CN218886170U - 一种定位标签和一种室内外一体化的人员物品定位*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及定位应用技术领域，尤指一种定位标签和一种室内外一体化的人员物品定位***，所述定位标签设置在待检测的人员和/或物品上，所述定位标签包含：MCU模块、NB－IOT模块、GNSS接收机模块、UWB模块、IMU模块和UART转USB模块，所述MCU模块与所述NB－IOT模块、GNSS接收机模块、UWB模块、IMU模块以及UART转USB模块连接。本实用新型采用室外RTK高精度定位技术和室内UWB定位技术，能够将定位精度大幅提升，室外室内综合定位精度可控制在亚米级内，从而可以更加精确地无缝定位跟踪人员和物品。

Description

一种定位标签和一种室内外一体化的人员物品定位***

技术领域

本实用新型涉及定位应用技术领域，尤指一种定位标签和一种室内外一体化的人员物品定位***。

背景技术

随着定位技术的发展，特别随着物联网与人工智能的快速发展，市场对定位技术的需求与期望也水涨船高，基于位置的服务(LBS)逐渐渗透到人类生产生活的方方面面，位置物联网(IoT)在工业智能、智慧城市、智能制造等众多领域中的价值也越发凸显。

在施工工地、工业园区、矿区等智慧管理区域涉及到一系列环节，囊括的管理范围包括人、车、物、料、工具等众多对象，只有实现制造企业整体供应链中人、车、物、料的无缝精确定位跟踪、智能调配与高效协同，才能真正帮助制造企业提高整体的运营效率，保障人员设备安全；同时，企业对于作业人员的安全越发关注，特别是在能源化工、钢铁化工、钢铁冶金、隧道工程等高危行业，近几年，相关部门对高危行业安全管理政策陆续出台，如“煤矿安全避险六大***”、“综合管廊运维标准”、“化工行业智能化二道门建设要求”、“公路隧道施工安全管理***暂行管理规定”等。通过人员物品跟踪、访问控制、电子围栏等功能，避免人员误入危险区域，最大程度保障作业人员安全。

为了达到人员物品无缝精确定位跟踪，必需实现室外、室内定位无盲区切换、无缝连接。而通常室外卫星导航定位精度存在5－20米的误差，在实际作业过程中，经常出现按定位的位置找不到人或物品的情况，或进入危险区域出现误报等情况，其定位的准确性差；同时室内通常采用蓝牙RSSI信号强度的方式进行定位，也存在5－10米的误差。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种定位标签和一种室内外一体化的人员物品定位***，其能够将定位精度大幅提升，室外室内综合定位精度可控制在亚米级内，从而可以更加精确地定位跟踪人员和物品。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种定位标签，所述定位标签设置在待检测的人员和/或物品上，所述定位标签包含：MCU模块、NB－IOT模块、GNSS接收机模块、UWB模块、IMU模块和UART转USB模块，所述MCU模块与所述NB－IOT模块、GNSS接收机模块、UWB模块、IMU模块以及UART转USB模块连接。

进一步，所述定位标签还包含供电模块，所述供电模块用于为所述MCU模块、NB－IOT模块、GNSS接收机模块、UWB模块、IMU模块以及UART转USB模块供电。

进一步，所述供电模块包括充电管理电路、内置电池、电源选择电路、5V转3.3V降压电路、5V转3.8V降压电路和电量检测电路，所述充电管理电路通过所述内置电池与所述电源选择电路连接，所述内置电池通过所述电量检测电路与所述MCU模块连接，所述电源选择电路与所述5V转3.3V降压电路、5V转3.8V降压电路连接。

进一步，所述MCU模块包括型号为STM32F103RBT6的MCU芯片。

一种室内外一体化的人员物品定位***，所述室内外一体化的人员物品定位***包括UWB定位基站和如以上所述的一种定位标签，所述UWB定位基站与所述定位标签通信连接。

进一步，所述室内外一体化的人员物品定位***还包括定位服务器、CORS***和应用平台，所述定位服务器与所述应用平台通信连接，所述CORS***与所述NB－IOT模块通信连接。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型采用室外RTK高精度定位技术和室内UWB定位技术，能够将定位精度大幅提升，室外室内综合定位精度可控制在亚米级内，从而可以更加精确地无缝定位跟踪人员和物品。

