一种基于NB和空间定位的信息监测系统的制作方法

一种基于nb和空间定位的信息监测系统
技术领域
1.本实用新型涉及定位技术领域，具体涉及一种基于nb和空间定位的信息监测系统。


背景技术：

2.目前市场对定位产品的需求急速增加，而功耗低、实现室内室外定位的产品更符合市场的实际需求。当前市场的主流定位产品是使用gsm通信和gnss定位，存在功耗高、室内定位不准确的问题。


技术实现要素：

3.为解决现有技术问题，本实用新型提供一种基于nb和空间定位的信息监测系统，包括作为系统主控的nb
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iot模块以及与其相连的gnss模块、zigbee模块、监控终端和安装于室内的zigbee锚节点，监控终端通过网络云端与nb
‑
iot模块连接，gnss模块、zigbee模块通过uart、spi或iic的方式与nb
‑
iot模块连接；
4.所述zigbee模块包括主控芯片和滤波电路；
5.所述主控芯片用于将接收到的数据信号进行处理，得到发射信号；
6.所述滤波电路与所述主控芯片连接，用于对所述发射信号进行滤波，得到滤波后的发射信号，所述滤波后的发射信号的频率保持在预设的范围内。
7.进一步的方案是，所述监控终端上安装有监控app，该监控app可下发配置信息和控制指令，包括室内定位设备信息和室内定位数据发送周期，控制室内外定位模块的开启和关闭。
8.进一步的方案是，所述zigbee模块还包括功率放大芯片，所述功率放大芯片分别与所述主控芯片和所述滤波电路连接，所述滤波电路通过所述功率放大芯片与所述主控芯片连接，所述功率放大芯片用于将所述发射信号的功率放大后再输出给所述滤波电路。
9.进一步的方案是，所述滤波电路包括第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5；
10.所述第一电感l1的一端连接所述功率放大芯片，所述第一电感l1的另一端连接所述第一电容c1的一端；所述第一电容c1的一端还连接所述第二电容c2的一端，所述第一电容c1的另一端连接所述第二电容c2的另一端；所述第二电感l2的一端连接所述第二电容c2的一端，所述第二电感l2的另一端连接所述第三电容c3的一端；所述第三电容c3的另一端连接所述第二电容c2的另一端；所述第三电感l3的一端连接所述第二电感l2的另一端，所述第三电感l3的另一端连接所述第四电容c4的一端，所述第四电容c4的另一端连接所述第三电容c3的另一端，所述第五电容c5的一端连接所述第三电感l3的另一端，所述第五电容c5的另一端为输出端。
11.进一步的方案是，所述第一电感l1大小为15nh，所述第二电感l2大小为1.1nh，所述第三电感l3大小为2.0nh，所述第一电容c1和所述第三电容c3大小为2.2pf，所述第四电
容c4大小为1.2pf，所述第五电容c5大小为18pf。
12.进一步的方案是，所述第一电感l1为微型线绕电感，所述第二电感l2和所述第三电感l3的品质因数大于60；所述第一电容c1、所述第三电容c3、所述第四电容c4以及所述第五电容c5均为瓷片电容。
13.进一步的方案是，还包括对所述nb
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iot模块进行供电的供电系统，所述供电系统包括磁线圈装置、超级电容和开关装置；
14.所述磁线圈装置用于产生电势差，所述超级电容的一端和所述nb
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iot模块的电源输入端分别通过所述开关装置电连接至所述磁线圈装置的正极，所述超级电容的另一端和所述nb
‑
iot模块的电源输出端分别电连接至所述磁线圈装置的负极；
15.当所述磁线圈装置产生电势差时，所述电势差通过所述开关装置为所述超级电容充电，充电后的所述超级电容通过所述开关装置为所述nb
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iot模块供电。
16.进一步的方案是，所述磁线圈装置包括驱动电机、感应线圈和磁铁，所述驱动电机驱动所述感应线圈转动切割所述磁铁的磁场产生所述电势差。
17.本实用新型的有益效果：
18.本实用新型采用在室内安装锚节点来对定位产品进行室内定位，室外采用gnss进行定位，以zigbee锚节点的信号强度作为室内外定位方式的转换开关，将gnss定位系统和nb
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iot很好的融合在一起，很好的解决了现有技术中室内定位不准确的问题；
