могут обновляться с высокой частотой зондирования, что позволяет осуществлять 3D-отслеживание. Таким образом, с помощью ToF сенсора 6 происходит точное трехмерное отслеживание в реальном времени. При этом ToF сенсор 6 использует намного меньше по сравнению с другими датчиками движения ресурсов микроконтроллера 2 для выполнения своих функций, поэтому потребление энергии на его обслуживание минимально как в активном режиме, так и в режиме ожидания, что играет существенную роль для снижения энергопотребления устройства и обеспечения длительного срока его работы между заменами/подзарядкой беспроводного источника питания.ToF sensor 6 is a representative of a new type of sensors developed by ST Microelectronics and capable of obtaining high-precision three-dimensional images at distances of up to 5 meters. Its principle of operation is based on tracking the distance between two objects based on a constant speed of light. The ToF sensor 6 emits an array of infrared light and tracks each pulse individually to create a depth map. These maps can be updated at high sensing rates, allowing 3D tracking. Thus, with the help of the ToF sensor 6, accurate three-dimensional tracking in real time takes place. At the same time, the ToF sensor 6 uses much less resources of the microcontroller 2 compared to other motion sensors to perform its functions, therefore, the energy consumption for its maintenance is minimal both in active mode and in standby mode, which plays a significant role in reducing the power consumption of the device and ensuring long life between replacements / recharging of the wireless power supply.

В качестве устройства обработки команд и хранения данных в заявляемом устройстве выбран микроконтроллер - специальная микросхема, предназначенная для управления электронными компонентами устройства. Такой выбор обоснован тем, что он, в отличие от микропроцессора, имеет минимальное количество инструкций для перемещения данных между процессором и памятью, имеющей отдельные модули для хранения программ и данных, и меньшее количество аппаратного обеспечения, за счет чего характеризуется малой вычислительной мощностью, достаточной для управления работой элементов беспроводного радиоинформационного маяка, что снижает удельное энергопотребление, как в режиме ожидания, так и в активном режиме, влияя тем самым на длительность работы устройства между подзарядками/заменами беспроводного источника питания. Предпочтительно использовать в качестве микропроцессора Cortex-LO. Данный микропроцессор обладает очень низким энергопотреблением, доступен при заказе, имеет низкую стоимость и стандартные средства разработки.As a device for processing commands and storing data in the claimed device, a microcontroller is chosen - a special microcircuit designed to control the electronic components of the device. This choice is justified by the fact that, unlike a microprocessor, it has a minimum number of instructions for moving data between the processor and memory, which has separate modules for storing programs and data, and a smaller amount of hardware, due to which it is characterized by low computing power sufficient for control of the operation of the elements of the wireless radio information beacon, which reduces the specific power consumption, both in standby and active modes, thereby affecting the duration of the device operation between recharges / replacements of the wireless power supply. Preferably used as a Cortex-LO microprocessor. This microprocessor has very low power consumption, is available upon ordering, low cost and standard development tools.

Абонентский радиответчик, приняв BLE сигнал от радиоинформационного маяка, проверяет его на наличие в маяке приемопередатчика стандарта UWB и, в случае его присутствия, выдает запрос на точное измерение расстояния при помощи UWB сигнала.The subscriber radio answering machine, having received the BLE signal from the radio information beacon, checks it for the presence of a UWB standard transceiver in the beacon and, if present, issues a request for an accurate distance measurement using the UWB signal.

Данный запрос будет выполнен радиоинформационным маяком при появлении отслеживаемого объекта в зоне действия ToF сенсора 6, последний фиксирует изменение скорости света, производимого излучаемыми им инфракрасными лучами, и подает сигнал в микроконтроллер 2, свидетельствующий о появлении объекта в зоне видимости. Микроконтроллер 2 дает команду на включение приемопередатчику 5 стандарта UWB и блоку 3 измерения параметров окружающей среды.This request will be executed by a radio information beacon when a tracked object appears in the coverage area of ToF sensor 6, the latter detects the change in the speed of light produced by the infrared rays emitted by it, and sends a signal to microcontroller 2, indicating the appearance of an object in the visibility zone. Microcontroller 2 gives a command to turn on the UWB transceiver 5 and block 3 for measuring environmental parameters.

