一种支持区域拓展的超宽带定位模块的制作方法

本实用新型涉及室内定位领域；具体的说是一种支持区域拓展的超宽带的定位模块。

背景技术：

超宽带技术是一种以极低功率在短距离内高速传输数据的无线通信技术，超宽带技术具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势。由于超宽带信号具有超宽频带的特性，超宽带信号的距离分辨能力可达到厘米级，这是其它窄带系统不能达到的。超宽带信号可以轻松穿透常见障碍物的阻隔，并能准确测距定位，因此可以用来构建具有较强通信和测距定位功能的无线定位系统。超宽带技术的这些优势使其非常适合应支持定位领域。

目前超宽带定位系统一般由位置和频率固定的4个基站以及一个或多个标签组成。但这种应用方式也有缺点，由于超宽带的通信距离有限，4个基站只能覆盖的区域有限，如果需要定位的区域过大，则定位的效果及明显下降。

技术实现要素：

本实用新型为了克服现有超宽带定位硬件的不足，提出了一种结构紧凑、方便部署、通用性强的支持区域拓展的超宽带定位模块，以期能方便的进行定位区域的扩展，从而能实现多区域内移动标签的精准定位。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型一种支持区域拓展的超宽带定位模块的特点是应用于由n个定位单元构成的室内定位环境中，任意第i个定位单元中设置有工作在同一频率上的1个主基站和3个基站；设置任意相邻两个定位单元中的主基站的工作频率分别为f1和f2，且每个主基站和基站上均设置有基站模式的超宽带定位模块，n个主基站分别通过485总线与上位机相连；

在所述室内定位环境中设置有m个标签，任意第j个标签的工作频率与所处的定位单元中主基站的工作频率相同，且每个标签上设置有标签模式的超宽带定位模块；

所述超宽带定位模块包括：跳频控制微处理器、超宽带定位一体化芯片、485电平转换芯片、电源芯片和充电管理芯片；

所述跳频控制微处理器的PA4引脚、PA5引脚、PA6引脚和PA7引脚分别与超宽带定位一体化芯片的SPI_CSn引脚、SPI_CLK引脚、SPI_MISO引脚、SPI_MOSI引脚相连，分别用于第i个定位单元中任意一个标签上的跳频控制微处理器获取与3个基站之间的测距信息和室内定位环境中任意一个基站上的跳频控制微处理器与任意一个标签之间的测距信息；

所述第i个定位单元中任意一个标签上的跳频控制微处理器将与3个基站之间的测距信息传输到主基站上的跳频控制微处理器中；

所述跳频控制微处理器的PC10引脚、PC11引脚、PC12引脚与485电平转换芯片的DI 引脚、RO引脚、RE引脚相连，用于将第i个定位单元中主基站上的跳频控制微处理器中的测距信息通过串口输出TTL电平，并由所述485电平转换芯片转换为485电平，从而通过485 转USB的线传输给上位机；

所述电源芯片与跳频控制微处理器、超宽带一体化芯片、485电平转换芯片和充电管理芯片相连，用于供电；

本实用新型所述的一种支持区域拓展的超宽带定位模块的特点也在于：所述跳频控制微处理器的型号为STM32f103；所述超宽带一体化芯片的型号为DW1000；所述485电平转换芯片的型号为MAX3485；所述电源芯片的型号为RT9193；所述充电管理芯片的型号为 BQ24092DGQ。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型将现有的超宽带定位的模块进行改进，引入了一种支持区域拓展的超宽带定位模块，能很好的解决大区域的定位精度问题，并采用标签切换工作频率和相邻定位单元工作在不同频率相结合的方法，拓展了定位的区域，提高了多区域定位的精度，最终实现了区域拓展的超宽带定位。

附图说明

图1是本实用新型模块的硬件架构图；

图2是本实用新型模块的电路示意图；

图3是本实用新型模块标签模式下的工作流程图；

图4是本实用新型模块跳频实现多个区域拓展的超宽带定位系统图；

图中标号：1、跳频控制微处理器；2、超宽带一体化芯片；3、485电平转换芯片；4、支持区域拓展的超宽带定位模块(基站)；5、频率为f1的定位单元；6、频率为f2的定位单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

本实施例中，一种支持区域拓展的超宽带定位模块是应用于由n个定位单元构成的室内定位环境中，任意第i个定位单元中设置有工作在同一频率上的1个主基站和3个基站；设置任意相邻两个定位单元中的主基站的工作频率分别为f1和f2，且每个主基站和基站上均设置有基站模式的超宽带定位模块，如图4所示，在由f1和f2两个频率的定位单元再加上若干个标签构成了多个区域拓展的超宽带定位系统，n个主基站分别通过485总线与上位机相连，每个主基站通过485总线将数据发送到上位机，上位机进行数据的解析和计算；

在室内定位环境中设置有m个标签，任意第j个标签的工作频率与所处的定位单元中主基站的工作频率相同，且每个标签上设置有标签模式的超宽带定位模块，如图3所示，初始化标签的频率之后，在基站中的标签与基站通信时，标签会判断接收到的测距信息的数量，若测距信息的数量小于3时，标签就会切换到另外一个频率接收测距信息，直到接收到的测距信息的数量大于等于3，才会将测距信息发送给主基站。同时需要注意的是定位单元之间的距离需要通过实验来确定，需要达到的效果是没有定位区域的盲区；

如图1所示，超宽带定位模块包括：跳频控制微处理器、超宽带定位一体化芯片、485电平转换芯片、电源芯片和充电管理芯片；本实施例中，跳频控制微处理器的型号为STM32f103；超宽带一体化芯片的型号为DW1000；485电平转换芯片的型号为MAX3485；电源芯片的型号为RT9193；充电管理芯片的型号为BQ24092DGQ。

如图2所示，跳频控制微处理器的PA4引脚、PA5引脚、PA6引脚和PA7引脚分别与超宽带定位一体化芯片的SPI_CSn引脚、SPI_CLK引脚、SPI_MISO引脚、SPI_MOSI引脚相连，分别用于第i个定位单元中任意一个标签上的跳频控制微处理器获取与3个基站之间的测距信息和室内定位环境中任意一个基站上的跳频控制微处理器与任意一个标签之间的测距信息；

第i个定位单元中任意一个标签上的跳频控制微处理器将与3个基站之间的测距信息传输到主基站上的跳频控制微处理器中，主基站上的跳频控制微处理器再将数据进行处理加上定位单元的标号通过485总线发送出去；

如图2所示，跳频控制微处理器的PC10引脚、PC11引脚、PC12引脚与485电平转换芯片的DI引脚、RO引脚、RE引脚相连，用于将第i个定位单元中主基站上的跳频控制微处理器中的测距信息通过串口输出TTL电平，并由485电平转换芯片转换为485电平，从而通过485转USB的线传输给上位机，上位机收到数据之后，对数据进行解析，包括判断标签所在单元和计算标签所在定位单元的具体位置；

电源芯片与跳频控制微处理器、超宽带一体化芯片、485电平转换芯片和充电管理芯片相连，用于供电。