附图说明

图1是本实用新型所述定位标签的电路框图。

图2是本实用新型所述供电模块的示意图。

图3是本实用新型所述定位标签进行UWB定位信息交互的框架图。

具体实施方式

请参阅图1－3所示，本实用新型关于一种定位标签和一种室内外一体化的人员物品定位***。所述室内外一体化的人员物品定位***包括UWB定位基站和所述定位标签，所述UWB定位基站与所述定位标签通信连接。进一步地，所述室内外一体化的人员物品定位***还包括定位服务器、CORS***和应用平台，所述定位服务器与所述应用平台通信连接。所述定位标签设置在待检测的人员和/或物品上。所述应用平台在应用端运行，所述应用端包括手机、平板、电脑等电子设备。需要说明的是，CORS***(CORS的英文：ContinuouslyOperating Reference Stations，中文：连续运行参考站)由基准站网、数据处理中心、数据传输***、定位导航数据播发***、用户应用***五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输***连接成一体，形成专用网络。

所述定位标签包含：MCU模块、NB－IOT模块、GNSS接收机模块、UWB模块、IMU模块和UART转USB模块，所述MCU模块与所述NB－IOT模块、GNSS接收机模块、UWB模块、IMU模块以及UART转USB模块连接，所述CORS***与所述NB－IOT模块通信连接。在室外，调用GNSS接收机模块进行定位，并结合地基增强***来实现室外精准定位，同时与IMU测量数据进行融合，提高定位可靠性及连续性；在室内，启用超宽带UWB定位，并与IMU测量数据进行融合，该方法将室内外定位相结合，实现了室内室外区域定位的无缝切换，提高定位的精确度。本实用新型采用室外RTK高精度定位技术和室内UWB定位技术，能够将定位精度大幅提升，室外室内综合定位精度可控制在亚米级内，从而可以更加精确地无缝定位跟踪人员和物品。

需要说明的是：

所述MCU模块为所述定位标签的控制中心，当在室外时，获取GNSS接收机模块的GGA位置数据，并通过NB－IOT模块发送给CORS***，同时接收CORS***发送的位置改正数信息，将位置改正数传输给GNSS接收机做RTK解算，输出高精度的定位信息。然后把高精度的位置信息和采集的IMU数据发送给应用平台做数据融合，以实现人员和物品的定位。当在室内环境时，所述UWB模块发送定位信息，超宽带UWB基站感知到所述UWB模块的无线电信息，进行定位算法解算，将计出来的位置信息发送给应用平台，以实现人员和物品的定位；当UWB基站接收不到UWB模块发送定位信号或者小于设定的信号强度阈值时，自动激活定位标签上的GNSS接收机模块。另外，所述MCU模块协调周边传感器设备的工作和参数配置、对所述定位标签进行室内、室外环境的切换；判断所述定位标签的工作状态。

IMU模块(IMU，全称为Inertial measurement unit，中文为惯性测量单元)，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。所述IMU模块用于采集移动载体的加速度、姿态等信息，用于与RTK或UWB定位进行融合定位，以提高精度；同时用于判断所述定位标签的工作状态，以设置所述定位标签的唤醒或休眠条件，如所述定位标签静止时，通过所述MCU模块关闭部分外设或功能，以进入休眠状态；当检测到所述定位标签处于运动状态时，唤醒定位功能，同时根据速度的快慢自动调节所述定位标签的定位更新频率，以降低功耗。

UWB模块，用于在室内环境中发送和接收UWB定位基站的信息。

GNSS接收机模块，支持北斗定位、GPS定位，支持RTK解算功能，在室外时，获取移动载体的位置信息，同时接收CORS***发送的位置改正数进行RTK算法解法，输出高精度的位置信息。

NB－IOT模块，用于接收CORS***发送的位置改正数和发送GNSS接收机获取的位置信息给CORS***；也用于发送RTK解算的定位信息和IMU数据到应用平台。

UART转USB模块，用于下载和更新应用程序，同时用于输出所述定位标签的定位信息。

本实用新型的定位原理为：待定位的人员、物品携带所述定位标签，定位标签将位置信息发送到UWB定位基站，UWB定位基站将收到的位置信息经过网络传输到定位服务器，定位服务器将接收定位标签UWB的位置信息进行定位解算，最终将解算的结果发送给应用平台或用户终端上进行展示。