В свою очередь приемопередатчик 5 стандарта UWB генерирует и излучает короткие импульсы специальной формы, подобранной так, чтобы равномерно распределить всю энергию импульса по заданному достаточно широкому участку спектра (приблизительно от 3 ГГц до 10 ГГц). Данные, в свою очередь, кодируются полярностью и взаимным расположением импульсов. В результате, обладая достаточно высокой суммарной передаваемой в эфир мощностью и, следовательно, значительным расстоянием уверенного приема, UWB сигнал в каждой конкретной точке спектра (т.е. на каждой конкретной лицензируемой полосе частот) не превышает крайне низкого, во много раз меньше, чем у NB-сигналов, значения. По временному интервалу возвратившейся волны приемопередатчик 5 стандарта UWB вычисляет расстояние до объекта и передает полученные данные в микроконтроллер 2.In turn, the transceiver 5 of the UWB standard generates and emits short pulses of a special shape, selected so as to evenly distribute all the pulse energy over a given sufficiently wide spectrum region (approximately from 3 GHz to 10 GHz). The data, in turn, is encoded by the polarity and relative position of the pulses. As a result, having a sufficiently high total power transmitted over the air and, therefore, a significant distance of reliable reception, the UWB signal at each specific point of the spectrum (i.e., at each specific licensed frequency band) does not exceed extremely low, many times less than NB signals, meanings. Based on the time interval of the returned wave, the UWB transceiver 5 calculates the distance to the object and transmits the received data to the microcontroller 2.

Приемопередатчик 4 стандарта BLE работает по стандарту версии 5.1. Он генерирует радиосигнал и периодически через заранее заданный промежуток времени передает его в эфир. В предпочтительном варианте выполнения радиосигнал передается в эфир посредством установленной на приемопередатчике 4 стандарта BLE антенной решетки, работающей по технологии AoD (Angle of Departure (AoD) для определения направления (угла) излучения маяка абонентским радиоответчиком. Угол вылета радиосигнала вычисляется как угловой фазовый сдвиг, возникающий между антеннами при передаче радиочастотных сигналов. Данные вычислений угла передаются микроконтроллеру 2.BLE transceiver 4 operates on version 5.1. It generates a radio signal and periodically broadcasts it over the air at a predetermined time interval. In a preferred embodiment, the radio signal is transmitted over the air by means of an antenna array installed on the BLE transceiver 4, operating according to the Angle of Departure (AoD) technology to determine the direction (angle) of the beacon emission by the subscriber radio. between antennas when transmitting RF signals Angle calculation data is transmitted to microcontroller 2.

Блок 3 измерения параметров окружающей среды оснащен датчиками ее измерения. Набор этих датчиков зависит от требований предприятия, на котором производится мониторинг персонала. В число их могут входить следующие датчики: датчик температуры (для отслеживания пожароопасной ситуации), датчик влажности, датчик давления, датчик звука, датчик света, датчик магнитного поля, датчик вибрации, газоанализатор и др. При поступлении от микропроцессора 2 команды на включение датчики блока 3 измерения параметров окружающей среды вычисляют соответствующие параметры и передают данные в микроконтроллер 2.Unit 3 for measuring environmental parameters is equipped with sensors for measuring it. The set of these sensors depends on the requirements of the enterprise where the personnel are monitored. They may include the following sensors: a temperature sensor (to track a fire hazard), a humidity sensor, a pressure sensor, a sound sensor, a light sensor, a magnetic field sensor, a vibration sensor, a gas analyzer, etc. 3 measurements of environmental parameters calculate the corresponding parameters and transmit the data to the microcontroller 2.