19.本实用新型采用nb
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iot通信较gsm而言频带更窄，功耗更低更节能，产品待机时间长，使用时间长；
20.本实用新型采用的zigbee模块接收的数据信号经过主控芯片的处理的，再由滤波电路滤波，在主控芯片之后进行滤波处理，能够对发射信号进行滤波；与现有技术在前端进行滤波相比，在主控芯片之后进行滤波处理，滤波处理完的发射信号一般会直接发送出去，相当于滤波后的发射信号是最终的发射信号，因此发射信号的信号质量较好，功率损失较小，进而提升传输距离；
21.本实用新型通过当磁线圈转动产生电势差时，电势差通过开关装置为超级电容充电，充电后的超级电容通过开关装置为nb
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iot模块供电，从而不需要额外使用电池或者电源就可实现nb
‑
iot模块的正常供电使用，节省能源。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例一种基于nb和空间定位的信息监测系统的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例中的zigbee模块结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例中滤波电路的电路图；
25.图4为本实用新型实施例中供电系统的电路原理结构图。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
27.如图1
‑
4所示，本实用新型的一个实施例公开了一种基于nb和空间定位的信息监测系统，包括作为系统主控的nb
‑
iot模块以及与其相连的gnss模块、zigbee模块、监控终端
和安装于室内的zigbee锚节点，监控终端通过网络云端与nb
‑
iot模块连接，gnss模块、zigbee模块通过uart、spi或iic的方式与nb
‑
iot模块连接；
28.在本实施例中，监控终端上安装有监控app，该监控app可下发配置信息和控制指令，包括室内定位设备信息和室内定位数据发送周期，控制室内外定位模块的开启和关闭。
29.在本实施例中，监控终端通过信号强度和判断zigbee父锚节点位置得到定位目标的位置。
30.本实施例实现室内外定位具体包括以下步骤：
31.s1：将zigbee锚节点固定分布于室内，各个锚节点分别作为一个协调器节点或若干路由器节点，定位目标上的zigbee模块为zigbee终端节点，配置zigbee路由节点和终端节点加入协调器，在监控终端的监控app上选择锚节点位置并记录对应的mac地址；
32.s2：监控目标不在监控范围内时，监控zigbee终端节点将离网，启用gnss定位，随后zigbee终端节点定期发送rejion请求，当定位目标再一次进入监控区域后，zigbee终端节点重新加入zigbee网络开启zigbee定位，zigbee终端节点周期性的发送定位指令并接受zigbee锚节点响应的室内定位数据并将室内定位数据发送到nb
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iot模块；
33.s3：nb
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iot模块收到室内定位数据后，将室内定位数据发送至云端，然后发送到监控终端，监控终端通过计算zigbee数据得到室内定位的信息，在监控app上进行显示。
34.其中室内定位数据包括信号强度，nb
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iot判断信号强度值超过设定的阈值后将发送室内定位数据到监控app，并关闭gnss室外定位。
35.zigbee模块包括主控芯片和滤波电路；主控芯片用于将接收到的数据信号进行处理，得到发射信号；滤波电路与主控芯片连接，用于对发射信号进行滤波，得到滤波后的发射信号，滤波后的发射信号的频率保持在预设的范围内。
36.发射信号的频率所维持在的预设的范围可以是：2.405ghz
‑
2.480ghz间的16个信道上。该预设的范围与发射信号的功率相关，发射信号的功率保持在一个范围内时，发射信号的频率也保持在一个对应的范围内。即跳频工作方式：天线增益＜10dbi时：数据信号功率保持在≤20dbm/mhz；天线增益≥10dbi时：数据信号功率保持在≤27dbm/mhz。其中，可以理解的是，天线即zigbee模块100的发射天线，发射信号通过天线发送出去。主控芯片对数据信号的处理可以包括数据编码、信道编解码、调制解调等处理。本实施中的主控芯片为cc2530芯片，cc2530芯片是一种射频芯片，属于标准的8051处理器。
