一种uwb通信定位手机及系统的制作方法
【专利摘要】一种UWB通信定位手机及系统，UWB通信定位手机包括手机、UWB部件和USB-SPI转换接口，所述手机包括CPU、RF部分、显示与控制部分和USB接口，RF部分、显示与控制部分、USB接口分别与CPU连接；所述UWB部件包括UWB通信定位芯片和天线、SPI接口，天线、SPI接口分别与UWB通信定位芯片连接；所述USB-SPI转换接口包括USB接口和SPI接口，手机的USB接口和USB-SPI转换接口的USB接口连接，UWB部件的SPI接口和USB-SPI转换接口的SPI接口连接。本实用新型结构简单，实现方便，安全可靠，可操作性强，具有重要的市场价值。
【专利说明】
一种UWB通信定位手机及系统
技术领域
[0001 ]本实用新型属于通信领域，是一种新型的UWB通信定位手机及系统。
【背景技术】
[0002]室外定位技术已经非常成熟，市场上有多种GNSS设备可以满足不同用户从米级到毫米级的各种需求。而事实上，众多行业都对室内定位技术提出越来越高的要求，例如物联网行业，旅游行业，商业场所，机场，消防，公安，军用，停车场，医院，机器人，无人机，隧道矿井等。对于室内定位，虽然目前有多种解决方案，例如WIFI指纹定位，超声波定位，蓝牙定位，地磁定位，伪卫星定位，UWB定位等，但是由于技术局限以及成本问题，目前尚未有像GNSS定位技术一样让不同用户满意的成熟产品，更进一步说，这些技术要么定位精度无法满足要求，要么成本太高，因此难以推广。在众多室内定位技术解决方案中，目前来看，UWB技术是比较能在精度和成本之间取得平衡的一种技术，最有希望能得到发展的推广，从而真正实现室内室外定位的无缝融合。而目前的UWB定位设备，仅仅是作为独立的系统运行，未能与手机结合在一起，因此导致手机的室内定位精度始终不能得到根本性的提高。
[0003]手机定位的重要性已经得到广泛的认可，目前，几乎任何一部智能手机都安装了GNSS接收机，具备定位功能目前为止，而手机的室内定位却一直未能有较大突破。
【实用新型内容】
[0004]为了解决现有技术的问题，本实用新型提出一种UWB通信定位手机及相应系统。
[0005]本实用新型提出一种UWB通信定位手机，包括手机、UWB部件和USB-SPI转换接口，所述手机包括CPU、RF部分、显示与控制部分和USB接口，RF部分、显示与控制部分、USB接口分别与CPU连接;所述UWB部件包括UWB通信定位芯片和天线、SPI接口，天线、SPI接口分别与UWB通信定位芯片连接;所述USB-SPI转换接口包括USB接口和SPI接口，手机的USB接口和USB-SPI转换接口的USB接口连接，UWB部件的SPI接口和USB-SPI转换接口的SPI接口连接。
[0006]而且，UWB部件采用DECAWAVEDffMlOOO芯片。
[0007]而且，USB-SPI转换接口采用FT311D芯片。
[0008]而且，手机的CPU和UWB部件不通过USB-SPI转换接口直接连接。
[0009]本发明还提出一种UWB通信定位系统，包括UWB通信定位手机、两个以上锚点和定位服务器，UWB通信定位手机和锚点之间建立通信连接，锚点和定位服务器之间建立通信连接，定位服务器和手机之间建立通信连接，
[0010]所述UWB通信定位手机，包括手机、UWB部件和USB-SPI转换接口，所述手机包括CPU、RF部分、显示与控制部分和USB接口，RF部分、显示与控制部分、USB接口分别与CPU连接;所述UWB部件包括UWB通信定位芯片和天线、SPI接口，天线、SPI接口分别与UWB通信定位芯片连接;所述USB-SPI转换接口包括USB接口和SPI接口，手机的USB接口和USB-SPI转换接口的USB接口连接，UWB部件的SPI接口和USB-SPI转换接口的SPI接口连接。
[0011]而且，UWB部件采用DECAWAVEDffMlOOO芯片。
[0012]而且，USB-SPI转换接口采用FT31ID芯片。
[0013]而且，手机的CPU和UWB部件不通过USB-SPI转换接口直接连接。
[0014]本实用新型将UWB装置安装在手机上，并将UWB设备与通信设备自身做通信连接，从而实现通信设备的通信和定位。本实用新型结构简单，实现方便，安全可靠，可操作性强，具有重要的市场价值。
【附图说明】
[0015]图1本实用新型实施例的原理不意图。
