一种定位信标装置的制作方法

本发明涉及室内定位导航领域，尤其是一种提升室内定位技术研发效率的通用型定位信标装置。

背景技术：

随着全球定位系统GPS技术的成熟和广泛应用，基于位置的服务LBS已经成为互联网上承载的一类重要业务，但对于人们居留时间长达80％的室内环境，GPS无法提供有效的定位支持。

室内定位从技术上可以分为基于WiFi、蓝牙、ZigBee、SubG以及超宽带UWB的微波无线定位技术、基于LF磁信号的磁场定位技术、基于超声波的声定位技术、基于可见光或红外的光定位技术、基于摄像头的计算机视觉定位技术、基于室内地磁异常匹配的定位技术、基于微机电MEMS运动传感器的惯导技术。其中微波无线定位技术、磁场定位技术、声定位技术、光定位技术需要再室内环境下部署专有设备或利用已有设备，生成并发射对应的定位信号，这些设备成为定位信标设备。

定位信标发射的不同信号载体具有不同的优劣势，单一的定位信号载体难以满足各类应用的定位需求。如超声定位具有定位精度高的优点，但存在距离短、方向性强、信号易反射导致定位误差大幅增加等问题。微波无线定位覆盖范围大、成本低、功耗低，但存在定位误差大、受人体与环境影响大等问题。磁场定位技术可靠性高，受外界环境影响小，定位精度高，但存在功耗高、覆盖区域小等缺点。

此外，LF磁场发射天线的体积、外观形状的选择与应用场景密切相关，目前国内相关产品全部采用磁棒天线，具有体积小、增益大、品质因数高等优点，但在实际部署中面临多个磁棒天线之间的一致性差，运输、搬运、安装等易造成磁棒天线损坏或磁场散射特征发生变化，严重制约了定位系统现场调测的速率和工作进度，增加了人力投入成本，进而增加了整个系统的建设成本，

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种通用型的定位信标装置，能够有效提升基于信标的室内定位系统研发效率，减少研发成本，降低研发周期，实现多种定位信号载体的按需融合。

为解决上述技术问题，本发明提供一种定位信标装置，包括母板1、定位模块；定位模块包括微波无线定位子板2和磁场定位子板3；母板1上设置有插座孔11、主控模块12、电源模块13、供电网络一体化模块14和时钟模块15；插孔座11分布在木板1的四周；电源模块13为主控模块12、供电网络一体化模块14和时钟模块15提供多路供电电压，每路电源转换电路具有独立的控制接口，主控模块12通过GPIO控制电源转换电路的断开或关闭；供电网络一体化模块14与主控模块12相连，将有线网络的布线以及市电供电系统的布线合二为一；时钟模块15与主控模块相连，为主控模块15提供对应的工作时钟；不同形式的定位模块以插卡形式通过插针接入母板1。

优选的，微波无线定位子板2包括第一插针座21、微波无线收发单元22、射频天线单元23和时钟单元24；第一插针座21与母板1的插孔座11对接，完成母板1的电源模块13到微波无线定位子板2的电源供给；母板1的主控模块12与微波无线收发单元22之间通过SPI、I²C进行双向数据交互，母板1的主控模块12对射频天线单元23的天线选择进行GPIO控制，时钟单元24为微波无线收发单元22提供工作时钟和待机值守时钟。

优选的，磁场定位子板3包括第二插针座31、LF磁信号驱动放大单元32和LF磁线圈33；第二插针座31与母板1的插针孔11对接，完成母板1的电源模块13到磁场定位子板3的电源供给；母板1的主控模块12位LF磁信号驱动放大单元32提供数据信号，LF磁信号驱动放大单元支持全桥驱动电路和半桥驱动电路，具体的载波工作频段由母板1的主控模块12的输出数据信号决定；LF磁线圈33具有磁棒天线、绕制方型或原型线圈多种形态，适应不同的部署环境对设备形态、体积的要求。

