CN216017224U - 一种导航定位设备及其照明设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导航定位设备及其照明设备照明设备，照明设备上设置有UWB定位模块和物联网接入模块，照明设备通过UWB定位模块与至少一个定位设备连接；物联网接入模块用于分析UWB定位模块采集的距离数据；并将分析结果发送至定位基站服务器，定位基站服务器用于存储UWB定位模块分析的视频数据。本实用新型利用灯覆盖广泛，与工作相关，取电方便的，以及产品自身同时兼容多种网络传输协议的特点，将定位设备与视频监控设备相结合，解决了企业搭建物联网是存在重复建设，搭建成本高昂，并且受限于供电等环境因素的问题。

Description

一种导航定位设备及其照明设备

技术领域

本实用新型属于定位设备技术领域，具体涉及一种导航定位设备及其照明设备。

背景技术

随着社会的发展科技的进步，日常生活中科技化、智能化的产品越来越多。在灯具行业，高科技的产品也越来越受到消费者的喜爱。

目前的定位系统主要有GPS系统与北斗系统，此两个系统都主要应用于室外的定位，无论精度于系统的性能都是目前最佳的方法。但是对于室内定位系统，目前普遍存在的问题是：精度很差，无论时蓝牙，还是无线基站的定位技术其精度普遍在于1～4米的范围内，从而影响了室内定位技术的大规模的推广于使用。且蓝牙模块本身采取与2.4G相关的技术，所以在使用基于蓝牙技术的AOA进行定位的时候，会同时影响到同样使用2.4G无线技术的设备。且一般的蓝牙基站的初次安装陈本高需要大量的施工，且系统移动到其他的地方重新部署的成本也很高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种导航定位设备及其照明设备，使定位设备兼具定位与远程连接的功能，可以迅速的部署，与重新部署，并解决现有物联网需要重新架设物联网基站的问题。

本实用新型采用以下技术方案：

一种照明设备，包括UWB定位模块，UWB定位模块设置在照明设备本体上，照明设备本体通过UWB定位模块与至少一个定位设备连接，定位设备上设置有定位标签，定位标签用于定位设备与UWB定位模块之间的通信连接；UWB定位模块包括：

第一存储模块，用于存定位设备发送的标签数据；

定位比较模块，用于对第一存储模块存储的标签数据和设定阈值进行比较，得到定位设备的距离数据；

第一通信模块，用于将定位比较模块得到的距离数据经物联网接入模块发送给定位基站服务器。

具体的，物联网接入模块包括：

第二通信模块，用于接收和发送UWB定位模块采集的距离数据；

第二存储模块，用于存储第二通信模块接收的距离数据。

进一步的，物联网接入模块还包括控制模块，控制模块分别与第二通信模块和第二存储模块连接。

具体的，定位基站服务器通过无线或有线的方式与UWB定位模块进行通讯连接。

具体的，还包括：终端设备，终端设备与定位基站服务器连接。

进一步的，终端设备包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑。

本实用新型的另一个技术方案是，一种导航定位设备，包括所述的照明设备。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型一种照明设备，整个设备充分利用定位设备分布广泛，取电方便，与工作密切相关的特性，能充分的减少因取电限制UWB定位模块的安装位置，如果需要全面覆盖UWB定位模块，需要重新走电与搭建网络导致重复建设，使实施成本大幅增加的问题，定位标签设备定位信号的接受与发送装置，一般与被定位目标解和在一起，通过与定位基站的通讯对于定位相关的数据的传输与计算，与定位基站设备一起完成关于标签为这事的计算，从而进一步标识出被定位目标的位置，本实用新型既可以选择将本地获取的距离数据，实时进行上传，通过对后续的实时数据进行分析处理实现路径实时导航规划，保证数据的有效性，减轻数据传输过程中数据的压力；用户能够方便的在定位基站服务器完成远程路径的查询，调取，管理操作，大幅提升工作效率。

进一步的，导航数据内容巨大，数据内容繁杂，实时性要求高，如果在定位基站服务器直接进行存储分析，一方面会造成对于网络资源的大幅的占用与浪费，且传输过程中，可能导致导航数据的丢失，从而造成后续定位基站服务器数据进一步分析的问题。所以在定位基站服务器前部设置存储模块，定位比较模块和通信模块，定位比较模块用于获取标签数据，对标签数据内容进行分析与清洗，保证关键数据的安全，通过实时对数据进行压缩，减少数据从距离数据获取侧到定位基站服务器的数据传输量，提高网络的传输效率；通信模块则是为了保证采集的数据可以相应的高效的传输模式进行传输。