[0016]图2本实用新型实施例的结构图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图和实施例详细说明本实用新型技术方案。
[0018]本实用新型考虑到，如今，低成本UWB的室内定位精度可以达到分米级，而实现UWB定位功能的设备也已经芯片化，配套的天线尺寸也只有几个毫米见方，其体积可以允许放在通用手机中，从而使得手机的室内外定位无缝集成，降低手机室内定位的复杂程度，提高手机室内定位精度。因此，本实用新型提出将UWB装置安装在手机上，并将UWB设备与通信设备自身做通信连接，从而实现通信设备的通信和定位。
[0019]UWB的定位原理是，未知位置的UWB设备(通常称作Tag)通过测量与已知位置设备(通常称作Anchor)之间的距离，当Tag获取到与两个以及两个以上Anchor之间的距离后，就可以通过解方程的方式得到自身的平面位置，当Tag获取到与三个以及三个以上Anchor之间的距离后，就可以通过解方程的方式得到自身的三维位置。
[0020]随着UWB技术的成熟化，UWB通信已经实现单片化，天线也实现了微型化。DECAWAVE公司推出的DW1000单芯片UWB通信集成电路尺寸已经缩减到6mmX6mm，而其他公司配套的陶瓷天线尺寸也将尺寸缩小到数个毫米。在这样的前提下，可以实现将UWB通信系统集成在通用的通信设备中，使得普通的设备可以实现通过UWB进行室内外定位。
[0021]可以在在设计具备UWB通信和定位功能的手机时，衡量原先的手机的硬件和软件资源，确认有足够的资源供UWB部件使用，例如需要具备足够的接口与UWB部件连接，有足够的CPU资源和内存资源用以控制UWB部件实现通信和定位，并且预留出安放UWB部件的空间。UWB部件包含UWB通信定位芯片和天线。硬件电路设计的时候，将UWB部件与CPU直接连接，或者通过USB接口等中间设备将UWB部件与CPU连接起来，使CPU可以和UWB部件通信。具体使用时，只需相应的驱动程序，使CPU上运行的操作系统或者主控程序可以驱动UWB部件；以及相应的应用程序，使用户可以使用UWB设备进行通信和定位。
[0022]实施例以普通的运行Android系统的手机为例，说明如何将UWB通信和定位功能加入到手机中去。
[0023]目前大多数手机都是智能手机，自身具备CPU和操作系统以及应用软件，具备集成UWB通信和定位功能的基础。由于现在的手机在设计的时候都非常紧凑，内部没有多余的空间来安装UWB部件，对手机的CPU进行逆向工程以及焊接操作难度也相当大。因此本实施例将UWB设备通过OTG外设的方式与手机连接，UWB设备没有与CPU直接连接，而是通过USB接口进行了接口转换。在具体实施时，新设计具备UWB功能的手机的时候，可以将UWB部件的空间预留出来，并在电路设计上直接将UWB设备与手机的CPU连接。
[0024]实施例提供的一种UWB通信定位手机，包括手机、UWB部件和USB-SPI转换接口，所述手机包括CPU、RF部分、显示与控制部分和USB接口，RF部分、显示与控制部分、USB接口分别与CPU连接;所述UWB部件包括UWB通信定位芯片和天线、SPI接口，天线、SPI接口分别与UWB通信定位芯片连接;所述USB-SPI转换接口包括USB接口和SPI接口，手机的USB接口和USB-SPI转换接口的USB接口连接，UWB部件的SPI接口和USB-SPI转换接口的SPI接口连接。
[0025]实施例具体使用的各部分如下:
[0026]I ,Android智能手机:版本需要高于2.3.4，具备USB OTG功能。USB OTG是USB On-The-Go的缩写，主要应用于各种不同的设备或移动设备间的联接，进行数据交换。
[0027]2，UWB部件:DECAWAVE DWM1000，本身集成了UWB天线，使用起来比较方便。
[0028]3，USB-SPI转换接口:FT311D，由于DWM1000采用了SPI数据接口，因此需要将手机的USB接口转换为SPI接口。
[0029]具体实施时，本领域技术人员也可以选用其他芯片。
[0030]进一步地，可以提供一种UWB通信定位系统，包括UWB通信定位手机、两个以上锚点和定位服务器，UWB通信定位手机和锚点之间建立通信连接，销点和定位服务器之间建立通信连接，定位服务器和手机之间建立通信连接，
[0031]定位服务器:用来接收UWBAnchor的数据，并计算安装了UWB设备的手机的坐标，将坐标传送给手机。
