一种可穿戴设备及定位系统的制作方法

本实用新型属于智能电子设备领域，尤其涉及一种可穿戴设备及定位系统。

背景技术：

位置服务又称定位服务，是一种利用移动设备的特点，运用各种定位技术获取使用者当前所在的地理位置数据，进而向用户提供以地理位置为基础的各种信息服务。目前，随着智能科技的飞速发展，位置作为智能信息的一个入口，位置服务越来越多的融入到我们生活的方方面面。

目前，位置服务主要包括卫星定位、可见光通信定位(简称VLC)和惯性导航定位。卫星定位的具有精度高、速度快的特点，但是由于卫星信号在室内衰减太大，使得GPS、北斗等卫星定位系统在室内环境无法使用。惯性导航定位是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，但是存在着定位误差随时间而增大，长期精度差。可见光通信是以可见光照明作为信息载体的新型无线光通信方式，主要利用半导体发光二极管所具有的高速响应特性，同时实现通信和照明的双重功能。基于VLC的LED可见光定位技术，借助无处不在的可见光照明，以一种信息容量大、部署灵活、维护方便、安全保密且价廉物美的照明技术，为无线大数据接入、无线导览，特别是对电磁辐射有严格限制的场所，提供一种灵活方便的室内定位解决方案，弥补现有的室内定位技术构成复杂、存在电磁污染和易受干扰等不足，解决室内“在哪里”、“去哪里”和“怎么去”的问题。

目前市场上现有可穿戴设备的定位方式单一，由于目前对位置服务越来越多的需求，应用位置服务的场景越来与复杂，只有单一定位方式的可穿戴设备的应用范围越来越受到限制，这给用户带来了不便。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了提高可穿戴设备的应用场景范围，本实用新型提供一种可穿戴设备及定位系统。

(二)技术方案

为了达到上述的目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种可穿戴设备，包括可穿戴设备本体和包覆所述可穿戴设备本体的壳体；可穿戴设备本体包括定位模块、传感器、第一通信模块和微处理器；所述定位模块、所述传感器和所述第一通信模块分别与所述微处理器连接；所述定位模块、所述传感器通过所述微处理器分别和所述第一通信模块连接；所述定位模块包括通过可见光信号进行室内定位的可见光定位系统、通过卫星信号进行室外定位的卫星定位系统和用于进行惯性导航定位的惯性导航系统；其中，当所述可穿戴设备位于室外时，所述微处理器通过所述卫星定位系统进行实时定位，当所述可穿戴设备处于室内时，所述微处理器通过所述可见光定位系统进行实时定位，在可见光定位系统和卫星定位系统异常时，所述微处理器通过惯性导航系统进行实时定位。

进一步的，所述可见光定位系统包括：用于对室内可见光进行光学处理的光学系统、用于将所述光学系统处理后的光信号转换为电信号的光电转换模块和用于对所述光电转换模块转换的电信号进行定位处理的定位装置；所述光学系统、所述光电转换模块和所述定位装置依次连接，所述定位装置连接所述微处理器。

进一步的，所述卫星定位系统为基于GPS和/或北斗定位的系统。

进一步的，所述惯性导航装置包括电子陀螺仪；所述电子陀螺仪实时测量所述可穿戴设备本体的姿态数据。

进一步的，所述可穿戴设备本体还包括电源系统，所述电源系统和所述微处理器相连接。

更进一步的，所述可穿戴设备本体还包括用于扩展数据的USB接口，所述USB接口连接所述微处理器；所述电源系统包括通过所述USB接口进行充电的充电电池。

进一步的，所述传感器模块包括用于实时测量人体体征数据的第一类传感器、用于测量人体血糖浓度和血氧浓度的第二类传感器、用于计量人体运动数据的第三类传感器、用于测量环境数据的第四类传感器；所述第一类传感器、所述第二类传感器、所述第三类传感器和第四类传感器分别与所述微处理器连接。

所述微处理器接收所述第三类传感器和所述电子陀螺仪检测的姿态数据后，可实现体感游戏控制。

进一步的，所述可穿戴设备还包括触摸显示屏和存储模块；所述触摸显示屏和所述存储模块分别和所述微处理器连接。

进一步的，所述壳体为头戴式帽子壳体、手表壳体、手环壳体、手链壳体、戒指壳体、项链壳体、眼镜壳体或耳机壳体。

一种定位系统，包括：后台服务器、多个所述的可穿戴设备；

所述后台服务器包括第二通信模块和处理器，所述第二通信模块和每一可穿戴设备的第一通信模块通信连接，所述后台服务器的处理器获取每一可穿戴设备的定位信息，所述每一可穿戴设备的定位信息包括：所述每一可穿戴设备主动推送的位置信息，或所述后台服务器的处理器对所述每一可穿戴设备进行定位的位置信息。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：