进一步的，物联网接入模块用于接收距离数据；并将距离数据发送给定位基站服务器；以及数据的暂存。

进一步的，控制模块可以对定位数据进行简单的分析，得到如定位标签的标识、数据类型、时间戳、地点等分析数据；控制模块还可以对定位数据进行复杂的分析，得到如轨迹识别、速度检测等分析数据。

进一步的，定位基站服务器通过无线或有线的方式与UWB定位模块进行通讯，物联网可以最大程度上的兼容各种不同的网络通讯协议。

进一步的，终端设备与定位基站服务器相连，完成不同场景的路径导航规划，实时获取物联网接入模块的数据。

进一步的，终端设备还能够获取用户的查询指令，不必与终端之间传输大量的数据，只需要根据终端发送的查询命令传输相应的数据即可，减少了数据传输的数量。并保证终端快速获取所需要的数据。

进一步的，采用不同的终端设备，能够方便系统用户根据场景和自身的情况选择合适的设备完成相应的动作。

综上所述，本实用新型利用定位设备覆盖广泛，与工作相关，取电方便，以及产品自身同时兼容多种网络传输协议的特点，将定位设备与视频监控设备相结合，解决了企业搭建物联网是存在重复建设，搭建成本高昂，并且受限于供电等环境因素的问题。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型系统结构图；

图2为本实用新型UWB定位模块功能图；

图3为本实用新型物联网接入模块功能图。

其中：1.定位基站服务器；2.照明设备本体；3.UWB定位模块；301.第一存储模块；302.定位比较模块；303.第一通信模块303；4.物联网接入模块；401.第二通信模块；402.第二存储模块403.控制模块；5.定位设备。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

还应当理解，在本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

请参阅图1，本实用新型一种照明设备，包括UWB定位模块3、物联网接入模块4和定位设备5，UWB定位模块3和物联网接入模块4均设置在照明设备1上，UWB定位模块3与设置有定位标签的定位设备5连接，当定位设备5进入到UWB定位模块3的连接范围后，定位设备5上的定位标签发送定位申请；UWB定位模块3接收定位设备5的距离数据，并将定位设备5的距离数据通过物联网接入模块4发送至定位基站服务器1，定位基站服务器1根据接收的定位设备5的距离数据计算生成对应的位置信息，实现定位。

多个UWB定位模块3接收到定位申请后进行判断，当需要定位时，每个UWB定位模块3均发送反馈消息给定位设备5的定位标签，采用time of fly方法计算每个UWB定位模块3与定位设备5的距离，并将计算结果上传到定位基站服务器1；

定位基站服务器1接收多个UWB定位模块3对相同标签的计算结果，使用三边定位算法获取定位设备5的具体位置；

定位基站服务器1跟据获得的具体位置在地图上显示对应的距离数据，完成定位。

双边双向测试的公式如下:

双边双向测距4消息方式：

分为两次测距，设备A主动发起第一次测距消息，设备B响应，得到4个时间戳；然后过了一段时间，设备B主动发起测距，设备A响应，同样得到4个不同的时间戳。最终可以得到如下四个时间差：

(1)Tround1

(2)Treply1

(3)Tround2

(4)Treply2

双边双向测距3消息方式：

相比较于4消息方式，省掉了第二次测距的发起动作，当设备A收到数据之后，立刻返回数据，最终也可以得到如下四个时间差：

(1)Tround1

(2)Treply1

(3)Tround2

(4)Treply2

双边双向测距飞行时间计算方法，无论是4消息方式或者3消息方式，都可以使用如下公式计算：

其中，T_prop就是最终算出的飞行时间。

具体的飞行距离使用飞行距离＝光速x飞行时间。该方法的好处就是不需要基站与标签之间进行精准的时间同步。

Trilateration(三边测量)是一种常用的定位算法：

1.已知三点位置(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃)

