一种基于UWB的精确测距装置的制作方法

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种基于uwb的精确测距装置。

背景技术：

随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境中，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场以及矿井等，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息。目前针对定位测距主要包含超声波测距技术、蓝牙测距技术、射频识别测距技术、wi-fi测距技术等，但每一种定位测距方式均具有一定的局限性，其中超声波由于受多径效应和非视距传播影响很大，同时需要大量的底层硬件设施投资，因而基于超声波的测距技术成本非常高；蓝牙测距技术中蓝牙器件、设备的价格通常较为昂贵，而且对复杂空间环境的适应性较差，易受噪声信号的干扰；射频识别测距技术的作用距离短，其不具有通信能力，且不便于整合到其他功能系统之中；wi-fi测距技术中，由于收发器通常只能覆盖半径90米以内的区域，因而很容易受到其他信号的干扰而影响精度，其能耗通常也较高。

uwb（ultrawideband，超宽带）技术作为一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术，它不需要使用传统通信体制中的载波，通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有ghz量级的带宽。超宽带系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等多种优点，因而非常适用于室内环境中对静止或移动的物体、人进行定位测距。但uwb技术作为一种短距离的无线通信方式，其信号的传输距离较短且抗干扰能力差，因而将其应用进行定位测距时，作用范围较短。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于uwb的精确测距装置，具有结构简单紧凑、成本低廉、能够基于uwb实现测距，且测距精度高、测定范围广的优点。。

根据本发明实施例的一种基于uwb的精确测距装置，包括主控单元、光纤收发器、uwb模块、uwb天线、无线模块、电源模块和uwb信号调整模块，所述主控单元的输入端与电源模块和无线模块的输出端电连接，所述主控单元与uwb模块之间设有光纤收发器，所述光纤收发器与主控单元和uwb模块之间均为双向连接，所述uwb模块的输出端与uwb信号调整模块的输入端电连接，所述uwb信号调整模块与uwb天线双向连接。

在本发明的一些实施例中，所述uwb信号调整模块包括信号差分耦合单元、第一微波开关单元、射频功率放大单元和第二微波开关单元，所述信号差分耦合单元与第一微波开关单元双向连接，所述第一微波开关单元的输出端与射频功率放大单元的输入端电连接，所述射频功率放大单元输出端与第二微波开关单元的输入端电连接。

在本发明的另一些实施例中，所述光纤收发器为多模光纤收发器。

在本发明的另一些实施例中，所述信号差分耦合单元为巴伦变换器。

在本发明的另一些实施例中，所述uwb天线为全向天线。

本发明中的有益效果是：本发明基于uwb的精确测距装置，通过uwb模块实现基于uwb技术的测距功能，因而在复杂环境下的测定精度高，具有uwb系统的成本低、穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低等多种优点，同时由uwb信号调整模块对uwb模块产生的uwb信号进行差分耦合以及射频功率放大的调整，能够有效提高uwb信号的抗干扰能力以及传输距离，从而在保证uwb系统性能的同时，实现覆盖范围广的uwb测距并进一步提高测距精度。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提出的一种基于uwb的精确测距装置的结构示意框图；

图2为本发明提出的一种基于uwb的精确测距装置的uwb信号调整模块结构示意框图。

图中：1-主控单元、2-光纤收发器、3-uwb模块、31-信号差分耦合单元、32-第一微波开关单元、33-射频功率放大单元、34-第二微波开关单元、4-uwb天线、5-无线模块、6-电源模块、7-uwb信号调整模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1-2，一种基于uwb的精确测距装置，包括主控单元1、光纤收发器2、uwb模块3、uwb天线4、无线模块5、电源模块6和uwb信号调整模块7，所述主控单元1的输入端与电源模块6和无线模块5的输出端电连接，所述主控单元1与uwb模块3之间设有光纤收发器2，所述光纤收发器2与主控单元1和uwb模块3之间均为双向连接，所述uwb模块3的输出端与uwb信号调整模块7的输入端电连接，所述uwb信号调整模块7与uwb天线双向连接；所述uwb信号调整模块包括信号差分耦合单元31、第一微波开关单元32、射频功率放大单元33和第二微波开关单元34，所述信号差分耦合单元31与第一微波开关单元32双向连接，所述第一微波开关单元32的输出端与射频功率放大单元33的输入端电连接，所述射频功率放大单元33输出端与第二微波开关单元34的输入端电连接；所述光纤收发器2为多模光纤收发器；所述信号差分耦合单元31为巴伦变换器；所述uwb天线4为全向天线。

本发明基于uwb的精确测距装置，通过uwb模块3实现基于uwb技术的测距功能，因而在复杂环境下的测定精度高，具有uwb系统的成本低、穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低等多种优点，同时由uwb信号调整模块7对uwb模块3产生的uwb信号进行差分耦合以及射频功率放大的调整，能够有效提高uwb信号的抗干扰能力以及传输距离，从而在保证uwb系统性能的同时，实现覆盖范围广的uwb测距并进一步提高测距精度。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。