一种基于UWB技术的医患看护系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于UWB技术的医患看护系统，包括三合一基站和看护模块，所述三合一基站、看护模块分别设置有一UWB定位模块、LTE Cat4定位模块和WIFI模组；所述三合一基站的UWB定位模块内设置有三个UWB天线，分别为两个单接收的UWB天线和一个收发一体的UWB天线，所述三合一基站用于对看护模块的定位和信号传输，使用UWB定位技术的智慧看护系统，在房间和院区内部署UWB定位基站，为病人/老人佩戴手环型定位标签，医护人员佩戴工牌型定位标签，即可实时获取人员精确位置数据。即可实时获取人员精确位置数据。即可实时获取人员精确位置数据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB技术的医患看护系统


[0001]本技术涉及看护系统领域，更具体地，涉及一种基于UWB技术的医患看护系统。

技术介绍

[0002]医院、养老院这类应用场景属于重点看护类型，医院病人和养老院老年人，生活自理能力较差，遇到危急情况难以实现自救或对外求救，其安全问题给管理人员带来一定的难度。管理人员需要时刻知道他们的活动区域和生命体征状态，若出现不慎跌落，或者独自离开，能及时告警并准确定位，以便及时响应救援，为他们的生命健康安全和日常生活提供有力保障。
[0003]UWB室内定位具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此，超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本技术实施例的目的在于提供一种基于UWB技术的医患看护系统，该使用UWB定位技术的智慧看护系统，在房间和院区内部署UWB定位基站，为病人/老人佩戴手环型定位标签，医护人员佩戴工牌型定位标签，即可实时获取人员精确位置数据。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于UWB技术的医患看护系统，包括三合一基站和看护模块，所述三合一基站、看护模块分别设置有一UWB定位模块、LTE Cat4定位模块和WIFI模组；所述三合一基站的UWB定位模块内设置有三个UWB天线，分别为两个单接收的UWB天线和一个收发一体的UWB天线，所述三合一基站用于对看护模块的定位和信号传输。
[0007]作为本技术进一步的方案，所述看护模块包括胸牌、腕表、工卡、急救设备、标签、手环中的任一种。
[0008]作为本技术进一步的方案，所述看护模块设置有图像传感器、语音播报传感器、血压传感器、心率传感器、报警器、计步器、速度传感器。
[0009]作为本技术进一步的方案，所述看护模块的UWB定位模块至少内置一个收发一体的UWB天线。
[0010]作为本技术进一步的方案，所述LTECat4定位模块和WIFI模组用来传输数据，其中包括图像数据、语音数据、心率数据、血压检测数据和运动传感器数据。
[0011]作为本技术进一步的方案，两个单接收的UWB天线和一个收发一体的UWB天线相互间隔不超过2cm。
[0012]本技术具有以下有益效果：该使用UWB定位技术的智慧看护系统，在房间和院区内部署UWB定位基站，为病人/老人佩戴手环型定位标签，医护人员佩戴工牌型定位标签，
即可实时获取人员精确位置数据。
[0013]在UWB基站的覆盖范围内，首先是UWB定位保证定位的准确性，在UWB基站覆盖范围之外采用LTE Cat4和WIFI混合定位，LTE Cat4的公网覆盖范围很广，是对UWB定位的补充。WIFI可以实现图像和影音实时传输。
[0014]为更清楚地阐述本技术的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本技术进行详细说明。
附图说明
[0015]图1为本技术提供的看护模块结构示意图。
[0016]图2为本技术提供的三合一基站中三个UWB天线结构示意图。
[0017]图3为本技术提供的提供的三合一基站数据传输流程图。
[0018]图4为本技术提供的看护实施例。
[0019]图5为本技术提供的具体的实施方式示意图。
[0020]图6为本技术提供的双向测距这种方案原理图。
