CN213152381U - 一种定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型应用于物联网技术领域，提供一种定位装置，所述定位装置包括处理器、电源模块、超宽带脉冲无线电模块、通信模块及天线模块；其中，所述处理器的第一端与所述电源模块的输出端连接，所述处理器的第二端与所述超宽带脉冲无线电模块的第一端连接，所述处理器的第三端与所述通信模块的第一端连接；所述天线模块的第一端与所述超宽带脉冲无线电模块的第二端连接，所述天线模块的第二端与所述通信模块的第二端连接。本实用新型实施例能够提高智能设备控制的便捷性。

Description

一种定位装置

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，并且更具体地，涉及一种定位装置。

背景技术

智能家居通过物联网技术将家中的各种智能设备(如音视频设备、照明***、窗帘控制、空调控制、安防***、数字影院***、影音服务器、影柜***、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。

相关技术中，在需要对智能设备进行控制时，需要用户尽可能靠近智能设备，并需要用户通过语音对智能设备进行控制，导致智能设备控制的便捷性较差。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种定位装置，以解决智能设备控制的便捷性较差的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种定位装置，所述定位装置包括处理器、电源模块、超宽带脉冲无线电模块、通信模块及天线模块；

其中，所述处理器的第一端与所述电源模块的输出端连接，所述处理器的第二端与所述超宽带脉冲无线电模块的第一端连接，所述处理器的第三端与所述通信模块的第一端连接；

所述天线模块的第一端与所述超宽带脉冲无线电模块的第二端连接，所述天线模块的第二端与所述通信模块的第二端连接。

可选的，所述定位装置还包括传感器模块，所述处理器的第四端与所述传感器模块的第一端连接。

可选的，所述传感器模块包括如下至少一项：磁力计、气压计和加速度计。

可选的，所述电源模块包括交流输入接口、交流稳压子模块和直流稳压子模块；

其中，所述交流输入接口与所述交流稳压子模块的输入端连接，所述交流输入接口还与所述直流稳压子模块的输入端连接，所述直流稳压子模块的第一输出端与所述处理器的第一端连接，所述直流稳压子模块的第二输出端与所述超宽带脉冲无线电模块的第三端连接，所述直流稳压子模块的第三输出端与所述通信模块的第三端连接，所述直流稳压子模块的第四输出端与所述传感器模块的第二端连接。

可选的，所述定位装置还包括报警模块，所述报警模块与所述处理器的第五端连接。

可选的，所述通信模块为WIFI通信模块。

可选的，所述定位装置为电源插座。

可选的，所述定位装置设置在墙体内。

可选的，所述定位装置还包括外壳，所述处理器、电源模块、超宽带脉冲无线电模块、通信模块及天线模块均封装在所述外壳内。

本实用新型的定位装置包括处理器、电源模块、超宽带脉冲无线电模块、通信模块及天线模块；其中，所述处理器的第一端与所述电源模块的输出端连接，所述处理器的第二端与所述超宽带脉冲无线电模块的第一端连接，所述处理器的第三端与所述通信模块的第一端连接；所述天线模块的第一端与所述超宽带脉冲无线电模块的第二端连接，所述天线模块的第二端与所述通信模块的第二端连接。这样，将定位装置用于智能设备以及用户携带的终端，从而智能设备能够根据终端的位置信息实现自动控制，从而能够提高智能设备控制的便捷性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种定位装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种定位装置的安装示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种定位装置的定位示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种定位装置的应用示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供的一种定位装置的结构示意图，如图1所示，所述定位装置包括处理器1、电源模块2、超宽带脉冲无线电模块3、通信模块4及天线模块5；

其中，所述处理器1的第一端与所述电源模块2的输出端连接，所述处理器1的第二端与所述超宽带脉冲无线电模块3的第一端连接，所述处理器1的第三端与所述通信模块4的第一端连接；

所述天线模块5的第一端与所述超宽带脉冲无线电模块3的第二端连接，所述天线模块5的第二端与所述通信模块4的第二端连接。

其中，所述定位装置可以为墙体单元，例如，可以为电源插座，或者可以为电灯开关，或者可以为温度控制器，或者还可以为固定在墙上的各种开关按钮，等等，本实施例对此不进行限定。

另外，所述处理器1可以包括单片机，例如，嵌入式单片机。所述处理器1还可以包括单片机的外部电路，所述外部电路可以包括时钟信号处理模块、外存储器、外部模块组、数据I/O接口与前置处理模块、直流供电回路和保护接地回路等。所述处理器1可以设置具有足够的计算能力、丰富的资源以及良好的可拓展性，同时可以实现硬件上的高度集成，从而可以降低定位装置的成本。

