一种基于UWB的TOF定位装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于UWB的TOF定位装置，包括箱体、安装座和时间同步交换机，所述箱体的一侧设有UWB天线模块，且UWB天线模块通过导线连接有主控芯片，所述主控芯片通过导线连接有连接有以太网模块，且以太网模块位于箱体的另一侧，所述主控芯片的下方设有电源模块，且电源模块和箱体的底部内壁相连接，所述以太网模块包括无线发送装置，且以太网模块通过无线发送装置连接有时间同步交换机和定位锚节点，且定位锚节点通过导线和时间同步交换机连接，所述时间同步交换机通过导线连接有上位机，所述箱体的下方设有第二固定管。本实用新型专利技术的结构简单，便于移动，抗干扰能力强，且提高了在受限空间条件下的定位精度。

TOF positioning device based on UWB

The utility model discloses a positioning device of TOF based on UWB, which comprises a box body, a mounting seat and a time synchronization switch, UWB antenna module with one side of the box body, and a UWB antenna module connected to a main control chip, the main control chip is connected by a wire connection with Ethernet module, Ethernet and other side in the module, power supply module is arranged below the main control chip, and connected to the bottom of the inner wall of the power module and the box, and the Ethernet module includes a wireless transmission device, and Ethernet module through the wireless transmitting device is connected with a time synchronization switch and anchor node, and the node location and time synchronization switch connected by wires and the time synchronization switch is connected with the host computer through the wire, the lower part of the box body are provided with second fixed tube. The utility model has the advantages of simple structure, convenient movement and strong anti-interference ability, and improves the positioning accuracy under the condition of limited space.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及TOF定位装置
，尤其涉及一种基于UWB的TOF定位装置。
技术介绍
超宽带(UWB，UltraWideBand)通信最早来自于上世纪90年代美国国防部的正式术语，主要是用来统一描述脉冲超宽带传输信息的无线电技术。其占用带宽极大，具有传输速率高、系统容量大、成本低等特点，且功率谱密度极低，能与现有通信系统共存，因此成为解决热点地区高速接入需求与紧张的频谱资源之间矛盾的有效方案。超宽带技术无需载波调制以及窄脉冲的特点决定了UWB通信具有设备简单，穿透能力强，时间分辨率强，抗多径能力强的优势，因此定位精度极高。IEEE802.15.4a标准是IEEE提出的第一个精确测距定位的无线物理层标准。其中给出了UWB室内定位的信道完整模型，给出了九种信道实例。