一種uwb通信定位手機(jī)及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種UWB通信定位手機(jī)及系統(tǒng)，UWB通信定位手機(jī)包括手機(jī)、UWB部件和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口，所述手機(jī)包括CPU、RF部分、顯示與控制部分和USB接口，RF部分、顯示與控制部分、USB接口分別與CPU連接；所述UWB部件包括UWB通信定位芯片和天線、SPI接口，天線、SPI接口分別與UWB通信定位芯片連接；所述USB-SPI轉(zhuǎn)換接口包括USB接口和SPI接口，手機(jī)的USB接口和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口的USB接口連接，UWB部件的SPI接口和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口的SPI接口連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)方便，安全可靠，可操作性強(qiáng)，具有重要的市場價值。
【專利說明】
一種UWB通信定位手機(jī)及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型屬于通信領(lǐng)域，是一種新型的UWB通信定位手機(jī)及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]室外定位技術(shù)已經(jīng)非常成熟，市場上有多種GNSS設(shè)備可以滿足不同用戶從米級到毫米級的各種需求。而事實(shí)上，眾多行業(yè)都對室內(nèi)定位技術(shù)提出越來越高的要求，例如物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，旅游行業(yè)，商業(yè)場所，機(jī)場，消防，公安，軍用，停車場，醫(yī)院，機(jī)器人，無人機(jī)，隧道礦井等。對于室內(nèi)定位，雖然目前有多種解決方案，例如WIFI指紋定位，超聲波定位，藍(lán)牙定位，地磁定位，偽衛(wèi)星定位，UWB定位等，但是由于技術(shù)局限以及成本問題，目前尚未有像GNSS定位技術(shù)一樣讓不同用戶滿意的成熟產(chǎn)品，更進(jìn)一步說，這些技術(shù)要么定位精度無法滿足要求，要么成本太高，因此難以推廣。在眾多室內(nèi)定位技術(shù)解決方案中，目前來看，UWB技術(shù)是比較能在精度和成本之間取得平衡的一種技術(shù)，最有希望能得到發(fā)展的推廣，從而真正實(shí)現(xiàn)室內(nèi)室外定位的無縫融合。而目前的UWB定位設(shè)備，僅僅是作為獨(dú)立的系統(tǒng)運(yùn)行，未能與手機(jī)結(jié)合在一起，因此導(dǎo)致手機(jī)的室內(nèi)定位精度始終不能得到根本性的提高。
[0003]手機(jī)定位的重要性已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可，目前，幾乎任何一部智能手機(jī)都安裝了GNSS接收機(jī)，具備定位功能目前為止，而手機(jī)的室內(nèi)定位卻一直未能有較大突破。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實(shí)用新型提出一種UWB通信定位手機(jī)及相應(yīng)系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型提出一種UWB通信定位手機(jī)，包括手機(jī)、UWB部件和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口，所述手機(jī)包括CPU、RF部分、顯示與控制部分和USB接口，RF部分、顯示與控制部分、USB接口分別與CPU連接;所述UWB部件包括UWB通信定位芯片和天線、SPI接口，天線、SPI接口分別與UWB通信定位芯片連接;所述USB-SPI轉(zhuǎn)換接口包括USB接口和SPI接口，手機(jī)的USB接口和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口的USB接口連接，UWB部件的SPI接口和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口的SPI接口連接。
[0006]而且，UWB部件采用DECAWAVEDffMlOOO芯片。
[0007]而且，USB-SPI轉(zhuǎn)換接口采用FT311D芯片。
[0008]而且，手機(jī)的CPU和UWB部件不通過USB-SPI轉(zhuǎn)換接口直接連接。