电源模块2可以包括交流稳压子模块和直流稳压子模块，直流稳压子模块可以用于将交流电源转换后为其他模块提供直流工作电源，交流稳压子模块可以用于交流电稳压控制以及交流电的输出。

所述超宽带(Ultra Wide Band，UWB)脉冲无线电模块3可以用于收发定位信息，实现UWB定位功能。超宽带脉冲无线电模块3的传输速率较高，通常可以在较宽的频谱上传送极低功率的信号。超宽带脉冲无线电模块3可以包括定位芯片，以超宽带脉冲无线电模块3包括定位芯片DW1000为例，在10米左右的范围内最高数据传输速率可以达到6.8Mb/s；且超宽带脉冲无线电模块3的功耗极低，以DW1000为例，在收发频率为1Hz时，1s能耗仅为0.032mA耗电量，是现有无线技术的1/100以下；且超宽带脉冲无线电模块3的定位能力较强，支持TOF(飞行时间测距)、TWR(双向测距)、TDOA(到达时间差测距)及AOA(到达角度测距)等多种定位算法，定位精度可缩小至10厘米内的范围，远超蓝牙5.0配合Wi-Fi所能达到的1米精度。

所述通信模块4可以为WIFI通信模块4，或者可以为其他无线通信模块4。所述通信模块4可以用于无线通信。以WIFI通信模块4为例，可以基于WIFI协议，通过双向传输WIFI信号进行各类工作指令的收发。

所述天线模块5可以包括多个发射器和接收器，接收和发射信号均可独立运行传播，可以沿两个或多个路径进行信号传播，同步接收UWB及WIFI等无线信号。

在实际应用中，如图2所示，多个定位装置11可以分别设置在不同的墙体内，并可以与网关12通信连接。每个定位装置可以作为通信中的从基站，并设置有对应的标签。在将定位装置安装到固定位置后，每个定位装置的相对空间位置坐标就已经确定，多个定位装置之间可以通过超宽带脉冲无线电模块3进行相互通信，并交互定位信息进行测距从而实现定位。多个定位装置中每个定位装置可以将自身的定位信息发送至网关，网关可以设置有超宽带脉冲无线电模块3，并作为通信中的主基站。网关可以将多个定位装置的定位信息以及自身的定位信息发送至云平台。通过多个定位装置的定位信息以及网关的定位信息，可以确定各个定位装置以及网关的位置及方位，云平台可以以网关的位置为房屋的中心位置来生成房屋的立体空间坐标***。

以定位装置为电源插座为例，通过将电源插座等嵌入式墙体单元与超宽带脉冲无线电模块3融合，定位装置可以通过超宽带脉冲无线电模块3确定自身与其他定位装置之间的相对位置，从而可以生成房屋的立体空间坐标***，将定位装置分组到各个房间可以进行整体大规模控制。

另外，多个定位装置及网关之间在定位时可以采用超宽带脉冲无线电模块3进行通信，多个定位装置及网关之间在非定位情况下，例如传输指令时，可以采用通信模块4进行通信。以多个定位装置之间进行定位为例，通过三个定位装置可以实现平面二维定位，如图3所示，通过定位装置x1，x2及x3可以唯一确定定位装置x0的位置。通过四个定位装置可以实现立体三维定位。

本实用新型的定位装置包括处理器1、电源模块2、超宽带脉冲无线电模块3、通信模块4及天线模块5；其中，所述处理器1的第一端与所述电源模块2的输出端连接，所述处理器1的第二端与所述超宽带脉冲无线电模块3的第一端连接，所述处理器1的第三端与所述通信模块4的第一端连接；所述天线模块5的第一端与所述超宽带脉冲无线电模块3的第二端连接，所述天线模块5的第二端与所述通信模块4的第二端连接。这样，将定位装置用于智能设备以及用户携带的终端，从而智能设备能够根据终端的位置信息实现自动控制，从而能够提高智能设备控制的便捷性。

可选的，所述定位装置还包括传感器模块6，所述处理器1的第四端与所述传感器模块6的第一端连接。

其中，所述传感器模块6可以包括磁力计、气压计和加速度计中的一项或多项。在所述定位装置发生移动时，可以通过传感器模块6对定位装置的移动位置进行测量，从而可以采用传感器模块6的测量数据对超宽带脉冲无线电模块3的定位数据进行修正。示例地，可以将传感器模块6的测量数据与超宽带脉冲无线电模块3的定位数据的平均值作为修正后的超宽带脉冲无线电模块3的定位数据。以传感器模块6包括磁力计、气压计和加速度计为例，通过磁力计可以测得定位装置与东南西北四个方向的夹角，通过气压计可以测量定位装置的海拔高度的变化，通过加速度计可以测量定位装置的加速度。通过磁力计、气压计和加速度计的测量结果可以获得定位装置的移动方向和移动距离。例如，通过磁力计、气压计和加速度计测得定位装置向东移动1.3m，而通过超宽带脉冲无线电模块3定位到定位装置向东移动1.2m，则可以将超宽带脉冲无线电模块3的定位结果修正为：定位装置向东移动1.25m。