2.已知未知点(x₀,y₀)到三点距离d₁,d₂,d₃

以d₁,d₂,d₃为半径作三个圆，根据毕达哥拉斯定理，得出交点即未知点的位置计算公式：

(x₁-x₀)²+(y₁-y₀)²＝d₁ ²

(x₂-x₀)²+(y₂-y₀)²＝d₂ ²

(x₃-x₀)²+(y₃-y₀)²＝d₃ ²通过三圆的相交，可以确定一个目标点x₀,y₀从数学几何上不难求解得到目标点的坐标：

源节点的坐标(Xi,Yi)，其中：

照明设备本体2上设置有UWB定位模块3和物联网接入模块4，定位设备5通过UWB定位模块3与至少一个物联网接入模块4连接；物联网接入模块4用于将定位模块3获得的定位设备5的距离信息发送至定位基站服务器1，定位基站服务器1用于接收定位设备5的距离信息并计算生成对应的位置信息以实现定位，并将位置数据进行存储用于离线使用。

UWB定位模块3用于将获取的定位设备5的距离数据发送给物联网接入模块4，物联网接入模块4用于分析距离数据，将得到的距离信息发送给定位基站服务器1，定位基站服务器1用于计算定位设备5的距离信息，并存储，给出路线规划方案。

根据实际的场景需要，UWB定位模块3和物联网接入模块4搭建在室内或者室外的照明设备本体2上，利用照明设备本体2的常带电特性和高处悬挂的特点，解决UWB定位模块3和物联网接入模块4的安装和取电问题。

同时，鉴于定位设备广泛分布的特性，可优化物联网通信基站的分布，根据实际需求进行任意扩展，降低构建物联网系统的建设成本并提供性能。同时，通过与每个物联网接入模块对应的定位设备对距离数据进行存储和分析，实现了距离数据的分布式存储和分析，节约了数据占用的带宽；另外，定位基站服务器对分析数据进行读取和保存，大大节省了服务器资源，降低了定位基站服务器的运行压力。

定位基站服务器包含公有云、私有云和混合云三种方式中的任一种。

公有云通过Internet使用，可在当今整个开放的公有网络中提供服务，公有云作为一个支撑平台，能够整合上游的服务(如增值业务，广告)提供者和下游最终用户，打造新的价值链和生态系统。它使客户能够访问和共享基本的计算机基础设施，其中包括硬件、存储和带宽等资源。

私有云(Private Clouds)是为一个客户单独使用而构建的，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制；拥有基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式。私有云部署在企业数据中心的防火墙内，或部署在一个安全的主机托管场所。

混合云的一部分云服务使用共有的云服务器，另一部分的服务使用私有云服务器，企业的核心业务的数据部署于企业自身的私有云服务器上，将供社会使用的数据的调查，查询，和非核心数据的存储处理，放到公有云服务器上。

请参阅图2，UWB定位模块3包括第一存储模块301、定位比较模块302和第一通信模块303。

其中，第一存储模块301用于存储定位设备5发送的标签数据；定位比较模块302用于对标签数据进行分析，得到距离数据；第一通信模块303用于将距离数据经物联网接入模块4发送给定位基站服务器1。

UWB定位模块3能够根据采集的距离数据情况，选择对采集数据进行处理后传出，或者直接对数据进行透传。

请参阅图3，物联网接入模块4包括第二通信模块401和第二存储模块402；其中，第二通信模块401用于将UWB定位模块3采集的距离数据发送给定位基站服务器1；第二存储模块402用于对接收的距离数据进行暂存。

物联网接入模块4还包括控制模块403，控制模块403分别与第二通信模块401和第二存储模块402，以及定位处理模块(302)连接，用于完成距离数据的分析处理和控制。

需要说明的是，控制模块403可以对定位数据进行简单的分析，得到如定位标签的标识、数据类型、时间戳、地点等分析数据；控制模块403还可以对定位数据进行复杂的分析，得到如轨迹识别、速度检测等分析数据。

在本实用新型公开的一个实施例中，照明设备还包括：终端设备，终端设备与定位基站服务器1连接，终端设备用于显示定位基站服务器1中存储的距离数据，距离数据中均包含距离数据的标识。在本实施例中，终端设备包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、PC等。