需要强调的是，本实用新型的网络RTK技术是基于连续运行参考站***(CORS)，弥补了常规RTK的不足，可以实现区域范围的实时高精度定位(厘米级别)，是新一代的高精度定位技术。其中网络RTK技术又以虚拟参考站技术(VRS)为代表，VRS通过在用户附近位置生成一个虚拟参考站，并对该虚拟参考站处的对流层，电离层延迟等空间距离相关的误差进行建模，生成VRS虚拟观测值并播发给流动站，实现流动站的实时高精度定位。

所述定位标签通过所述GNSS接收机模块接收卫星信号，获取低精度GGA数据，然后通过4G网络NB－IOT模块发送至CORS***；CORS定位网云服务平台根据获取的GGA位置信息，通过CORS高精度定位网在用户附近位置生成一个虚拟参考站，并对该虚拟参考站处的对流层，电离层延迟等空间距离相关的误差进行建模，生成VRS虚拟观测值改正数据以RTCM差分数据通过4G播发给所述定位标签；所述定位标签把获取的RTCM差分数据发送给所述GNSS接收机模块，GNSS接收机模块做RTK算法，输出高精度的GGA数据，通过4G网络NB－IOT模块发送到应用平台；应用平台接收到所述定位标签的GGA数据后，就可以实时查到所述定位标签的位置信息，以达到对人员和物品进行定位目的。

在本实施例中，所述定位标签还包含供电模块，所述供电模块用于为所述MCU模块、NB－IOT模块、GNSS接收机模块、UWB模块、IMU模块以及UART转USB模块供电。进一步地，所述供电模块包括充电管理电路、内置电池、电源选择电路、5V转3.3V降压电路、5V转3.8V降压电路和电量检测电路，所述充电管理电路通过所述内置电池与所述电源选择电路连接，所述内置电池通过所述电量检测电路与所述MCU模块连接，所述电源选择电路与所述5V转3.3V降压电路、5V转3.8V降压电路连接。进一步地，所述MCU模块包括型号为STM32F103RBT6的MCU芯片。

在本实施例中，所述定位标签还包含求救和报警模块，所述求救和报警模块与所述MCU模块连接；其中，当用户触发所述求救和报警模块的求救信号时，定位标签通过NB－IOT模块把用户的位置等相关信息发送给应用平台，应用平台接收到求救信号后，通过广播该位置附近的人员加以救援，实现快速支援或救援。同时当用户进入了电子围栏区域，应用中心将启动定位标签告警电路，以提醒作业人员的工作区域，起到远程监控和作业调度的作用。

以上实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种定位标签，其特征在于，所述定位标签设置在待检测的人员和/或物品上，所述定位标签包含：MCU模块、NB－IOT模块、GNSS接收机模块、UWB模块、IMU模块和UART转USB模块，所述MCU模块与所述NB－IOT模块、GNSS接收机模块、UWB模块、IMU模块以及UART转USB模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种定位标签，其特征在于：所述定位标签还包含供电模块，所述供电模块用于为所述MCU模块、NB－IOT模块、GNSS接收机模块、UWB模块、IMU模块以及UART转USB模块供电。

3.根据权利要求2所述的一种定位标签，其特征在于：所述供电模块包括充电管理电路、内置电池、电源选择电路、5V转3.3V降压电路、5V转3.8V降压电路和电量检测电路，所述充电管理电路通过所述内置电池与所述电源选择电路连接，所述内置电池通过所述电量检测电路与所述MCU模块连接，所述电源选择电路与所述5V转3.3V降压电路、5V转3.8V降压电路连接。

4.根据权利要求3所述的一种定位标签，其特征在于：所述MCU模块包括型号为STM32F103RBT6的MCU芯片。

5.一种室内外一体化的人员物品定位***，其特征在于：所述室内外一体化的人员物品定位***包括UWB定位基站和如权利要求1－4任一项所述的一种定位标签，所述UWB定位基站与所述定位标签通信连接。

6.根据权利要求5所述的一种室内外一体化的人员物品定位***，其特征在于：所述室内外一体化的人员物品定位***还包括定位服务器、CORS***和应用平台，所述定位服务器与所述应用平台通信连接，所述CORS***与所述NB－IOT模块通信连接。

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