该实施方式中，通过传感器模块6对超宽带脉冲无线电模块3的定位数据进行进一步修正，使得超宽带脉冲无线电模块3的定位结果更加精确。

可选的，所述传感器模块6包括如下至少一项：磁力计、气压计和加速度计。

可选的，所述电源模块2包括交流输入接口、交流稳压子模块和直流稳压子模块；

其中，所述交流输入接口与所述交流稳压子模块的输入端连接，所述交流输入接口还与所述直流稳压子模块的输入端连接，所述直流稳压子模块的第一输出端与所述处理器1的第一端连接，所述直流稳压子模块的第二输出端与所述超宽带脉冲无线电模块3的第三端连接，所述直流稳压子模块的第三输出端与所述通信模块4的第三端连接，所述直流稳压子模块的第四输出端与所述传感器模块6的第二端连接。

该实施方式中，通过直流稳压子模块可以实现将交流电变换为直流电并实现直流稳压，可以实现为定位装置的内部模块进行供电；通过交流稳压子模块可以实现交流稳压，从而定位装置可以实现交流供电功能。

可选的，所述定位装置还包括报警模块7，所述报警模块7与所述处理器1的第五端连接。

其中，所述报警模块7可以包括蜂鸣器，所述蜂鸣器可以与所述处理器1的第五端连接。

该实施方式中，通过报警模块7进行报警，从而定位装置可以具备报警功能。

可选的，所述通信模块4为WIFI通信模块。

该实施方式中，通过WIFI通信模块可以基于WIFI协议进行各项工作指令的收发，从而可以实现定位装置与网关等其他设备的通信。

可选的，所述定位装置为电源插座。

该实施方式中，所述电源插座可以嵌入在墙体内，通过嵌入在房屋的各个墙体内的电源插座可以生成房屋的立体空间坐标***，从而不需要对房屋的布局进行较大的变动。

可选的，所述定位装置设置在墙体内。

该实施方式中，通过设置在房屋的各个墙体内的定位装置可以生成房屋的立体空间坐标***。

可选的，所述定位装置还包括外壳，所述处理器1、电源模块2、超宽带脉冲无线电模块3、通信模块4及天线模块5均封装在所述外壳内。

其中，所述外壳用于整合并保护定位装置除外壳以外的其他模块。以定位装置为电源插座为例，所述外壳可以是前装的明装式外壳，或者前装的暗装式外壳，或者后装的可插拔式外壳，本实施例对此不进行限定。

该实施方式中，通过外壳封装所述定位装置，能够延长定位装置的使用寿命。

需要说明的是，所述定位装置可以应用于智能设备控制***，如图4所示，所述智能设备控制***可以包括多个所述定位装置，所述智能设备控制***还可以包括网关，所述网关与每个所述定位装置通信连接，所述网关包括超宽带脉冲无线电模块。所述智能设备控制***还可以包括控制平台，所述控制平台与所述网关通信连接。所述智能设备控制***还可以包括至少一个智能设备，所述至少一个智能设备中每个智能设备均与所述网关通信连接。

通过控制平台-网关-定位装置构成的***，可以对设置有超宽带脉冲无线电模块的终端进行精准定位，智能交互，形成一体化的高度智能家居***。

示例地，终端与控制平台可以通过4G或5G通信，终端与网关可以通过超宽带脉冲无线电模块或者WIFI通信模块进行通信，终端与定位装置可以通过超宽带脉冲无线电模块或者WIFI通信模块进行通信，定位装置与网关可以通过超宽带脉冲无线电模块或者WIFI通信模块进行通信。基于UWB技术以及WIFI mesh等技术的天然拓扑属性，可以进行终端的精确定位与网络拓扑的自动发现和动态重构，对相关的业务数据、定位数据及管理数据进行收集和传递，实现多设备之间的互联互动。