本实用新型包括：可穿戴设备本体和固定所述可穿戴设备的安装结构；可穿戴设备本体包括定位模块、传感器、通信模块和微处理器；定位模块、传感器和通信模块分别与微处理器连接；定位模块、传感器通过微处理器分别和通信模块连接；定位模块包括通过可见光信号进行室内定位的可见光定位系统、通过卫星信号进行室外定位的卫星定位系统和用于进行惯性导航定位的惯性导航系统。本实用新型将室内光定位、卫星定位及惯性导航定位融合到可穿戴设备中，在测量人体体征数据的同时实现了可穿戴设备在室外、室内有可见光环境下及室内无可见光三种情况下自由切换的定位，提供由全方位的定位服务，增强产品的受益对象和推广应用范围；

同时，采用主动定位及外部通信方式的结合，实现了可穿戴设备的被动定位，增强了可穿戴设备的应用场合。

附图说明

图1为为本实用新型实施例一种可穿戴设备的可穿戴设备本体的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一种可穿戴设备的结构示意图；

图3为图2中可见光定位系统的结构示意图；

图4为本实用新型定位系统的结构示意图。

【附图标记说明】

1：定位模块；2：传感器；3：第一通信模块；4：微处理器；5：存储模块；6：触摸显示屏；7：USB接口；8：电源系统；9：壳体；

11：卫星定位系统；12：可见光定位系统；13：电子陀螺仪；

21：第一类传感器；22：第二类传感器；23：第三类传感器；24：第四类传感器；

121：光学系统；122：光电转换模块；123：定位装置。

具体实施方式

为了更好地解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

实施例1

一种可穿戴设备，包括可穿戴设备本体和包覆所述可穿戴设备本体的壳体。如图1所示，可穿戴设备本体包括定位模块1、传感器2、第一通信模块3、和微处理器4；定位模块1、传感器2、和第一通信模块3分别与微处理器4连接；定位模块1和传感器2通过微处理器4分别与第一通信模块3连接。

本实用新型的可穿戴设备本体的定位模块1用于实现可穿戴设备本体的定位服务，传感器2用于采集人体相关的体征数据，第一通信模块3用于实现与其它通讯设备的连接。本实用新型的可穿戴设备本体在测量人体体征数据的同时可以提供定位服务。

实施例2

如图2所示，定位模块1包括通过可见光信号进行室内定位的可见光定位系统12、通过卫星信号进行室外定位的卫星定位系统11和用于进行惯性导航定位的惯性导航系统，本实施例中，惯性导航系统为电子陀螺仪13；其中，当可穿戴设备位于室外时，微处理器4通过卫星定位系统11进行实时定位，当可穿戴设备处于室内时，微处理器通过可见光定位系统12进行实时定位，在可见光定位系统和卫星定位系统异常时，微处理器4通过电子陀螺仪13进行实时定位。

本实施例的可穿戴设备实现了可穿戴设备在室外、室内有可见光环境下及室内无可见光三种情况下自由切换的定位，提供由全方位的定位服务。

实施例3

本实施例的可穿戴设备结构如图2所示，可穿戴设备包括穿戴设备本体和包覆可穿戴设备本体的壳体。可穿戴设备本体除了卫星定位系统11、可见光定位系统12和电子陀螺仪13外，包括用于实时测量人体体征数据的第一类传感器21、用于测量人体血糖浓度和血氧浓度的第二类传感器22、用于计量人体运动数据的第三类传感器23、第一通信模块3、存储模块5、触摸显示屏6、USB接口7和电源系统8。

第一类传感器21、第二类传感器22、第三类传感器23、第一通信模块3、存储模块5、触摸显示屏6、USB接口7和电源系统8分别与微处理器4连接。

本实用新型的卫星定位系统11基于GPS和/或北斗定位系统。

惯性导航系统为电子陀螺仪13；电子陀螺仪13实时测量可穿戴设备本体的姿态数据。

微处理器4通过接收第一类传感器21和第二类传感器22的数据，处理出体温、血压、心率、睡眠、血糖浓度和血氧浓度等数据，并在触摸显示屏6上显示处理后的数据。

微处理器4通过接收第四类传感器24数据，获取环境温度、空气湿度等数据，并在触摸显示屏6上显示获取的环境信息。微处理器4通过第一通信模块3数据交互得到的其它实时日常生活数据，完成提供生活提示、播放音乐和运行第三方共享软件等的操作。

微处理器4通过接收电子陀螺仪13传输的姿态数据并结合第三类传感器23传输的诸如步数、运动量等运动数据，借助于第一通信模块3的对外数据交互，进行体感游戏及体感操控制等。

用于扩展数据的USB接口7还可以为电源系统8的充电电池进行充电。电源系统8在微处理器4控制下对可穿戴设备的各个模块提供电源。

所述壳体9为头戴式帽子壳体、手表壳体、手环壳体、手链壳体、戒指壳体、项链壳体、眼镜壳体或耳机壳体。也就是说，本实施例中可将可穿戴便携式设备的各个电子部件集成在任一其他壳体内，实现定位功能。通常，可穿戴便携式设备可为具有室内室外定位功能的手环，或者戒指等。在实际应用中，还可以将可穿戴设备的各电子组件集成在眼睛或耳机的壳体内，实现实时的室内和室外定位。