优选的，主控模块为32位MCU，包括4路PWM通道、RMII接口、UART接口、SPI接口；主控模块32通过RMII接口与POE的数据接口相连，完成数据交换；主控模块32通过UART模块与PLC的数据接口相连，完成双向数据交换；主控模块32通过SPI接口与SubG/2.4G无线模块相连，完成双向数据交互；主控模块32通过内部PWM单元产生可变幅度的LF磁激励信号，每一路PWM单元与一路磁信号驱动放大电路相连。

优选的，主控模块32支持4个以上的磁定位模块和2个以上的无线定位模块的接入和管理。

本发明的有益效果为：支持蓝牙、WiFi、SubG频段微波、LF磁场等多种室内定位信号载体，集成了多种外部供电与数据通信一体化接口，充分利用已有的室内网络和供电基础设施，适应不同的布设环境和部署要求；支持针对不同应用场景和布设环境的定位信标快速定制，提高定位基站的研制效率，降低了面向应用场景的研制周期；支持多形态、具有高可靠性、高一致性的磁场天线的接入，适应不同布设环境，降低系统规划和现场调测工作量，降低系统综合布设成本，提高部署效率。

附图说明

图1是本发明的整体装置结构示意图。

图2是本发明的微波无线定位子板结构示意图。。

图3是本发明的磁场定位子板结构示意图。

图4是本发明的主控模块结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种定位信标装置，包括母板1、定位模块；定位模块包括微波无线定位子板2和磁场定位子板3；母板1上设置有插座孔11、主控模块12、电源模块13、供电网络一体化模块14和时钟模块15；插孔座11分布在木板1的四周；电源模块13为主控模块12、供电网络一体化模块14和时钟模块15提供多路供电电压，每路电源转换电路具有独立的控制接口，主控模块12通过GPIO控制电源转换电路的断开或关闭，降低整个装置的功耗；供电网络一体化模块14与主控模块12相连，将有线网络的布线以及市电供电系统的布线合二为一，减少室内定位系统布线工作量，提高系统可维护性；时钟模块15与主控模块相连，为主控模块15提供对应的工作时钟；不同形式的定位模块以插卡形式通过插针接入母板1，便于快速更换不同的定位模块以及实现多种定位技术的融合。

如图2所示，微波无线定位模块为收发一体模块，支持PCB板级天线、外接全向天线等不同类型的射频天线。微波无线定位子板2包括第一插针座21、微波无线收发单元22、射频天线单元23和时钟单元24；第一插针座21与母板1的插孔座11对接，完成母板1的电源模块13到微波无线定位子板2的电源供给；母板1的主控模块12与微波无线收发单元22之间通过SPI、I²C进行双向数据交互，母板1的主控模块12对射频天线单元23的天线选择进行GPIO控制，时钟单元24为微波无线收发单元22提供工作时钟和待机值守时钟。

如图3所示，磁场定位子板为发射模块，支持磁棒天线、环形线圈、指定形状和体积的绕线线圈等多种形态的LF磁线圈。磁场定位子板3包括第二插针座31、LF磁信号驱动放大单元32和LF磁线圈33；第二插针座31与母板1的插针孔11对接，完成母板1的电源模块13到磁场定位子板3的电源供给；母板1的主控模块12位LF磁信号驱动放大单元32提供数据信号，LF磁信号驱动放大单元支持全桥驱动电路和半桥驱动电路，具体的载波工作频段由母板1的主控模块12的输出数据信号决定；LF磁线圈33适应不同的部署环境对设备形态、体积的要求。

如图4所示，主控模块32是定位信标装置的核心功能模块，由于定位信标处理任务复杂度较高，选用具有高处理能力的32位ARM微控制器，包括4路PWM通道、RMII接口、UART接口、SPI接口；主控模块32通过RMII接口与POE的数据接口相连，完成数据交换；主控模块32通过UART模块与PLC的数据接口相连，完成双向数据交换；主控模块32通过SPI接口与SubG/2.4G无线模块相连，完成双向数据交互；主控模块32通过内部PWM单元产生可变幅度的LF磁激励信号，每一路PWM单元与一路磁信号驱动放大电路相连。主控模块32支持4个以上的磁定位模块和2个以上的无线定位模块的接入和管理。

尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。