作为一种具体的实施方式，所述定位装置可以为电源插座，可以对离房屋门口物理距离最近的电源插座进行配置，当用户携带具有UWB定位功能的终端，例如手机，进入房间前，该物理距离最近的电源插座可以对终端进行身份识别配对。所述具有UWB定位功能的终端可以是，所述终端设置有超宽带脉冲无线电模块。当识别到终端为白名单用户，也就是身份配对成功时，可以控制房屋内的各个电源插座对终端进行测距并确定其在房屋内的相对空间坐标。可以由离房屋门口物理距离最近的电源插座确定与终端之间的相对距离，当该相对距离小于预设值时，网关可以向房屋内的智能设备发出控制指令，例如，控制智能门锁开锁，同时控制智能电灯，智能音箱及电动窗帘等打开。从而能够实现当用户进入房屋时，智能电灯已提前打开，且智能音箱正在播放背景音乐，电动窗帘也已经拉开。相较于传统的智能家居***而言，基于定位装置的智能设备控制***的智能化程度更高。

作为另一种具体的实施方式，当用户携带具有UWB定位功能的终端夜间在房屋的走廊移动时，基于UWB的精准定位，在用户靠近走廊左侧时，如靠近厕所方向，可以控制走廊左侧灯亮，而走廊右侧灯不亮；当用户靠近走廊右侧行走时，如靠近客厅方向，可以控制走廊左侧灯不亮，而走廊右侧灯亮。相较于红外感应等区域定位，采用定位装置进行定位更精确，可以实现精准小范围定位，从而基于定位装置的智能设备控制***的与人的交互体验更优。

作为另一种具体的实施方式，可以通过定位装置对具有UWB定位功能的终端进行定位。以定位装置为电源插座为例，通过4个电源插座即可进行三维空间定位。当需要找寻终端时，用户可以通过其他终端在控制平台发出找寻指令，控制平台向网关发出指令，网关向所有定位装置发出指令，所有定位装置将会向网关反馈与找寻的终端的距离。可以将离终端最近的4或5个定位装置与终端的距离进行汇总分析，形成空间坐标，从而可以获得终端的坐标。进一步的，可以控制离终端最近的定位装置发出报警声，便于在其周围找寻到终端。

作为另一种具体的实施方式，当房屋内的某个定位装置的超宽带脉冲无线电模块或通信模块发生故障从而导致定位功能或通信功能失效时，报警模块若能启动，则会启动报警模块发出警报声；在周边附近的定位装置缺少该定位装置的交互信息的情况下，可以上报报警信息至终端。定位装置的报警模块若无法启动，则可以上报报警信息至控制平台，控制平台可以下发指令使距离发生故障的定位装置最近的定位装置发出警报声，确保人们能在房间内及时知晓定位装置的故障情况及其位置信息。

作为另一种具体的实施方式，所述定位装置为电源插座，当检测到电源插座过载时，电源插座可以向网关上报报警信息及其位置信息，并启动报警模块进行报警。

本实施例中，不需要用户手动激活某一个定位区域，完全采用自动方式，通过定位装置中的超宽带脉冲无线电模块直接定位具***置，从而可以准确判断终端是在屋外还是屋内，更加方便快捷；并且不需要铺设大量高清摄像头，不需要长时间进行图像采集和识别计算，只需单独对终端进行定位，能够有效降低运行成本以及前期投入；并且能够根据用户携带具有UWB定位功能的终端的位置进行硬件定位，收集用户的位置信息，***，并控制智能设备提前工作，实现智能感知。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。固定连接可以为焊接、螺纹连接和加紧等常见技术方案。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种定位装置，其特征在于，所述定位装置包括处理器、电源模块、超宽带脉冲无线电模块、通信模块及天线模块；

其中，所述处理器的第一端与所述电源模块的输出端连接，所述处理器的第二端与所述超宽带脉冲无线电模块的第一端连接，所述处理器的第三端与所述通信模块的第一端连接；

所述天线模块的第一端与所述超宽带脉冲无线电模块的第二端连接，所述天线模块的第二端与所述通信模块的第二端连接。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括传感器模块，所述处理器的第四端与所述传感器模块的第一端连接。

3.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，所述传感器模块包括如下至少一项：磁力计、气压计和加速度计。

4.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，所述电源模块包括交流输入接口、交流稳压子模块和直流稳压子模块；

其中，所述交流输入接口与所述交流稳压子模块的输入端连接，所述交流输入接口还与所述直流稳压子模块的输入端连接，所述直流稳压子模块的第一输出端与所述处理器的第一端连接，所述直流稳压子模块的第二输出端与所述超宽带脉冲无线电模块的第三端连接，所述直流稳压子模块的第三输出端与所述通信模块的第三端连接，所述直流稳压子模块的第四输出端与所述传感器模块的第二端连接。

5.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括报警模块，所述报警模块与所述处理器的第五端连接。

6.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述通信模块为WIFI通信模块。

7.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置为电源插座。

8.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置设置在墙体内。

9.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括外壳，所述处理器、电源模块、超宽带脉冲无线电模块、通信模块及天线模块均封装在所述外壳内。

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