当用户需要查找位置时，终端设备获取用户的查询指令，并将查询指令发送给定位基站服务器1，查询指令中包含导航参数；定位基站服务器1根据查询指令从分析信息中获取距离数据的标识，根据距离数据的标识从自身存储的关于相应设备的位置信息，并将距离数据发送给终端设备；终端设备实时显示距离数据，也可以由定位基站服务器根据位置信息规划相应的路线，并将该信息与位置信息一起发送给终端设备。

当然，终端设备也可以与物联网接入模块连接，当用户需要查找位置时，终端设备获取的用户的查询指令，根据查询指令从定位设备2中获取距离数据并显示，其中，查询指令中包括距离数据的标识。

整个照明设备的拓扑网络包括两层网络：设备接入网络层和通讯主干网络层。

其中，设备接入网络层用于接入各种接入设备，该层网络由许多的小型无线局域网组成；通讯主干网络层用于联结设备接入网络层的各个独立的小型无线局域网，最终实现所有设备的互联互通；通讯主干网络层的数据通过一个网关设备以无线(WiFi、LTE等)或有线(以太网、光纤等)的方式将数据送到定位基站服务器1，通过定位基站服务器1，用户可以通过远程的方式实现对现场设备的监控、管理、数据统计、数据分析等。

以利用本实用新型公开实施例中的系统架构，以100路照明设备实现10*24小时全天候导航定位为例，将100路的UWB定位设备接入到灯联网网关和数据分析设备中，系统开始正常运行。

本实用新型所提供的一种导航定位设备，包括上述具体实施例所描述的照明设备，导航定位设备的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。

需要注意的是，上述UWB定位模块的定位比较功能和存储功能，以及控制模块的控制功能均是现有技术中比较成熟的技术，并不是本申请的保护重点，本申请的重点是通过UWB定位模块、定位设备和照明设备的连接关系来实现基于照明设备的导航定位功能。

综上所述，本实用新型一种导航定位设备及其照明设备，通过将物联网接入模块搭建在室内或者室外的照明设备上，利用照明设备的分布广泛，在所有室内都一定具有灯具，常带电特性和高处悬挂的特点，解决物联网通信基站的安装和取电问题，以及定位设备对安装位置的限制，在遇到障碍物时容易影响系统性能的问题，同时，其他的定位设备，如蓝牙，无线基站的定位精度差，施工成本高，需要重复施工，拆装不方便的；同时，自建局域网，形成自有网络的拓扑设计结合，能够不受到外界环境的干扰影响，为网络安全提供了可靠的保障；另外，鉴于定位设备广泛分布的特性，可优化物联网通信基站的分布，根据实际需求进行任意扩展，降低构建物联网系统的建设成本并提供性能。同时，通过与每个物联网接入模块对应的UWB定位设备对设定范围内的定位设备进行存储和分析，实现了定位；另外，定位基站服务器对定位数据进行读取和保存，大大节省了服务器资源，降低了定位基站服务器的运行压力。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种照明设备，其特征在于，包括UWB定位模块(3)，UWB定位模块(3)设置在照明设备本体(2)上，照明设备本体(2)通过UWB定位模块(3)与至少一个定位设备(5)连接，定位设备(5)上设置有定位标签，定位标签用于定位设备(5)与UWB定位模块(3)之间的通信连接；UWB定位模块(3)包括：

第一存储模块(301)，用于存储定位设备(5)发送的标签数据；

定位比较模块(302)，用于对第一存储模块(301)存储的标签数据和设定阈值进行比较，得到定位设备(5)的距离数据；

第一通信模块(303)，用于将定位比较模块(302)得到的距离数据经物联网接入模块(4)发送给定位基站服务器(1)。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，物联网接入模块(4)包括：

第二通信模块(401)，用于接收和发送UWB定位模块(3)采集的距离数据；

第二存储模块(402)，用于存储第二通信模块(401)接收的距离数据。

3.根据权利要求2所述的照明设备，其特征在于，物联网接入模块(4)还包括控制模块(403)，控制模块(403)分别与第二通信模块(401)和第二存储模块(402)连接。

4.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，定位基站服务器(1)通过无线或有线的方式与UWB定位模块(3)进行通讯连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的照明设备，其特征在于，还包括：终端设备，终端设备与定位基站服务器(1)连接。

6.根据权利要求5所述的照明设备，其特征在于，终端设备包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑。

7.一种导航定位设备，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的照明设备。

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