[0009]本發(fā)明還提出一種UWB通信定位系統(tǒng)，包括UWB通信定位手機(jī)、兩個以上錨點(diǎn)和定位服務(wù)器，UWB通信定位手機(jī)和錨點(diǎn)之間建立通信連接，錨點(diǎn)和定位服務(wù)器之間建立通信連接，定位服務(wù)器和手機(jī)之間建立通信連接，
[0010]所述UWB通信定位手機(jī)，包括手機(jī)、UWB部件和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口，所述手機(jī)包括CPU、RF部分、顯示與控制部分和USB接口，RF部分、顯示與控制部分、USB接口分別與CPU連接;所述UWB部件包括UWB通信定位芯片和天線、SPI接口，天線、SPI接口分別與UWB通信定位芯片連接;所述USB-SPI轉(zhuǎn)換接口包括USB接口和SPI接口，手機(jī)的USB接口和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口的USB接口連接，UWB部件的SPI接口和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口的SPI接口連接。
[0011]而且，UWB部件采用DECAWAVEDffMlOOO芯片。
[0012]而且，USB-SPI轉(zhuǎn)換接口采用FT31ID芯片。
[0013]而且，手機(jī)的CPU和UWB部件不通過USB-SPI轉(zhuǎn)換接口直接連接。
[0014]本實(shí)用新型將UWB裝置安裝在手機(jī)上，并將UWB設(shè)備與通信設(shè)備自身做通信連接，從而實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備的通信和定位。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)方便，安全可靠，可操作性強(qiáng)，具有重要的市場價值。
【附圖說明】
[0015]圖1本實(shí)用新型實(shí)施例的原理不意圖。
[0016]圖2本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型技術(shù)方案。
[0018]本實(shí)用新型考慮到，如今，低成本UWB的室內(nèi)定位精度可以達(dá)到分米級，而實(shí)現(xiàn)UWB定位功能的設(shè)備也已經(jīng)芯片化，配套的天線尺寸也只有幾個毫米見方，其體積可以允許放在通用手機(jī)中，從而使得手機(jī)的室內(nèi)外定位無縫集成，降低手機(jī)室內(nèi)定位的復(fù)雜程度，提高手機(jī)室內(nèi)定位精度。因此，本實(shí)用新型提出將UWB裝置安裝在手機(jī)上，并將UWB設(shè)備與通信設(shè)備自身做通信連接，從而實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備的通信和定位。
[0019]UWB的定位原理是，未知位置的UWB設(shè)備(通常稱作Tag)通過測量與已知位置設(shè)備(通常稱作Anchor)之間的距離，當(dāng)Tag獲取到與兩個以及兩個以上Anchor之間的距離后，就可以通過解方程的方式得到自身的平面位置，當(dāng)Tag獲取到與三個以及三個以上Anchor之間的距離后，就可以通過解方程的方式得到自身的三維位置。
[0020]隨著UWB技術(shù)的成熟化，UWB通信已經(jīng)實(shí)現(xiàn)單片化，天線也實(shí)現(xiàn)了微型化。DECAWAVE公司推出的DW1000單芯片UWB通信集成電路尺寸已經(jīng)縮減到6mmX6mm，而其他公司配套的陶瓷天線尺寸也將尺寸縮小到數(shù)個毫米。在這樣的前提下，可以實(shí)現(xiàn)將UWB通信系統(tǒng)集成在通用的通信設(shè)備中，使得普通的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)通過UWB進(jìn)行室內(nèi)外定位。
[0021]可以在在設(shè)計具備UWB通信和定位功能的手機(jī)時，衡量原先的手機(jī)的硬件和軟件資源，確認(rèn)有足夠的資源供UWB部件使用，例如需要具備足夠的接口與UWB部件連接，有足夠的CPU資源和內(nèi)存資源用以控制UWB部件實(shí)現(xiàn)通信和定位，并且預(yù)留出安放UWB部件的空間。UWB部件包含UWB通信定位芯片和天線。硬件電路設(shè)計的時候，將UWB部件與CPU直接連接，或者通過USB接口等中間設(shè)備將UWB部件與CPU連接起來，使CPU可以和UWB部件通信。具體使用時，只需相應(yīng)的驅(qū)動程序，使CPU上運(yùn)行的操作系統(tǒng)或者主控程序可以驅(qū)動UWB部件；以及相應(yīng)的應(yīng)用程序，使用戶可以使用UWB設(shè)備進(jìn)行通信和定位。
