一种基于UWB和Lora技术的变电站人员定位终端装置的制作方法

本技术涉及人员定位终端装置，具体为一种基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置。

背景技术：

1、随着电力行业规模的不断扩大，变电站对安全管理的要求也越来越高。现阶段大多数变电站是通过在工作区间安装的摄像头来对人员进行实时定位和位置监测，这种通过摄像头的定位监测方式存在视觉死角，且只能单向监测，当面临突发事件时无法及时提醒站内工作人员进行处理。

2、为了补足变电站现有系统的薄弱环节，提高电力系统运行决策的及时性和准确性，提升电力系统的智能化水平和运行效率，需要更加优秀、可靠、方便、安全的变电站人员定位系统来实现对人员和物资的位置监测，以保证人员、物资的安全。目前主要从定位设备的定位精度、功耗与续航、部署难易程度以及能否满足需求等方面对变电站人员定位效果进行评估。

3、基于uwb的无线通信的定位技术是变电站人员定位系统的一个发展方向。与现有的基于摄像头监测定位的原理不同，基于uwb无线通信的定位技术主要是通过部署相关基站与人员标签进行通信定位，其原理如下:

4、首先通过标签与场所内各位置基站进行通信，解算标签与各基站的空间距离；然后根据标签与各基站的空间距离，通过对应算法解算出标签在空间内的相应位置；最后将解算出来的位置信息通过对应无线通信技术发送至基站，并由基站将相关信息传送至后台。

5、但目前将uwb无线通信的定位技术用于变电站人员定位系统中仍然存在不少的难关需要攻克。例如，uwb通信频率过高，单纯的uwb标签时刻使用uwb进行通信，标签续航时间不够，无法满足工作需求。单纯依靠uwb通信进行位置解算，不参考其他的定位信息进行修正，位置误差容易随着时间越变越大。仅依靠uwb，标签无法和除了基站以外的其他设备进行通信，无法满足各种智能化需求。

技术实现思路

1、本实用新型的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置。

2、第一方面，本实用新型实施例提供了一种基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置，所述终端装置分别目标基站和移动终端通信连接；包括：微控制单元、uwb模块、lora模块、mems惯导模块和蓝牙与rfid模块；其中，所述uwb模块、所述lora模块、所述mems惯导模块和所述蓝牙与rfid模块均与所述微控制单元连接；所述uwb模块，用于接收所述目标基站发送的基站信号，并将所述基站信号发送到所述微控制单元；所述mems惯导模块，用于获取所述终端装置的运动信息，并将所述运动信息发送到所述微控制单元；所述微控制单元，用于基于所述基站信号和所述运动信息进行位置解算，得到位置信息；所述lora模块，用于将所述位置信息通过lora射频发送到所述目标基站的射频网关；所述蓝牙与rfid模块，用于建立所述终端装置与所述移动终端之间的无线连接。

3、进一步地，所述uwb模块包括：uwb芯片、射频开关、陶瓷天线和uwb晶振；所述uwb芯片分别与所述射频开关和所述uwb晶振电连接；所述射频开关还与所述陶瓷天线连接；所述uwb芯片的wakeup引脚与所述微控制单元的io接口电连接。

4、进一步地，所述mems惯导模块通过串口与所述微控制单元通信连接。

5、进一步地，所述lora模块包括：lora芯片、lora射频开关、lora射频天线；所述lora芯片集成在所述微控制单元上，所述lora射频开关与所述微控制单元连接，所述lora射频天线与所述lora射频开关连接。

6、进一步地，所述蓝牙与rfid模块包括：蓝牙与rfid芯片、蓝牙晶振和rfid标签；所述蓝牙与rfid芯片通过蓝牙与所述移动终端通信连接。

7、进一步地，还包括电源模块和最小系统电路；所述电源模块分别与所述所述uwb模块、所述mems惯导模块、所述蓝牙与rfid模块和所述微控制单元电连接，用于为所述终端装置提供工作电压；所述最小系统电路与所述微控制单元连接，用于为所述微控制单元提供晶体振荡频率。