37.本实施例中的zigbee模块接收的数据信号经过主控芯片的处理，再由滤波电路滤波，在主控芯片之后进行滤波处理，能够对发射信号进行滤波；与现有技术在前端进行滤波相比，在主控芯片之后进行滤波处理，滤波处理完的发射信号一般会直接发送出去，相当于滤波后的发射信号是最终的发射信号，因此发射信号的信号质量较好，功率损失较小，进而提升传输距离。
38.在本实施例中，zigbee模块还包括功率放大芯片，功率放大芯片分别与主控芯片和滤波电路连接，滤波电路通过功率放大芯片与主控芯片连接，功率放大芯片用于将发射信号的功率放大后再输出给滤波电路。zigbee模块输出的发射信号进行功率放大后再输出给滤波电路，能够起到信号放大的作用。本实施例的功率放大芯片为cc2592芯片，cc2592芯片是一种射频扩展器，针对低功率和低压的2.4ghz无线信号。
39.在本实施例中，滤波电路包括第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第一电容c1、
第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5；
40.第一电感l1的一端连接功率放大芯片，第一电感l1的另一端连接第一电容c1的一端；第一电容c1的一端还连接第二电容c2的一端，第一电容c1的另一端连接第二电容c2的另一端；第二电感l2的一端连接第二电容c2的一端，第二电感l2的另一端连接第三电容c3的一端；第三电容c3的另一端连接第二电容c2的另一端；第三电感l3的一端连接第二电感l2的另一端，第三电感l3的另一端连接第四电容c4的一端，第四电容c4的另一端连接第三电容c3的另一端，第五电容c5的一端连接第三电感l3的另一端，第五电容c5的另一端为输出端。
41.本实施例的滤波电路属于一个典型的二阶巴特沃兹低通滤波电路，采用电感和电容组合得到的滤波电路，电路中电感和电容的元件参数比较容易调节，且电路的结构也比较简单，若有元件损坏等情况出现，易于更换和维修。
42.在本实施例中，第一电感l1大小为15nh，第二电感l2大小为1.1nh，第三电感l3大小为2.0nh，第一电容c1和第三电容c3大小为2.2pf，第四电容c4大小为1.2pf，第五电容c5大小为18pf。本实施例通过使滤波电路的上述数值大小的元件，使得zigbee模块的性能大大提升。
43.在本实施例中，第一电感l1为微型线绕电感，第二电感l2和第三电感l3的品质因数大于60；第一电容c1、第三电容c3、第四电容c4以及第五电容c5均为瓷片电容。
44.本实施例中监测系统还包括对nb
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iot模块进行供电的供电系统，供电系统包括磁线圈装置、超级电容和开关装置；
45.磁线圈装置用于产生电势差，超级电容的一端和nb
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iot模块的电源输入端分别通过开关装置电连接至磁线圈装置的正极，超级电容的另一端和nb
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iot模块的电源输出端分别电连接至磁线圈装置的负极；
46.当磁线圈装置产生电势差时，电势差通过开关装置为超级电容充电，充电后的超级电容通过开关装置为nb
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iot模块供电。
47.在本实施例中，磁线圈装置包括驱动电机、感应线圈和磁铁，驱动电机驱动感应线圈转动切割磁铁的磁场产生电势差。
48.本实施例通过驱动电机驱动磁线圈转动而产生电势差时，电势差通过开关装置为超级电容充电，充电后的超级电容通过开关装置为nb
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iot模块供电，从而不需要额外使用电池或者电源就可实现nb
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iot模块的正常供电使用，节省能源。
49.最后说明的是，以上仅对本实用新型具体实施例进行详细描述说明。但本实用新型并不限制于以上描述具体实施例。本领域的技术人员对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都涵盖在本实用新型范围内。