[0022]實(shí)施例以普通的運(yùn)行Android系統(tǒng)的手機(jī)為例，說明如何將UWB通信和定位功能加入到手機(jī)中去。
[0023]目前大多數(shù)手機(jī)都是智能手機(jī)，自身具備CPU和操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件，具備集成UWB通信和定位功能的基礎(chǔ)。由于現(xiàn)在的手機(jī)在設(shè)計的時候都非常緊湊，內(nèi)部沒有多余的空間來安裝UWB部件，對手機(jī)的CPU進(jìn)行逆向工程以及焊接操作難度也相當(dāng)大。因此本實(shí)施例將UWB設(shè)備通過OTG外設(shè)的方式與手機(jī)連接，UWB設(shè)備沒有與CPU直接連接，而是通過USB接口進(jìn)行了接口轉(zhuǎn)換。在具體實(shí)施時，新設(shè)計具備UWB功能的手機(jī)的時候，可以將UWB部件的空間預(yù)留出來，并在電路設(shè)計上直接將UWB設(shè)備與手機(jī)的CPU連接。
[0024]實(shí)施例提供的一種UWB通信定位手機(jī)，包括手機(jī)、UWB部件和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口，所述手機(jī)包括CPU、RF部分、顯示與控制部分和USB接口，RF部分、顯示與控制部分、USB接口分別與CPU連接;所述UWB部件包括UWB通信定位芯片和天線、SPI接口，天線、SPI接口分別與UWB通信定位芯片連接;所述USB-SPI轉(zhuǎn)換接口包括USB接口和SPI接口，手機(jī)的USB接口和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口的USB接口連接，UWB部件的SPI接口和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口的SPI接口連接。
[0025]實(shí)施例具體使用的各部分如下:
[0026]I ,Android智能手機(jī):版本需要高于2.3.4，具備USB OTG功能。USB OTG是USB On-The-Go的縮寫，主要應(yīng)用于各種不同的設(shè)備或移動設(shè)備間的聯(lián)接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0027]2，UWB部件:DECAWAVE DWM1000，本身集成了UWB天線，使用起來比較方便。
[0028]3，USB-SPI轉(zhuǎn)換接口:FT311D，由于DWM1000采用了SPI數(shù)據(jù)接口，因此需要將手機(jī)的USB接口轉(zhuǎn)換為SPI接口。
[0029]具體實(shí)施時，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以選用其他芯片。
[0030]進(jìn)一步地，可以提供一種UWB通信定位系統(tǒng)，包括UWB通信定位手機(jī)、兩個以上錨點(diǎn)和定位服務(wù)器，UWB通信定位手機(jī)和錨點(diǎn)之間建立通信連接，銷點(diǎn)和定位服務(wù)器之間建立通信連接，定位服務(wù)器和手機(jī)之間建立通信連接，
[0031]定位服務(wù)器:用來接收UWBAnchor的數(shù)據(jù)，并計算安裝了UWB設(shè)備的手機(jī)的坐標(biāo)，將坐標(biāo)傳送給手機(jī)。
[0032]UWB定位環(huán)境:UWB定位需要布設(shè)一個至少有兩個Anchor的定位環(huán)境。在需要定位的空間安裝至少兩個UWB Anchor，這些Anchor的坐標(biāo)預(yù)先測量好，存放在定位服務(wù)器中。
[0033]具體實(shí)施時，手機(jī)的CPU和UWB部件也可以不通過USB-SPI轉(zhuǎn)換接口直接連接。
[0034]具體坐標(biāo)計算等可采用現(xiàn)有方法實(shí)現(xiàn)。為便于實(shí)施參考起見，提供使用本實(shí)施例所提供UWB通信定位系統(tǒng)的工作過程如下:
[0035]1，預(yù)先按照FT311D的數(shù)據(jù)手冊以及DECAWAVE DW1000數(shù)據(jù)手冊和開發(fā)手冊，在Android開發(fā)環(huán)境中，建立一個可以通過FT31ID來操控DffMlOOO的UWB定位應(yīng)用程序，以便用戶可以通過UWB進(jìn)行通信和定位。
[0036]2，將FT31ID的USB接口連接到手機(jī)的USB口。
[0037]3，將FT31ID的SPI接口連接到DffMlOOO的SPI數(shù)據(jù)接口，并給FT31ID和DffMlOOO妥善供電。