Микроконтроллер 2, получив данные от всех элементов, вычисляет расстояние до объекта, геометрию расположения объекта относительно габаритов помещения и его координаты. Далее пакет данных, включающий параметры окружающей среды, координаты объекта и уникальный номер беспроводного радиоинформационного маяка передаются из микроконтроллера 2 в приемопередатчик 5 стандарта UWB, откуда посредством сверхширокополосной технологии передаются отслеживаемому объекту на радиоответчик.Microcontroller 2, having received data from all elements, calculates the distance to the object, the geometry of the location of the object relative to the dimensions of the room and its coordinates. Further, a data packet including environmental parameters, object coordinates and a unique number of a wireless radio information beacon is transmitted from the microcontroller 2 to the UWB transceiver 5, from where it is transmitted to the tracked object to the radio responder by means of ultra-wideband technology.

В момент удаления из зоны ответственности объекта - радиоответчика ToF сенсор 6 передает соответствующий сигнал микроконтроллеру 2, который в свою очередь выключает блок 3 измерения параметров окружающей среды и приемопередатчик 5 стандарта UWB, переводя устройство в режим ожидания.At the moment of removal from the area of responsibility of the object - the radio responder ToF, the sensor 6 transmits the corresponding signal to the microcontroller 2, which in turn turns off the unit 3 for measuring the environmental parameters and the transceiver 5 of the UWB standard, putting the device into standby mode.

Таким образом, при реализации заявляемого технического решения может быть создано применяемое в системах мониторинга местоположения абонентов точное и надежное радиоинформационное устройство, длительно работающее в автономном режиме, обеспечивающее информирование отслеживаемого объекта о состоянии окружающей среды и передачу ему точной информации о его местоположении.Thus, when implementing the proposed technical solution, an accurate and reliable radio information device used in monitoring systems for the location of subscribers can be created, operating in an autonomous mode for a long time, providing information to the monitored object about the state of the environment and transmitting accurate information about its location to it.

Claims (2)

1. Беспроводной радиоинформационный маяк, содержащий корпус, внутри которого расположены соединенные между собой устройство обработки команд и хранения данных с беспроводным источником питания, приемопередатчик стандарта BLE и блок измерения параметров окружающей среды, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен приемопередатчиком стандарта UWB и ToF сенсором, при этом в качестве устройства обработки команд и хранения данных использован микроконтроллер, который двусторонне соединен с блоком измерения параметров окружающей среды, приемопередатчиком стандарта UWB, ToF сенсором и приемопередатчиком стандарта BLE, причем микроконтроллер выполнен обеспечивающим включение/выключение приемопередатчика стандарта UWB и блока измерения параметров окружающей среды при поступлении соответствующего сигнала от ToF сенсора.1. A wireless radio information beacon containing a housing, inside of which there are interconnected command processing and data storage devices with a wireless power supply, a BLE transceiver and an environmental measurement unit, characterized in that it is additionally equipped with a UWB transceiver and a ToF sensor, At the same time, a microcontroller is used as a command processing and data storage device, which is bilaterally connected to the unit for measuring environmental parameters, a UWB standard transceiver, a ToF sensor and a BLE standard transceiver, and the microcontroller is designed to enable / disable the UWB standard transceiver and the environmental parameters measurement unit when the corresponding signal is received from the ToF sensor. 2. Беспроводной радиоинформационный маяк по п. 1, отличающийся тем, что приемопередатчик стандарта BLE снабжен антенной решеткой, работающей по технологии AoD.2. Wireless radio information beacon according to claim 1, characterized in that the BLE transceiver is equipped with an antenna array using AoD technology.
RU2021126408U 2021-09-07 2021-09-07 WIRELESS RADIO INFORMATION BEACON RU207947U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021126408U RU207947U1 (en) 2021-09-07 2021-09-07 WIRELESS RADIO INFORMATION BEACON

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021126408U RU207947U1 (en) 2021-09-07 2021-09-07 WIRELESS RADIO INFORMATION BEACON

