一种基于UWB技术的儿童防走失手环的制作方法

本发明涉及智能设备领域，具体是一种基于uwb技术的儿童防走失手环。

背景技术：

uwb（ultrawideband）是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。uwb能在10米左右的范围内实现数百mbit/s至数gbit/s的数据传输速率。uwb具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势。uwb系统发射功率非常小，通信设备可以用小于1mw的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。而且，发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响也会很小，应用面就广；

儿童因为年龄小，需要监护人实时照看，特别是3-8岁的儿童，当家长把他们带到商场或公园车站等公共场合时，更需要家长更加小心的照看。但是很多时候家长会有照看不过来的情况，这就使得发明一种儿童防走失设备成为家长们的迫切需求。现在市面上出现了一些儿童防丢失装置，但这些装置多是通过gps进行定位，gps的定位精度太低，需要依赖网络节点，会受周边环境的限制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于uwb技术的儿童防走失手环，以解决上述背景技术中提出的问题；

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于uwb技术的儿童防走失手环，包括中央处理器、uwb测距模块、数据传输模块、智能提醒模块、lcd显示模块、电子时钟、存储模块、电源、lcd显示器、tts、震动器、时间存储器、uwb监测端和uwb儿童端，所述中央处理模块和电源单向电连接，电源用于向中央处理器供电；所述智能提醒模块包括tts和震动器，所述tts和中央处理器单向电连接，tts用于接收中央处理器发出的语音控制信号；所述震动器和中央处理器单向电连接，震动器在接受到中央处理器发出的震动信号时进行震动提醒；所述lcd显示模块为lcd显示器，所述lcd显示器和中央处理器双向电连接，lcd显示器用于实时显示儿童和家长的距离，在儿童走出设定的安全距离后，lcd显示器显示儿童走出安全距离的时间；所述存储模块为时间存储器，所述时间存储器和中央处理器双向电连接，时间存储器用于存储儿童离开安全区的时间和次数；所述uwb测距模块包括uwb监测端和uwb儿童端，所述uwb监测端和中央处理器双向电连接，uwb监测端用于接收中央处理器发出的监测控制信号和向中央处理器发送监测数据；所述uwb儿童端和uwb监测端无线连接，uwb监测端接收uwb儿童端发出的无线信号；所述处理器内设置有数据传输模块，数据传输模块用于把中央处理器处理后的数据传输给其它智能设备；所述中央处理器为单片机；

作为本发明进一步的方案：在工作时，单片机先进行初始化，然后进行定时器t0中断到达判断和串口中断到达判断，当定时器t0中断到达判断为是时，进行中断服务程序，当定时器t0中断到达判断为否时，定时器t0中断到达判断进行重新判断，中断服务程序完成以后进行时间设定；同时，通过uwb测距模块进行距离测量，然后uwb测距模块把距离数据传送到串口缓冲区；当串口中断到达判断为是时，进行串口中断判断，当串口中断判断为是时接收串口缓冲区的距离数据；然后led显示器初始化，led显示器进行时间和距离的显示，当需要设置时间时，先对是否有按键变化进行判断，当判断是时，进行时间的设定，当判断为否时，不进行时间设置；判断儿童离开安全区的工作方式为，先判断监测距离是否大于二十米，当大于二十米时，存储当前时间，小灯进行闪烁，震动器进行震动，tts语音发出报警声音；当需要显示监测距离大于二十米的时间时，对是否有按键变化进行判断，当判断为是时，lcd显示器显示监测距离大于二十米的时间，当判断为否时，返回到是否有按键变化的判断；当监测距离小于或等于二十米时，继续对监测距离是否大于二十米进行判断；

作为本发明再进一步的方案：首先由uwb监测端和uwb儿童端测算出儿童和家长的距离，然后在监测端由处理器读取uwb的距离数据，并通过分析数据判断两者的距离是否超出安全距离，当数据超出安全距离后，由处理器触发震动模块和tts模块发出提醒；lcd液晶显示模块由处理器驱动，显示所测得距离和时间；处理器将实时时间发送到存储模块并进行存储，当按下查询按键时，lcd液晶显示屏会显示最近十次超出安全距离的具体时间；电子时钟模块采用处理器内部定时器计时，通过四个按键设置时间；在近距离范围内（300米以内）采用uwb测距模块rm-100来进行短距离室内人员密集的复杂环境下（商场，超市，地铁站）的测距和定位追踪。rm-100是基于uwb的无线双向测距，主要是应用在配合目标的测距上，其测距精度较激光等要低，但工作距离较远，在有一定的阻挡下，也能正常测算距离，精度一般在5至30cm，工作距离可以达到300米。本发明用于防止儿童走失的场景，现实环境中人们的视野范围至少在5米以上，5米以内我们凭肉眼就能发现走失的小孩，所以在这个场景下我们对于距离测算的精度要求就不那么高，而rm-100的测算精度完全能够满足我们的需求。记录超出安全距离的时间并存储到存储芯片中，当按下查询键时可随时查看最近10次超出安全距离的具体时间。当儿童和家长分开的距离超过一定范围后，家长监测端的手环会有震动和声音提醒，内置的uwb测距模块会实时监测儿童端与监测端的距离并实时显示在屏幕上，引导家长不断靠近儿童以达到追踪的目的；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本基于uwb技术的儿童防走失手环中的uwb技术功耗低、抗多径效应好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点，成为未来无线定位技术的热点。本基于uwb技术的儿童防走失手环首次将uwb技术应用于防走失手环中，不依赖其他的节点网络，不受周边环境限制、不产生任何的使用费用，克服了传统定位系统难以完成的复杂环境下的测距定位难点。