标准中给定的通信协议也是UWB定位所需要遵循的标准。正是由于UWB通信技术具有系统功耗低、脉冲发射功耗低、抗多径衰落和抗井下干扰能力强、系统结构简单且组网容易、以及容易实现多功能一体化，非常适合井下通信、监控和定位系统逐渐融为一体的趋势。TOF测距通过无线信号的传播时间来测量节点间的距离，其是以多径到达时延估计理论为基础的，最能体现出UWB信号时间分辨率高的特点。电磁波是TOF测距中使用的能量波，测距原理是：发送节点发送信号，当接收节点接收到该信号后，将包含时间参数等相关数据信息回发给发送节点。TOF测距时间可以由下式描述TOF=TOT-TxD-RxD-TAT-L-R2]]>其中，TOT为能量波传播往返的时间；TXD为接收延迟时间；RxD为发送延迟时间；TAT为接收节点收到发送节点信号与回发信号之间的周转时间，为远距离补偿时间；L为近距离补偿时间。通过TOF测量时间和电磁波传播速度就可以计算出TOF测量距离值：Dis＝TOF×c其中，Dis为测量距离值；c为电磁波在空气中的传播速度，通常取3×108m/s。在TOF测距时，发送节点A向接收节点B发送一个数据包，当B节点接收到数据包时，会自动发送一个确认来响应这个数据包。执行过程如图3所示。TOF测距方法有两个关键的约束：一是发送设备和接收设备必须时钟同步；二是接收设备提供信号的传输时间的长短。为了实现时钟同步，TOF测距方法通常采用时钟偏移量来解决时钟同步问题。但是由于TOF测距方法的时间依赖于本地和远程节点，测距精度容易受到节点中时钟偏移量的影响。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于UWB的TOF定位装置。为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种基于UWB的TOF定位装置，包括箱体、安装座和时间同步交换机，所述箱体的一侧设有UWB天线模块，且UWB天线模块通过导线连接有主控芯片，所述主控芯片通过导线连接有连接有以太网模块，且以太网模块位于箱体的另一侧，所述主控芯片的下方设有电源模块，且电源模块和箱体的底部内壁相连接，所述以太网模块包括无线发送装置，且以太网模块通过无线发送装置连接有时间同步交换机和定位锚节点，且定位锚节点通过导线和时间同步交换机连接，所述时间同步交换机通过导线连接有上位机，所述箱体的下方设有第二固定管，且第二固定管的一侧设有螺杆，且螺杆的一端设有第二齿轮，所述第二固定管的顶部设有调节套，且调节套上连接有第一固定管，所述第一固定管的底部延伸至第二固定管的内部，所述第一固定管上设有第一齿轮，且第一齿轮和第二齿轮相配合，所述第一固定管和箱体的底部连接，所述第二固定管的底部设有安装座，且安装座的底部四角均设有固定杆，所述固定杆的底部转动连接有滑轮。优选的，所述第二固定管上设有圆孔，且圆孔和螺杆相配合，所述螺杆的一端延伸至第二固定管内。优选的，所述电源模块通过导线分别与以太网模块、主控芯片和UWB天线模块连接。优选的，所述主控芯片为STM32F103主控芯片。本技术中，通过UWB天线模块，可以对定位锚节点发出的电磁波进行接收，用于测量距离，通过主控芯片，可以在短时间内对定位数据和时间通过数据进行处理，运算速度快，极大的节省了时间，通过螺杆上的第二齿轮和第一固定管上的第一齿轮，便于调节箱体的位置，对定位锚节点发出的电磁波进行接收，减少电磁波损失，通过固定杆底部的滑轮，便于该定位装置的移动，且大大节省了人们的体力消耗，本技术的结构简单，便于移动，抗干扰能力强，且提高了在受限空间条件下的定位精度。附图说明图1为本技术提出的一种基于UWB的TOF定位装置的结构示意图；图2为本技术提出的一种基于UWB的TOF定位装置的系统框图；图3为现有的TOF测量节点距离的示意图。图中：1箱体、2以太网模块、3第二固定管、4螺杆、5安装座、6滑轮、7固定杆、8第一齿轮、9第一固定管、10电源模块、11UWB天线模块、12主控芯片、13时间同步交换机、14定位锚节点、15上位机。