本發(fā)明涉及室內(nèi)定位導(dǎo)航領(lǐng)域，尤其是一種提升室內(nèi)定位技術(shù)研發(fā)效率的通用型定位信標(biāo)裝置。

背景技術(shù)：

隨著全球定位系統(tǒng)GPS技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用，基于位置的服務(wù)LBS已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)上承載的一類重要業(yè)務(wù)，但對于人們居留時間長達(dá)80％的室內(nèi)環(huán)境，GPS無法提供有效的定位支持。

室內(nèi)定位從技術(shù)上可以分為基于WiFi、藍(lán)牙、ZigBee、SubG以及超寬帶UWB的微波無線定位技術(shù)、基于LF磁信號的磁場定位技術(shù)、基于超聲波的聲定位技術(shù)、基于可見光或紅外的光定位技術(shù)、基于攝像頭的計算機(jī)視覺定位技術(shù)、基于室內(nèi)地磁異常匹配的定位技術(shù)、基于微機(jī)電MEMS運(yùn)動傳感器的慣導(dǎo)技術(shù)。其中微波無線定位技術(shù)、磁場定位技術(shù)、聲定位技術(shù)、光定位技術(shù)需要再室內(nèi)環(huán)境下部署專有設(shè)備或利用已有設(shè)備，生成并發(fā)射對應(yīng)的定位信號，這些設(shè)備成為定位信標(biāo)設(shè)備。

定位信標(biāo)發(fā)射的不同信號載體具有不同的優(yōu)劣勢，單一的定位信號載體難以滿足各類應(yīng)用的定位需求。如超聲定位具有定位精度高的優(yōu)點(diǎn)，但存在距離短、方向性強(qiáng)、信號易反射導(dǎo)致定位誤差大幅增加等問題。微波無線定位覆蓋范圍大、成本低、功耗低，但存在定位誤差大、受人體與環(huán)境影響大等問題。磁場定位技術(shù)可靠性高，受外界環(huán)境影響小，定位精度高，但存在功耗高、覆蓋區(qū)域小等缺點(diǎn)。

此外，LF磁場發(fā)射天線的體積、外觀形狀的選擇與應(yīng)用場景密切相關(guān)，目前國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品全部采用磁棒天線，具有體積小、增益大、品質(zhì)因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際部署中面臨多個磁棒天線之間的一致性差，運(yùn)輸、搬運(yùn)、安裝等易造成磁棒天線損壞或磁場散射特征發(fā)生變化，嚴(yán)重制約了定位系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)測的速率和工作進(jìn)度，增加了人力投入成本，進(jìn)而增加了整個系統(tǒng)的建設(shè)成本，

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種通用型的定位信標(biāo)裝置，能夠有效提升基于信標(biāo)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研發(fā)效率，減少研發(fā)成本，降低研發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)多種定位信號載體的按需融合。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種定位信標(biāo)裝置，包括母板1、定位模塊；定位模塊包括微波無線定位子板2和磁場定位子板3；母板1上設(shè)置有插座孔11、主控模塊12、電源模塊13、供電網(wǎng)絡(luò)一體化模塊14和時鐘模塊15；插孔座11分布在木板1的四周；電源模塊13為主控模塊12、供電網(wǎng)絡(luò)一體化模塊14和時鐘模塊15提供多路供電電壓，每路電源轉(zhuǎn)換電路具有獨(dú)立的控制接口，主控模塊12通過GPIO控制電源轉(zhuǎn)換電路的斷開或關(guān)閉；供電網(wǎng)絡(luò)一體化模塊14與主控模塊12相連，將有線網(wǎng)絡(luò)的布線以及市電供電系統(tǒng)的布線合二為一；時鐘模塊15與主控模塊相連，為主控模塊15提供對應(yīng)的工作時鐘；不同形式的定位模塊以插卡形式通過插針接入母板1。

優(yōu)選的，微波無線定位子板2包括第一插針座21、微波無線收發(fā)單元22、射頻天線單元23和時鐘單元24；第一插針座21與母板1的插孔座11對接，完成母板1的電源模塊13到微波無線定位子板2的電源供給；母板1的主控模塊12與微波無線收發(fā)單元22之間通過SPI、I²C進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交互，母板1的主控模塊12對射頻天線單元23的天線選擇進(jìn)行GPIO控制，時鐘單元24為微波無線收發(fā)單元22提供工作時鐘和待機(jī)值守時鐘。

優(yōu)選的，磁場定位子板3包括第二插針座31、LF磁信號驅(qū)動放大單元32和LF磁線圈33；第二插針座31與母板1的插針孔11對接，完成母板1的電源模塊13到磁場定位子板3的電源供給；母板1的主控模塊12位LF磁信號驅(qū)動放大單元32提供數(shù)據(jù)信號，LF磁信號驅(qū)動放大單元支持全橋驅(qū)動電路和半橋驅(qū)動電路，具體的載波工作頻段由母板1的主控模塊12的輸出數(shù)據(jù)信號決定；LF磁線圈33具有磁棒天線、繞制方型或原型線圈多種形態(tài)，適應(yīng)不同的部署環(huán)境對設(shè)備形態(tài)、體積的要求。