附图说明

图1为一种基于uwb技术的儿童防走失手环的模块图；

图2为一种基于uwb技术的儿童防走失手环的原理示意图；

图3为一种基于uwb技术的儿童防走失手环的程序框图；

图4为一种基于uwb技术的儿童防走失手环外观示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种基于uwb技术的儿童防走失手环，包括中央处理器、uwb测距模块、数据传输模块、智能提醒模块、lcd显示模块、电子时钟、存储模块、电源、lcd显示器、tts、震动器、时间存储器、uwb监测端和uwb儿童端，所述中央处理模块和电源单向电连接，电源用于向中央处理器供电；所述智能提醒模块包括tts和震动器，所述tts和中央处理器单向电连接，tts用于接收中央处理器发出的语音控制信号；所述震动器和中央处理器单向电连接，震动器在接受到中央处理器发出的震动信号时进行震动提醒；所述lcd显示模块为lcd显示器，所述lcd显示器和中央处理器双向电连接，lcd显示器用于实时显示儿童和家长的距离，在儿童走出设定的安全距离后，lcd显示器显示儿童走出安全距离的时间；所述存储模块为时间存储器，所述时间存储器和中央处理器双向电连接，时间存储器用于存储儿童离开安全区的时间和次数；所述uwb测距模块包括uwb监测端和uwb儿童端，所述uwb监测端和中央处理器双向电连接，uwb监测端用于接收中央处理器发出的监测控制信号和向中央处理器发送监测数据；所述uwb儿童端和uwb监测端无线连接，uwb监测端接收uwb儿童端发出的无线信号；所述处理器内设置有数据传输模块，数据传输模块用于把中央处理器处理后的数据传输给其它智能设备；所述中央处理器为单片机；

在工作时，单片机先进行初始化，然后进行定时器t0中断到达判断和串口中断到达判断，当定时器t0中断到达判断为是时，进行中断服务程序，当定时器t0中断到达判断为否时，定时器t0中断到达判断进行重新判断，中断服务程序完成以后进行时间设定；同时，通过uwb测距模块进行距离测量，然后uwb测距模块把距离数据传送到串口缓冲区；当串口中断到达判断为是时，进行串口中断判断，当串口中断判断为是时接收串口缓冲区的距离数据；然后led显示器初始化，led显示器进行时间和距离的显示，当需要设置时间时，先对是否有按键变化进行判断，当判断是时，进行时间的设定，当判断为否时，不进行时间设置；判断儿童离开安全区的工作方式为，先判断监测距离是否大于二十米，当大于二十米时，存储当前时间，小灯进行闪烁，震动器进行震动，tts语音发出报警声音；当需要显示监测距离大于二十米的时间时，对是否有按键变化进行判断，当判断为是时，lcd显示器显示监测距离大于二十米的时间，当判断为否时，返回到是否有按键变化的判断；当监测距离小于或等于二十米时，继续对监测距离是否大于二十米进行判断；

本发明的工作原理是：首先由uwb监测端和uwb儿童端测算出儿童和家长的距离，然后在监测端由处理器读取uwb的距离数据，并通过分析数据判断两者的距离是否超出安全距离，当数据超出安全距离后，由处理器触发震动模块和tts模块发出提醒；lcd液晶显示模块由处理器驱动，显示所测得距离和时间；处理器将实时时间发送到存储模块并进行存储，当按下查询按键时，lcd液晶显示屏会显示最近十次超出安全距离的具体时间；电子时钟模块采用处理器内部定时器计时，通过四个按键设置时间；在近距离范围内（300米以内）采用uwb测距模块rm-100来进行短距离室内人员密集的复杂环境下（商场，超市，地铁站）的测距和定位追踪。rm-100是基于uwb的无线双向测距，主要是应用在配合目标的测距上，其测距精度较激光等要低，但工作距离较远，在有一定的阻挡下，也能正常测算距离，精度一般在5至30cm，工作距离可以达到300米。本发明用于防止儿童走失的场景，现实环境中人们的视野范围至少在5米以上，5米以内我们凭肉眼就能发现走失的小孩，所以在这个场景下我们对于距离测算的精度要求就不那么高，而rm-100的测算精度完全能够满足我们的需求。记录超出安全距离的时间并存储到存储芯片中，当按下查询键时可随时查看最近10次超出安全距离的具体时间。当儿童和家长分开的距离超过一定范围后，内置的uwb测距模块会实时监测儿童端与监测端的距离并实时显示在屏幕上，引导家长不断靠近儿童以达到追踪的目的；

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。