一種超寬帶目標(biāo)定位系統(tǒng)及其超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及標(biāo)簽技術(shù)，尤其涉及基于超寬帶通信技術(shù)實現(xiàn)的數(shù)字標(biāo)簽技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字標(biāo)簽的應(yīng)用范圍越來越廣，一種普遍使用的數(shù)字標(biāo)簽就是商用射頻標(biāo)簽(RFID)。數(shù)字標(biāo)簽技術(shù)中的一項重要指標(biāo)就是標(biāo)簽的識別，傳統(tǒng)的RFID在識別上存在著通信速率較低、安全性不高、系統(tǒng)復(fù)雜度較高、抗多徑效應(yīng)較差以及定位精度不夠等缺點。
[0003]超寬帶(UWB)通信是一種與傳統(tǒng)通信技術(shù)完全不同的利用納秒級窄脈沖發(fā)射基帶無線信號的通信技術(shù)，其應(yīng)用頻段在3.1GHz到10.6GHz之間。UWB技術(shù)因其準(zhǔn)確的三維定位能力而在短距離定位與跟蹤系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用價值。美國從上世紀(jì)八十年代開始利用超寬帶技術(shù)用于軍用雷達系統(tǒng)研宄；國內(nèi)還僅限于理論性研宄。超寬帶(UWB)通信具有比窄帶通信系統(tǒng)顯著的優(yōu)勢在于:高通信速率、安全性高、低系統(tǒng)復(fù)雜度、抗多徑效應(yīng)、能提供數(shù)厘米的定位精度等優(yōu)點，是目前為最具競爭力和發(fā)展前景的技術(shù)之一。利用UWB技術(shù)設(shè)計的數(shù)字標(biāo)簽可廣泛應(yīng)用于精確定位系統(tǒng)，如區(qū)域內(nèi)資產(chǎn)跟蹤、人員定位等。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之序。
[0005]本實用新型的目的在于解決上述問題，提供了一種超寬帶目標(biāo)定位系統(tǒng)及其超寬帶數(shù)字標(biāo)簽，利用UWB通信獨特的技術(shù)特點，實現(xiàn)低成本數(shù)字識別標(biāo)簽，非常適合于低成本的商用射頻標(biāo)簽(RFID)識別系統(tǒng)。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案為:本實用新型揭示了一種超寬帶數(shù)字標(biāo)簽，其特征在于，包括:
[0007]微控制單元，產(chǎn)生并發(fā)送周期脈沖、具有身份標(biāo)識號碼的數(shù)據(jù)報文；
[0008]脈沖調(diào)制單元，連接微控制單元，接收微控制單元發(fā)送的數(shù)據(jù)報文并將數(shù)據(jù)報文調(diào)制成脈沖信號；
[0009]脈沖壓縮單元，連接脈沖調(diào)制單元，接收脈沖調(diào)制單元發(fā)來的脈沖信號并通過壓縮處理使脈沖信號變窄到超寬帶應(yīng)用頻段，使脈沖信號成為超寬帶信號；
[0010]射頻濾波單元，連接脈沖壓縮單元，將脈沖壓縮單元處理后的超寬帶信號進行濾波處理；
[0011]天線，連接射頻濾波單元，發(fā)射濾波處理后的超寬帶信號；
[0012]電源控制電路，分別連接微控制單元、脈沖調(diào)制單元、脈沖壓縮單元、射頻濾波單元，為標(biāo)簽提供電壓。
[0013]根據(jù)本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的一實施例，超寬帶的應(yīng)用頻段在3.1GHz到10.6Ghz 之間。
[0014]根據(jù)本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的一實施例，脈沖壓縮單元將脈沖信號進一步變窄到6GHz到7GHz之間。
[0015]根據(jù)本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的一實施例，天線是微帶貼片天線。
[0016]根據(jù)本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的一實施例，超寬帶數(shù)字標(biāo)簽還包括:
[0017]低頻前端電路，通過LC感應(yīng)線圈接收來自外部的配置命令，進行識別、濾波后輸出到微控制單元，將微控制單元從休眠中喚醒，存儲參數(shù)并按照配置命令執(zhí)行操作。
[0018]本實用新型還揭示了一種超寬帶目標(biāo)定位系統(tǒng)，其特征在于，包括:
[0019]至少一個超寬帶數(shù)字標(biāo)簽；
[0020]多個傳感器，由該多個傳感器圍成標(biāo)簽監(jiān)視范圍，該多個傳感器通過網(wǎng)絡(luò)連接到中央處理器，每一傳感器將接收到的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽發(fā)出的信號的絕對到達時間通過網(wǎng)絡(luò)分別發(fā)送到中央處理器；
[0021]中央處理器，基于該多個傳感器發(fā)來的絕對到達時間的差值進行超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的定位。
[0022]根據(jù)本實用新型的超寬帶目標(biāo)定位系統(tǒng)的一實施例，超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的應(yīng)用頻段在 3.1GHz 到 10.6Ghz 之間。
[0023]根據(jù)本實用新型的超寬帶目標(biāo)定位系統(tǒng)的一實施例，超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的應(yīng)用頻段進一步變窄到6GHz到7GHz之間。