8、进一步地，所述电源模块包括：电池、充电芯片、无线充电电路、无线充电线圈、充电状态监测电路和降压稳压电路；其中，所述无线充电线圈通过所述无线充电电路与所述充电芯片连接；所述充电芯片分别与所述电池、所述充电状态监测电路和所述降压稳压电路连接；所述电池还与所述降压稳压电路连接；所述降压稳压电路的输出端分别与所述uwb模块、所述mems惯导模块、所述蓝牙与rfid模块和所述微控制单元电连接。

9、进一步地，所述降压稳压电路包括：ldo降压电路和buck降压电路。

10、进一步地，所述电池包括锂电池。

11、本实用新型提供了一种基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置，凭借uwb定位解算以及mems模块进行位置辅助修正能够实现变电站内厘米级的定位精度，并通过lora模块和蓝牙模块将位置信息传输给定位基站和用户移动终端，缓解了现有技术中单纯依靠uwb通信进行位置解算而不参考其他的定位信息进行修正的过程中，位置误差容易随着时间越变越大的技术问题。

技术特征：

1.一种基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置，其特征在于，所述终端装置分别目标基站和移动终端通信连接；包括：微控制单元、uwb模块、lora模块、mems惯导模块和蓝牙与rfid模块；其中，所述uwb模块、所述lora模块、所述mems惯导模块和所述蓝牙与rfid模块均与所述微控制单元连接；

2.根据权利要求1所述的基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置，其特征在于：所述uwb模块包括：uwb芯片、射频开关、陶瓷天线和uwb晶振；所述uwb芯片分别与所述射频开关和所述uwb晶振电连接；所述射频开关还与所述陶瓷天线连接；所述uwb芯片的wakeup引脚与所述微控制单元的io接口电连接。

3.根据权利要求1所述的基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置，其特征在于：所述mems惯导模块通过串口与所述微控制单元通信连接。

4.根据权利要求1所述的基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置，其特征在于：所述lora模块包括：lora芯片、lora射频开关和lora射频天线；所述lora芯片集成在所述微控制单元上，所述lora射频开关与所述微控制单元连接，所述lora射频天线与所述lora射频开关连接。

5.根据权利要求1所述的基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置，其特征在于：所述蓝牙与rfid模块包括：蓝牙与rfid芯片、蓝牙晶振和rfid标签；所述蓝牙与rfid芯片通过蓝牙与所述移动终端通信连接。

6.根据权利要求1所述的基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置，其特征在于：还包括电源模块和最小系统电路；

7.根据权利要求6所述的基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置，其特征在于：所述电源模块包括：电池、充电芯片、无线充电电路、无线充电线圈、充电状态监测电路和降压稳压电路；其中，

8.根据权利要求7所述的基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置，其特征在于：所述降压稳压电路包括：ldo降压电路和buck降压电路。

9.根据权利要求7所述的基于uwb和lora技术的变电站人员定位终端装置，其特征在于：所述电池包括锂电池。

技术总结
本技术公开了一种基于UWB和Lora技术的变电站人员定位终端装置，包括：微控制单元、UWB模块、Lora模块、MEMS惯导模块和蓝牙与RFID模块；UWB模块，用于接收目标基站发送的基站信号，并将基站信号发送到微控制单元；MEMS惯导模块，用于获取终端装置的运动信息，并将运动信息发送到微控制单元；微控制单元，用于基于基站信号和运动信息进行位置解算，得到位置信息；Lora模块，用于将位置信息通过Lora射频发送到目标基站的射频网关；蓝牙与RFID模块，用于建立终端装置与移动终端之间的无线连接。本技术缓解了现有技术中单纯依靠UWB通信进行位置解算而不参考其他的定位信息进行修正的过程中，位置误差容易随着时间越变越大的技术问题。

技术研发人员：薛亮,史志伟,赵致远,曹开拓,岳峰,唐宝文,董金才
受保护的技术使用者：南京国电南自软件工程有限公司
技术研发日：20230803
技术公布日：2024/2/21