一种基于UWB的高精度无线定位及智能环境感知系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于UWB的高精度无线定位及智能环境感知系统，其感知层、服务层和展现层，感知层设有无线定位设备，无线定位设备包括UWB控制器，所述UWB控制器连接有功率放大电路和底噪放大电路，无线定位设备进行UWB、Wi

【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB的高精度无线定位及智能环境感知系统


[0001]本专利技术涉及物联网领域，尤其是一种基于UWB的高精度无线定位及智能环境感知系统。

技术介绍

[0002]物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
[0003]随着物联网的发展，物联网距离人们的视野越来越近，但是现有的物联网技术存在以下技术缺陷，由于物联网设备的安装位置不固定，因此导致在使用一段时间后出现部分产品电量不足的情况，而分散的设备对于维护极为不便。同时，由于部分设备的状态不稳定，例如人员携带的设备，有时处于静止状态有时处于活动状态，因此定位并不准确。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于UWB的高精度无线定位及智能环境感知系统，其不但能够解决电量不足的问题，同时定位更加准确。
[0005]一种基于UWB的高精度无线定位及智能环境感知系统，包括感知层、服务层和展现层，所述感知层包括智能感知设备和无线定位设备，所述智能感知设备和无线定位设备与服务层连接，将检测的数据与定位信息发送至服务层，所述展现层与服务层连接，智能感知设备与无线定位设备连接，所述无线定位设备包括UWB控制器，所述UWB控制器连接有功率放大电路和底噪放大电路，无线定位设备进行UWB、Wi
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Fi信号发送时启用功率放大电路，在信号接收时启用底噪放大电路。
[0006]进一步地，所述无线定位设备发送定位标签后，依据基站返回的数据信息确认通信信号的强度，根据信号强度调整发送定位标签的发射功率。
[0007]进一步地，所述智能感知设备集成温度、湿度、光感、磁场、加速度传感器。
[0008]进一步地，所述智能感知设备包括上壳体和下壳体形成的空腔，下壳体设有卡座，空腔内设有电路板，上壳体对应电路板处设有导光柱。
[0009]进一步地，所述无线定位设备包括设有两个定位频率，动态定位频率和静态定位频率，无线定位设备依据加速度传感器的数据选择动态定位频率和静态定位频率。
[0010]进一步地，所述无线定位设备设有太阳能电池。
[0011]采用本专利技术的技术方案，具有以下技术效果：
[0012]由于UWB中设置功率放大电路和底噪放大电路，并在不同的时间进行切换，使得发送的信号更加稳定，定位信息传和数据信息输更加准确。
[0013]对于起着信号传输功能的无线定位起着接受信号和发送信号的作用，因此其电量的消耗在终端设备中是比较大的，也是比较重要的。本申请采用自适应UWB发射功率技术，当定位标签发送一次定位请求后会立即接收到定位基站的返回信息，定位标签可在接收基站返回过程中读取与各基站的通信信号强度，根据信号强度的大小定位标签可调整自身的发射功率，既能满足定位通信要求又减少了设备实际工作中的耗电量。
[0014]本申请采用智能定位频率切换技术，根据应用场景需要可以对定位标签设置两个定位频率，其中一个为动态模式下定位频率，另一个为静态模式下定位频率，通过集成的加速度传感器可检测出设备当前处于哪种模式并立即切换至对应模式下的定位采样频率，既能保证活动状态下的定位轨迹完整性，又能在静止状态下减少定位频率从而减少设备的电量消耗。
[0015]本申请的方案采用嵌入式低功耗技术，基于无线射频低功耗底层通讯驱动、信号强度自适应增益以及智能调度间隔式休眠等嵌入式程序。当硬件处于待机模式时，CPU等相关元器件处于深度休眠状态，仅保留等定时或外部触发唤醒机制，从而大幅度降低设备在待机模式下的电量消耗。
附图说明
[0016]图1为实施例一的结构示意图。
[0017]图2为智能感知设备结构上示意图。
[0018]图3为无线定位设备功能接口示意图。
[0019]图4为功率放大电路原理图。
[0020]图5为底噪放大电路原理图。
[0021]感知层1、服务层2、展现层3、上壳体111、下壳体112、卡座113、电路板114、导光柱115。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]一种基于UWB的高精度无线定位及智能环境感知系统，包括感知层1、服务层2和展现层3，所述智能感知设备和无线定位设备与服务层连接，将检测的数据与定位信息发送至服务层，所述展现层2与服务层3连接。
[0024]感知层负责获得最基本的原始位置信息、环境数据参数、生命指标数据，完成原始数据的设备端处理后通过UWB、WiFi、3G/4G/5G等通信方式上传至平台服务层。感知层1包括智能感知设备和无线定位设备，智能感知设备与无线定位设备连接，如图3所示，无线定位设备包括接收数据的以太网输入口和USB输入口，当然，实际输入接口可以不限于上述端口，还包括与服务处2连接的UWB控制器。由于项目中各类终端设备其无线收发芯片存在发射输功率输出上限，接收过程存在信号强度下限，为使终端设备通信范围覆盖更为广阔的空间，本方案采用在UWB无线收发芯片辅助电路设计中加入发射功率放大与接收底噪放大
的信号处理方式，功率放大电路的原理示意图如图4所示，底噪放大电路的原理示意图如图5所示。无线定位设备进行UWB、Wi
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Fi信号发送时，启用外部功率放大功能进行信号发射，在信号接收时启用底噪放大功能进行信号接收。
[0025]由于UWB中设置功率放大电路和底噪放大电路，并在不同的时间进行切换，使得发送的信号更加稳定，定位信息传和数据信息输更加准确。
[0026]无线定位设备发送定位标签后，依据基站返回的数据信息确认通信信号的强度，根据信号强度调整发送定位标签的发射功率。对于起着信号传输功能的无线定位起着接受信号和发送信号的作用，因此其电量的消耗在终端设备中是比较大的，也是比较重要的。无线定位设备在接收基站返回的通信信号强度后，调整发射功率。因此防止发送功率过大造成电量的损耗，从而使得无线定位设备使用更久，兼顾成本和功能实现，无线定位设备内部还设有太阳能电池，其在太阳能充足时使用太阳能电池，在太阳能不足时使用干电池，从而有效增加续航能力。
[0027]无线定位设备12包括设有两个定位频率，动态定位频率和静态定位频率，无线定位设备依据加速度传感器的数据选择动态定位频率和静态定位频率。无线定位设备设有动态定位频率和静态定位频率，根据不同情境进行频率的切换，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB的高精度无线定位及智能环境感知系统，其特征在于，包括感知层、服务层和展现层，所述感知层包括智能感知设备和无线定位设备，所述智能感知设备和无线定位设备与服务层连接，将检测的数据与定位信息发送至服务层，所述展现层与服务层连接，智能感知设备与无线定位设备连接，所述无线定位设备包括UWB控制器，所述UWB控制器连接有功率放大电路和底噪放大电路，无线定位设备进行UWB、Wi
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Fi信号发送时启用功率放大电路，在信号接收时启用底噪放大电路。2.根据权利要求1所述的基于UWB的高精度无线定位及智能环境感知系统，其特征在于，所述无线定位设备发送定位标签后，依据基站返回的数据信息确认通信信号的强度，根据信号强度调整发送定位标签的发射功率。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李漾，
申请(专利权)人：苏州轻松连科技有限公司，
类型：发明
国别省市：