[0021]图7为本技术提到的PDOA定位算法涉及的原理图。
[0022]图8是本技术提到的PDOA定位公式中的相位差Δφ和角度θ的图形表示示意图。
具体实施方式
[0023]下面将结合附图和有关知识对本技术作出进一步的说明，进行清楚、完整地描述，显然，所描述的应用仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0024]参照图1所示，一种基于UWB技术的医患看护系统，包括三合一基站1和看护模块2，三合一基站1、看护模块2分别设置有一UWB定位模块3、LTE Cat4定位模块4和WIFI模组5；三合一基站1的UWB定位模块3内设置有三个UWB天线，分别为两个单接收的UWB天线和一个收发一体的UWB天线，三合一基站1用于对看护模块2的定位和信号传输；
[0025]本技术的工作原理为：三合一基站1采用4G的LTE Cat4模组、WIFI模组和UWB定位模块，UWB混合定位传输的形式，达到精确的同时并保证绝对的稳定性和可靠性；每个基站内置三个UWB天线(第一个为收发一体，第二个为单接收，第三个也为单接收)，利用PDOA和TOF算法可以实现单UWB天线的胸牌，腕表，工卡，急救设备标签的三维定位。
[0026]以下对本技术中提到的PDOA和TOF算法进行解释，具体如下：
[0027]TOF算法具体为：TOF(Time of Flight)/TOA(Time of Arrival)：
[0028]通过记录测距消息的收发时间戳来计算无线信号从发送设备到接收设备的传播时间，乘以光速然后得到设备间的距离。
[0029]根据测距消息的传输方式不同可分为单向测距和双向测距：
[0030]单向测距中测距消息仅单向传播，为获得设备间的飞行时间需要双方设备保持精确的时钟同步，系统实现复杂度和成本较高。
[0031]双向测距中测距消息双向传播，对双方设备的时钟同步没有要求，系统实现复杂度和成本很低，本技术采用双向测距这种方案，原理图如图6所示。
[0032]PDOA定位算法具体为：
[0033]PDOA(Phase Difference of Arrival到达相位差)的定位算法：
[0034]通过计算信号到达不同位置接收天线的相位差值来计算信号的接收方向从而确定其相对于自身的朝向(比如一个基站上有3根天线)：
[0035][0036]其中，Δφ为相位差为已知，是根据两个天线接收到的信号距离差转换为相位差计算出来的。d为两个天线之间的距离为已知，θ为标签到达基站天线之间的角度(标签相当于无限远，这个θ角度为标签和两个天线之间法线(类似于中垂线)之间的夹角。如果基站上有两个天线只能算出二维平面的方位角，如果有三个天线可以根据第1天线和第2天线还有第2天线和第3天线两两间的相位差推算出三维空间的方位角和俯仰角，如图7所示。
[0037]参照图7所示当基站上有3根天线，每根天线之间的距离d要小于λ/2(半波长)。波长公式C＝λ*f(对于band9频率为7.972Ghz代入计算，得到λ为40mm，那么天线之间的距离不大于半波长20mm)。
[0038]在本技术中，LTE Cat4定位模块和WIFI模组用来传输数据比如图像，语音，心率，血压检测，运动传感器。在UWB基站的覆盖范围内，首先是UWB定位保证定位的准确性，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技术的医患看护系统，其特征在于，包括三合一基站和看护模块，所述三合一基站、看护模块分别设置有一UWB定位模块、LTE Cat4定位模块和WIFI模组；所述三合一基站的UWB定位模块内设置有三个UWB天线，分别为两个单接收的UWB天线和一个收发一体的UWB天线，所述三合一基站用于对看护模块的定位和信号传输。2.如权利要求1所述的一种基于UWB技术的医患看护系统，其特征在于，所述看护模块包括胸牌、腕表、工卡、急救设备、标签、手环中的任一种。3.如权利要求2所述的一种基于UWB技术的医患看护系统，其特征在于，所述看护模块设置有图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢明，潘亮，张文利，
申请(专利权)人：长沙驰芯半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：