優(yōu)選的，主控模塊為32位MCU，包括4路PWM通道、RMII接口、UART接口、SPI接口；主控模塊32通過RMII接口與POE的數(shù)據(jù)接口相連，完成數(shù)據(jù)交換；主控模塊32通過UART模塊與PLC的數(shù)據(jù)接口相連，完成雙向數(shù)據(jù)交換；主控模塊32通過SPI接口與SubG/2.4G無線模塊相連，完成雙向數(shù)據(jù)交互；主控模塊32通過內(nèi)部PWM單元產(chǎn)生可變幅度的LF磁激勵信號，每一路PWM單元與一路磁信號驅(qū)動放大電路相連。

優(yōu)選的，主控模塊32支持4個以上的磁定位模塊和2個以上的無線定位模塊的接入和管理。

本發(fā)明的有益效果為：支持藍(lán)牙、WiFi、SubG頻段微波、LF磁場等多種室內(nèi)定位信號載體，集成了多種外部供電與數(shù)據(jù)通信一體化接口，充分利用已有的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和供電基礎(chǔ)設(shè)施，適應(yīng)不同的布設(shè)環(huán)境和部署要求；支持針對不同應(yīng)用場景和布設(shè)環(huán)境的定位信標(biāo)快速定制，提高定位基站的研制效率，降低了面向應(yīng)用場景的研制周期；支持多形態(tài)、具有高可靠性、高一致性的磁場天線的接入，適應(yīng)不同布設(shè)環(huán)境，降低系統(tǒng)規(guī)劃和現(xiàn)場調(diào)測工作量，降低系統(tǒng)綜合布設(shè)成本，提高部署效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的微波無線定位子板結(jié)構(gòu)示意圖。。

圖3是本發(fā)明的磁場定位子板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的主控模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種定位信標(biāo)裝置，包括母板1、定位模塊；定位模塊包括微波無線定位子板2和磁場定位子板3；母板1上設(shè)置有插座孔11、主控模塊12、電源模塊13、供電網(wǎng)絡(luò)一體化模塊14和時鐘模塊15；插孔座11分布在木板1的四周；電源模塊13為主控模塊12、供電網(wǎng)絡(luò)一體化模塊14和時鐘模塊15提供多路供電電壓，每路電源轉(zhuǎn)換電路具有獨(dú)立的控制接口，主控模塊12通過GPIO控制電源轉(zhuǎn)換電路的斷開或關(guān)閉，降低整個裝置的功耗；供電網(wǎng)絡(luò)一體化模塊14與主控模塊12相連，將有線網(wǎng)絡(luò)的布線以及市電供電系統(tǒng)的布線合二為一，減少室內(nèi)定位系統(tǒng)布線工作量，提高系統(tǒng)可維護(hù)性；時鐘模塊15與主控模塊相連，為主控模塊15提供對應(yīng)的工作時鐘；不同形式的定位模塊以插卡形式通過插針接入母板1，便于快速更換不同的定位模塊以及實(shí)現(xiàn)多種定位技術(shù)的融合。

如圖2所示，微波無線定位模塊為收發(fā)一體模塊，支持PCB板級天線、外接全向天線等不同類型的射頻天線。微波無線定位子板2包括第一插針座21、微波無線收發(fā)單元22、射頻天線單元23和時鐘單元24；第一插針座21與母板1的插孔座11對接，完成母板1的電源模塊13到微波無線定位子板2的電源供給；母板1的主控模塊12與微波無線收發(fā)單元22之間通過SPI、I²C進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交互，母板1的主控模塊12對射頻天線單元23的天線選擇進(jìn)行GPIO控制，時鐘單元24為微波無線收發(fā)單元22提供工作時鐘和待機(jī)值守時鐘。

如圖3所示，磁場定位子板為發(fā)射模塊，支持磁棒天線、環(huán)形線圈、指定形狀和體積的繞線線圈等多種形態(tài)的LF磁線圈。磁場定位子板3包括第二插針座31、LF磁信號驅(qū)動放大單元32和LF磁線圈33；第二插針座31與母板1的插針孔11對接，完成母板1的電源模塊13到磁場定位子板3的電源供給；母板1的主控模塊12位LF磁信號驅(qū)動放大單元32提供數(shù)據(jù)信號，LF磁信號驅(qū)動放大單元支持全橋驅(qū)動電路和半橋驅(qū)動電路，具體的載波工作頻段由母板1的主控模塊12的輸出數(shù)據(jù)信號決定；LF磁線圈33適應(yīng)不同的部署環(huán)境對設(shè)備形態(tài)、體積的要求。

如圖4所示，主控模塊32是定位信標(biāo)裝置的核心功能模塊，由于定位信標(biāo)處理任務(wù)復(fù)雜度較高，選用具有高處理能力的32位ARM微控制器，包括4路PWM通道、RMII接口、UART接口、SPI接口；主控模塊32通過RMII接口與POE的數(shù)據(jù)接口相連，完成數(shù)據(jù)交換；主控模塊32通過UART模塊與PLC的數(shù)據(jù)接口相連，完成雙向數(shù)據(jù)交換；主控模塊32通過SPI接口與SubG/2.4G無線模塊相連，完成雙向數(shù)據(jù)交互；主控模塊32通過內(nèi)部PWM單元產(chǎn)生可變幅度的LF磁激勵信號，每一路PWM單元與一路磁信號驅(qū)動放大電路相連。主控模塊32支持4個以上的磁定位模塊和2個以上的無線定位模塊的接入和管理。

盡管本發(fā)明就優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了示意和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要不超出本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改。