[0038]4，運(yùn)行定位服務(wù)器，接收Anchor的數(shù)據(jù)。
[0039]5，運(yùn)行手機(jī)上的UWB定位程序，與Anchor進(jìn)行通信。
[0040]6，Anchor收到來自手機(jī)的通信請求，計算出Anchor自身與手機(jī)的距離，并將測距值傳送給定位服務(wù)器。
[0041]7，定位服務(wù)器收到來自兩個或兩個以上Anchor的測距結(jié)果以后，根據(jù)Anchor的坐標(biāo)，即可計算出手機(jī)的坐標(biāo)。
[0042]8，定位服務(wù)器將計算得到的手機(jī)的坐標(biāo)傳輸給手機(jī)。手機(jī)得到自身的定位結(jié)果。
[0043]本實(shí)用新型要求保護(hù)電路硬件設(shè)計，不涉及軟件方面的改進(jìn)。本實(shí)用新型的手機(jī)也可采用其他智能設(shè)備代替，例如電腦、平板電腦等。
[0044]需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的。因此本實(shí)用新型包括并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種UWB通信定位手機(jī)，其特征在于:包括手機(jī)、UWB部件和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口，所述手機(jī)包括CPU、RF部分、顯示與控制部分和USB接口，RF部分、顯示與控制部分、USB接口分別與CPU連接;所述UWB部件包括UWB通信定位芯片和天線、SPI接口，天線、SPI接口分別與UWB通信定位芯片連接;所述USB-SPI轉(zhuǎn)換接口包括USB接口和SPI接口，手機(jī)的USB接口和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口的USB接口連接，UWB部件的SPI接口和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口的SPI接口連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述UWB通信定位手機(jī)，其特征在于:UWB部件采用DECAWAVEDffMlOOO芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述UWB通信定位手機(jī)，其特征在于=USB-SPI轉(zhuǎn)換接口采用FT311D 芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述UWB通信定位手機(jī)，其特征在于:手機(jī)的CPU和UWB部件不通過USB-SPI轉(zhuǎn)換接口直接連接。5.—種UWB通信定位系統(tǒng)，其特征在于:包括UWB通信定位手機(jī)、兩個以上UWB錨點(diǎn)和定位服務(wù)器，UWB通信定位手機(jī)和錨點(diǎn)之間建立通信連接，錨點(diǎn)和定位服務(wù)器之間建立通信連接，定位服務(wù)器和手機(jī)之間建立通信連接， 所述UWB通信定位手機(jī)，包括手機(jī)、UWB部件和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口，所述手機(jī)包括CPU、RF部分、顯示與控制部分和USB接口，RF部分、顯示與控制部分、USB接口分別與CPU連接;所述UWB部件包括UWB通信定位芯片和天線、SPI接口，天線、SPI接口分別與UWB通信定位芯片連接;所述USB-SPI轉(zhuǎn)換接口包括USB接口和SPI接口，手機(jī)的USB接口和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口的USB接口連接，UWB部件的SPI接口和USB-SPI轉(zhuǎn)換接口的SPI接口連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述UWB通信定位系統(tǒng)，其特征在于:UWB部件采用DECAWAVEDffMlOOO芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述UWB通信定位系統(tǒng)，其特征在于=USB-SPI轉(zhuǎn)換接口采用FT311D 芯片。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述UWB通信定位系統(tǒng)，其特征在于:手機(jī)的CHJ和UWB部件不通過USB-SPI轉(zhuǎn)換接口直接連接。
【文檔編號】H04W64/00GK205454104SQ201620276458
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】張濤
【申請人】武漢大學(xué)