特别说明的是，本实施例的壳体可为采用现有技术的方式封装的壳体，本实施例不对其限定，根据实际需要调整适用场景。

实施例4

如图3所示，可见光定位系统12包括：用于对室内可见光进行光学处理的光学系统121、用于将光学系统处理后的光信号转换为电信号的光电转换模块122和用于对光电转换模块转换的电信号进行定位处理的定位装置123；光学系统121、光电转换模块122和定位装置123依次连接，定位装置123连接微处理器4。

当可穿戴设备处于光定位环境时，光学系统121对光线进行聚焦、光圈、滤光等光学处理，使光电转换模块122能够接收到含有定位信息的光线；光电转换模块122将接收的光线进行光电转换，转换成电信号，并通过滤波、选频、放大等电路或算法处理，形成稳定的原始信号，送入定位装置123进行处理；定位装置123对光电转换模块122输出的原始信号进行幅度、频率、时间间隔测量，得到与光照强度相关的光强信号、频率、时间间隔、周期、延时等数据；按照定位信息的调制协议，对光电转换模块122输出的原始信号进行解调，解调出原始信号包含的IP地址、出厂信息、版本号等信息；定位装置123结合本地预存或微处理器4接收的位置基础信息，对检测的IP地址、出厂信息、版本号、光照强度、频率、时间间隔、周期、延时等数据进行数据融合运算，解算出可穿戴设备所在位置，并将位置数据发送到微处理器4，实现光定位。

实施例5

当可穿戴设备处于GPS或北斗卫星信号覆盖区域时，卫星定位系统11接收卫星信号并进行定位运算，解算出可穿戴设备所在位置，并将位置数据发送到微处理器4，实现卫星定位。

电子陀螺仪13实时测量可穿戴设备的三维加速度、角速度和姿态角姿态数据，并将姿态数据传输至微处理器4；当可穿戴设备无法收到定位光信号、GPS或北斗卫星信号时，微处理器4启动惯性导航模式，利用定位信号丢失前一刻的位置数据，结合电子陀螺仪13传输的姿态数据并进行惯性导航运算，处理出可穿戴设备当前的位置数据，实现惯性导航定位。

本实施例中，微处理器4调运其它模块的数据，控制其它模块的运行，监测其它模块的运行状态。

微处理器4包括主动定位和被动定位两项功能，通过接收可见光定位系统12、卫星定位系统11传输的位置数据和电子陀螺仪13传输的姿态数据进行主动定位，主动定位分三个级别：当能够接收到卫星信号时，以卫星定位系统11传输的位置数据为准，进行卫星定位；当接收不到卫星信号时，如果接收到光定位信号,以可见光定位系统12传输的位置数据为准，进行光定位；当只能接收到电子陀螺仪13传输的姿态数据时，进行惯性导航运算，处理出当前的位置数据，进行惯性导航定位。通过定位处理，处理出位置数据、里程和海拔高度等数据。

实施例6

第一通信模块3包括WIFI单元、蓝牙单元、射频通信单元、移动网络通信单位。第一通信模块3通过内置通信天线连接其它通信设备，其它通信设备包括手机、电脑、智能设备、机器人、网络节点、远程服务器等，微处理器4通过第一通信模块3与其它通信设备进行数据交互和数据共享。本实施例中，第一通信模块3与第二通信模块连接。

如图4所示的一种定位系统，包括：后台服务器、多个所述的可穿戴设备；定位系统的后台服务器为采集可穿戴设备位置信息的信息平台后台服务器，后台服务器包括第二通信模块和处理器，第二通信模块和每一定位装置的第一通信模块3通信连接，后台服务器的处理器获取每一可穿戴设备的定位信息，每一可穿戴设备的定位信息包括：每一可穿戴设备主动推送的位置信息，或后台服务器的处理器对所述每一可穿戴设备进行定位的位置信息。第二通信模块包括WIFI单元、蓝牙单元、射频通信单元、移动网络通信单位。

在具体实现过程中，定位系统的后台服务器可以实时获取每一可穿戴设备的定位信息，即每一个可穿戴设备的将自己的定位信息可实时推送给该后台服务器。

另外，本实施例中，后台服务器还可以对可穿戴设备进行定位，即实现可穿戴设备的被动定位，例如第二通信模块与第一通信模块3采用蓝牙通信方式连接时，后台服务器的处理器可通过蓝牙定位模块对可穿戴设备进行定位；

或者，第二通信模块与第一通信模块3采用WIFI通信方式连接时，后台服务器的处理器可对可穿戴设备进行定位。

或者，第二通信模块与第一通信模块3采用移动网络通信方式连接时，后台服务器的处理器也可对可穿戴设备进行定位。

可选地，在实际应用中，每一个可穿戴设备内部可设置有被动定位取消按钮，当用户使用可穿戴设备时，触发被动定位取消按钮，则可使得每一可穿戴设备在和任意后台服务器连接时，任意后台服务器均不能实现对该可穿戴设备的定位。

上述任意装置/单元或模块均是通过电子电路或器件的方式实现的，本实施例中的并不是程序代码实现的。

需要理解的是，以上对本实用新型的具体实施例进行的描述只是为了说明本实用新型的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，但本实用新型并不限于上述特定实施方式。凡是在本实用新型权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。