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1-2，一种基于UWB的TOF定位装置，包括箱体1、安装座5和时间同步交换机13，箱体1的一侧设有UWB天线模块11，且UWB天线模块11通过导线连接有主控芯片12，主控芯片12通过导线连接有连接有以太网模块2，且以太网模块2位于箱体1的另一侧，主控芯片12的下方设有电源模块10，且电源模块10和箱体1的底部内壁相连接，以太网模块2包括无线发送装置，且以太网模块2通过无线发送装置连接有时间同步交换机13和定位锚节点14，且定位锚节点14通过导线和时间同步交换机13连接，时间同步交换机13通过导线连接有上位机15，箱体1的下方设有第二固定管3，且第二固定管3的一侧设有螺杆4，且螺杆4的一端设有第二齿轮，第二固定管3的顶部设有调节套，且调节套上连接有第一固定管9，第一固定管9的底部延伸至第二固定管3的内部，第一固定管9上设有第一齿轮8，且第一齿轮8和第二齿轮相配合，第一固定管9和箱体1的底部连接，第二固定管3的底部设有安装座5，且安装座5的底部四角均设有固定杆7，固定杆7的底部转动连接有滑轮6，本技术中，通过UWB天线模块11，可以对定位锚节点14发出的电磁波进行接收，用于测量距离，通过主控芯片12，可以在短时间内对定位数据和时间通过数据进行处理，运算速度快，极大的节省了时间，通过螺杆4上的第二齿轮和第一固定管9上的第一齿轮8，便于调节箱体1的位置，对定位锚节点14发出的电磁波进行接收，减少电磁波损失，通过固定杆7底部的滑轮6，便于该定位装置的移动，且大大节省了人们的体力消耗，本技术的结构简单，便于移动，抗干扰能力强，且提高了在受限空间条件下的定位精度。本技术中，第二固定管3上设有圆孔，且圆孔和螺杆4相配合，螺杆4的一端延伸至第二固定管3内，电源模块10通过导线分别与以太网模块2、主控芯片12和UWB天线模块11连接，主控芯片12为STM32F103主控芯片，本技术中，通过UWB天线模块11，可以对定位锚节点14发出的电磁波进行接收，用于测量距离，通过主控芯片12，可以在短时间内对定位数据和时间通过数据进行处理，运算速度快，极大的节省了时间，通过螺杆4上的第二齿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于UWB的TOF定位装置，包括箱体(1)、安装座(5)和时间同步交换机(13)，其特征在于，所述箱体(1)的一侧设有UWB天线模块(11)，且UWB天线模块(11)通过导线连接有主控芯片(12)，所述主控芯片(12)通过导线连接有连接有以太网模块(2)，且以太网模块(2)位于箱体(1)的另一侧，所述主控芯片(12)的下方设有电源模块(10)，且电源模块(10)和箱体(1)的底部内壁相连接，所述以太网模块(2)包括无线发送装置，且以太网模块(2)通过无线发送装置连接有时间同步交换机(13)和定位锚节点(14)，且定位锚节点(14)通过导线和时间同步交换机(13)连接，所述时间同步交换机(13)通过导线连接有上位机(15)，所述箱体(1)的下方设有第二固定管(3)，且第二固定管(3)的一侧设有螺杆(4)，且螺杆(4)的一端设有第二齿轮，所述第二固定管(3)的顶部设有调节套，且调节套上连接有第一固定管(9)，所述第一固定管(9)的底部延伸至第二固定管(3)的内部，所述第一固定管(9)上设有第一齿轮(8)，且第一齿轮(8)和第二齿轮相配合，所述第一固定管(9)和箱体(1)的底部连接，所述第二固定管(3)的底部设有安装座(5)，且安装座(5)的底部四角均设有固定杆(7)，所述固定杆(7)的底部转动连接有滑轮(6)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB的TOF定位装置，包括箱体(1)、安装座(5)和时间同步交换机(13)，其特征在于，所述箱体(1)的一侧设有UWB天线模块(11)，且UWB天线模块(11)通过导线连接有主控芯片(12)，所述主控芯片(12)通过导线连接有连接有以太网模块(2)，且以太网模块(2)位于箱体(1)的另一侧，所述主控芯片(12)的下方设有电源模块(10)，且电源模块(10)和箱体(1)的底部内壁相连接，所述以太网模块(2)包括无线发送装置，且以太网模块(2)通过无线发送装置连接有时间同步交换机(13)和定位锚节点(14)，且定位锚节点(14)通过导线和时间同步交换机(13)连接，所述时间同步交换机(13)通过导线连接有上位机(15)，所述箱体(1)的下方设有第二固定管(3)，且第二固定管(3)的一侧设有螺杆(4)，且螺杆(4)的一端设有第二齿轮，所述第二固定管(3)的顶部设有调节套，且调...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔欣，
申请(专利权)人：巢湖学院，
类型：新型
国别省市：安徽;34