[0024]根據(jù)本實用新型的超寬帶目標(biāo)定位系統(tǒng)的一實施例，超寬帶數(shù)字標(biāo)簽中的天線是微帶貼片天線。
[0025]根據(jù)本實用新型的超寬帶目標(biāo)定位系統(tǒng)的一實施例，超寬帶數(shù)字標(biāo)簽還包括:
[0026]低頻前端電路，通過LC感應(yīng)線圈接收來自外部的配置命令，進行識別、濾波后輸出到微控制單元，將微控制單元從休眠中喚醒，存儲參數(shù)并按照配置命令執(zhí)行操作。
[0027]本實用新型對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本實用新型的方案是設(shè)計一種超寬帶數(shù)字標(biāo)簽，并通過幾個固定的傳感器，對待定位的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽進行測距，通過各傳感器接收到超寬帶數(shù)字標(biāo)簽發(fā)出的信號的絕對到達時間的差值來計算到達時間差，實現(xiàn)對超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的準(zhǔn)確定位。本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽可廣泛應(yīng)用于物流管理、生產(chǎn)監(jiān)控、人員監(jiān)管等民用通信領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0028]圖1示出了本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的較佳實施例的原理框圖。
[0029]圖2示出了本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽中的微控制單元的電路圖。
[0030]圖3示出了本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽中的脈沖調(diào)制單元的電路圖。
[0031]圖4示出了本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽中的脈沖壓縮單元的電路圖。
[0032]圖5示出了本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽中的射頻濾波單元的電路圖。
[0033]圖6示出了本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽中的電源控制電路的電路圖。
[0034]圖7示出了本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽中的低頻前端電路的電路圖。
[0035]圖8示出了本實用新型的超寬帶目標(biāo)定位系統(tǒng)的較佳實施例的系統(tǒng)原理框圖。
【具體實施方式】
[0036]在結(jié)合以下附圖閱讀本公開的實施例的詳細描述之后，能夠更好地理解本實用新型的上述特征和優(yōu)點。在附圖中，各組件不一定是按比例繪制，并且具有類似的相關(guān)特性或特征的組件可能具有相同或相近的附圖標(biāo)記。
[0037]圖1示出了本實用新型的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的較佳實施例的原理。請參見圖1，本實施例的超寬帶數(shù)字標(biāo)簽包括:圖2所示的微控制單元11 (MCU)、圖3所示的脈沖調(diào)制單元
12、圖4所示的脈沖壓縮單元13、圖5所示的射頻濾波單元14、天線15、圖6所示的電源控制電路16。
[0038]這些組件之間的連接關(guān)系是:微控制單元11的輸出端連接脈沖調(diào)制單元12，脈沖調(diào)制單元12的輸出端連接脈沖壓縮單元13，脈沖壓縮單元13的輸出端連接射頻濾波單元14，射頻濾波單元14的輸出端連接天線15，電源控制電路16的輸出端分別連接微控制單元
11、脈沖調(diào)制單元12、脈沖壓縮單元13、射頻濾波單元14。
[0039]超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的實現(xiàn)原理如下。微控制單元11產(chǎn)生并發(fā)送周期脈沖、具有唯一的身份標(biāo)識號碼(ID)的數(shù)據(jù)報文。脈沖調(diào)制單元12接收微控制單元11發(fā)送的數(shù)據(jù)報文并將數(shù)據(jù)報文調(diào)制成脈沖信號。脈沖壓縮單元13接收脈沖調(diào)制單元12發(fā)來的脈沖信號并通過壓縮處理使脈沖信號變窄到超寬帶應(yīng)用頻段，使脈沖信號成為超寬帶信號。此處的超寬帶應(yīng)用頻段可以是常規(guī)的3.1GHz到10.6Ghz之間的頻段，較佳的進一步變窄到6GHz到7GHz之間。射頻濾波單元14將脈沖壓縮單元13處理后的超寬帶信號進行濾波處理。天線15發(fā)射濾波處理后的超寬帶信號，本實施例中的天線15例如是微帶貼片天線。
[0040]電源控制電路16是為其所連接的微控制單元11、脈沖調(diào)制單元12、脈沖壓縮單元
13、射頻濾波單元14(亦即整個超寬帶數(shù)字標(biāo)簽)提供電壓。正常工作狀態(tài)下，微控制單元11處于休眠狀態(tài)下，當(dāng)參數(shù)設(shè)定的時間到時，啟動電源控制電路16，紐扣電池3V電壓加入到上述超寬帶數(shù)字標(biāo)簽的整個工作電路中，以完成報文的發(fā)射。
[0041]較佳的，超寬帶數(shù)字標(biāo)簽還包括圖7所示的低頻前端電路17。當(dāng)需要對超寬帶數(shù)字標(biāo)簽進行工作參數(shù)配置時，可用系統(tǒng)專用設(shè)置工具在LF頻段向標(biāo)簽發(fā)送配置參數(shù)命令，如啟動、停止標(biāo)簽工作、標(biāo)簽發(fā)射信號時間間隔等。在標(biāo)簽內(nèi)的低頻前端電路17通過LC感應(yīng)線圈接收到配置命令，進行識別