[0032]UWB定位环境:UWB定位需要布设一个至少有两个Anchor的定位环境。在需要定位的空间安装至少两个UWB Anchor，这些Anchor的坐标预先测量好，存放在定位服务器中。
[0033]具体实施时，手机的CPU和UWB部件也可以不通过USB-SPI转换接口直接连接。
[0034]具体坐标计算等可采用现有方法实现。为便于实施参考起见，提供使用本实施例所提供UWB通信定位系统的工作过程如下:
[0035]1，预先按照FT311D的数据手册以及DECAWAVE DW1000数据手册和开发手册，在Android开发环境中，建立一个可以通过FT31ID来操控DffMlOOO的UWB定位应用程序，以便用户可以通过UWB进行通信和定位。
[0036]2，将FT31ID的USB接口连接到手机的USB口。
[0037]3，将FT31ID的SPI接口连接到DffMlOOO的SPI数据接口，并给FT31ID和DffMlOOO妥善供电。
[0038]4，运行定位服务器，接收Anchor的数据。
[0039]5，运行手机上的UWB定位程序，与Anchor进行通信。
[0040]6，Anchor收到来自手机的通信请求，计算出Anchor自身与手机的距离，并将测距值传送给定位服务器。
[0041]7，定位服务器收到来自两个或两个以上Anchor的测距结果以后，根据Anchor的坐标，即可计算出手机的坐标。
[0042]8，定位服务器将计算得到的手机的坐标传输给手机。手机得到自身的定位结果。
[0043]本实用新型要求保护电路硬件设计，不涉及软件方面的改进。本实用新型的手机也可采用其他智能设备代替，例如电脑、平板电脑等。
[0044]需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的。因此本实用新型包括并不限于【具体实施方式】中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
【主权项】
1.一种UWB通信定位手机，其特征在于:包括手机、UWB部件和USB-SPI转换接口，所述手机包括CPU、RF部分、显示与控制部分和USB接口，RF部分、显示与控制部分、USB接口分别与CPU连接;所述UWB部件包括UWB通信定位芯片和天线、SPI接口，天线、SPI接口分别与UWB通信定位芯片连接;所述USB-SPI转换接口包括USB接口和SPI接口，手机的USB接口和USB-SPI转换接口的USB接口连接，UWB部件的SPI接口和USB-SPI转换接口的SPI接口连接。2.根据权利要求1所述UWB通信定位手机，其特征在于:UWB部件采用DECAWAVEDffMlOOO芯片。3.根据权利要求1或2所述UWB通信定位手机，其特征在于=USB-SPI转换接口采用FT311D 芯片。4.根据权利要求1所述UWB通信定位手机，其特征在于:手机的CPU和UWB部件不通过USB-SPI转换接口直接连接。5.—种UWB通信定位系统，其特征在于:包括UWB通信定位手机、两个以上UWB锚点和定位服务器，UWB通信定位手机和锚点之间建立通信连接，锚点和定位服务器之间建立通信连接，定位服务器和手机之间建立通信连接， 所述UWB通信定位手机，包括手机、UWB部件和USB-SPI转换接口，所述手机包括CPU、RF部分、显示与控制部分和USB接口，RF部分、显示与控制部分、USB接口分别与CPU连接;所述UWB部件包括UWB通信定位芯片和天线、SPI接口，天线、SPI接口分别与UWB通信定位芯片连接;所述USB-SPI转换接口包括USB接口和SPI接口，手机的USB接口和USB-SPI转换接口的USB接口连接，UWB部件的SPI接口和USB-SPI转换接口的SPI接口连接。6.根据权利要求5所述UWB通信定位系统，其特征在于:UWB部件采用DECAWAVEDffMlOOO芯片。7.根据权利要求5或6所述UWB通信定位系统，其特征在于=USB-SPI转换接口采用FT311D 芯片。8.根据权利要求5所述UWB通信定位系统，其特征在于:手机的CHJ和UWB部件不通过USB-SPI转换接口直接连接。
【文档编号】H04W64/00GK205454104SQ201620276458
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】张涛
【申请人】武汉大学