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU207947U1 true RU207947U1 (en) 2021-11-25

Family

ID=78719675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021126408U RU207947U1 (en) 2021-09-07 2021-09-07 WIRELESS RADIO INFORMATION BEACON

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU207947U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU197118U1 (en) * 2019-11-20 2020-04-01 Закрытое акционерное общество "КРОК инкорпорейтед" HELMET RADIO MODULE
RU2734099C1 (en) * 2019-09-02 2020-10-13 Общество с ограниченной ответственностью "ТрансИнжКом" Apparatus and system for monitoring objects
US20200349831A1 (en) * 2018-05-30 2020-11-05 Amotech Co., Ltd. Method for providing low-power iot communication-based geo-fence service on basis of context awareness information of position tracking device
WO2021108752A1 (en) * 2019-11-27 2021-06-03 Schlage Lock Company Llc Ultra-wideband technologies for seamless access control
EP3832347A1 (en) * 2019-12-06 2021-06-09 Nxp B.V. Uwb ranging device, personal communications device incorporating such a device, and methods of operating the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200349831A1 (en) * 2018-05-30 2020-11-05 Amotech Co., Ltd. Method for providing low-power iot communication-based geo-fence service on basis of context awareness information of position tracking device
RU2734099C1 (en) * 2019-09-02 2020-10-13 Общество с ограниченной ответственностью "ТрансИнжКом" Apparatus and system for monitoring objects
RU197118U1 (en) * 2019-11-20 2020-04-01 Закрытое акционерное общество "КРОК инкорпорейтед" HELMET RADIO MODULE
WO2021108752A1 (en) * 2019-11-27 2021-06-03 Schlage Lock Company Llc Ultra-wideband technologies for seamless access control
EP3832347A1 (en) * 2019-12-06 2021-06-09 Nxp B.V. Uwb ranging device, personal communications device incorporating such a device, and methods of operating the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jerzy Kolakowski и др., UWB/BLE Tracking System for Elderly People Monitoring, Sensors 20(6):1574, 12.03.2020. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107255794B (en) UWB-based positioning device and railway station child positioning method
JP6940214B2 (en) Positioning system
CN102033222B (en) Large-scale multiple-object ultrasonic tracking and locating system and method
CA2784389C (en) Location detection in a wireless network
US8242958B2 (en) System and method for positioning using signal transmit power and signal receive packet error ratio
CN108112070B (en) Time synchronization method in UWB (ultra wide band) unidirectional positioning system
CN102638763B (en) Underground electromagnetic-wave ultrasound united positioning system and method
US20080157970A1 (en) Coarse and fine location for tagged items
CN102721944B (en) Distance-constraint-based electromagnetic and ultrasound wave combined positioning method for downholes
AU2005325688A1 (en) RFID reader management system and method
CN211528715U (en) Landmine identification and detection system
CN111970644A (en) Bluetooth beacon base station, base station group and transceiving network for mine positioning system
KR20060111167A (en) Positioning deduction method
Din et al. Indoor positioning: technology comparison analysis
CN211765598U (en) Tracking system based on subway train accurate positioning
CN202870292U (en) Distance-constraint-based electromagnetic and ultrasound wave combined positioning system for down holes
CN202583451U (en) Downhole electromagnetic wave ultrasound union positioning system
KR100752580B1 (en) Method of estimating location
RU207947U1 (en) WIRELESS RADIO INFORMATION BEACON
CN112890781A (en) Dynamic positioning real-time supervision system for personnel in underground closed construction site of urban rail
CN110824422A (en) High-precision indoor positioning device positioning method
CN201897636U (en) Large-scope multiple target ultrasonic tracking and positioning system
CN107094290B (en) Wireless indoor positioning system and positioning method based on self-extinguishing type super-regenerative receiver
CN110231627A (en) Service robot operating path calculation method based on visible light-seeking
KR20190096543A (en) Location Tracking Device For Energy-saving