本發明涉及室內定位導航領域，尤其是一種提升室內定位技術研發效率的通用型定位信標裝置。

背景技術：

隨著全球定位系統GPS技術的成熟和廣泛應用，基于位置的服務LBS已經成為互聯網上承載的一類重要業務，但對于人們居留時間長達80％的室內環境，GPS無法提供有效的定位支持。

室內定位從技術上可以分為基于WiFi、藍牙、ZigBee、SubG以及超寬帶UWB的微波無線定位技術、基于LF磁信號的磁場定位技術、基于超聲波的聲定位技術、基于可見光或紅外的光定位技術、基于攝像頭的計算機視覺定位技術、基于室內地磁異常匹配的定位技術、基于微機電MEMS運動傳感器的慣導技術。其中微波無線定位技術、磁場定位技術、聲定位技術、光定位技術需要再室內環境下部署專有設備或利用已有設備，生成并發射對應的定位信號，這些設備成為定位信標設備。

定位信標發射的不同信號載體具有不同的優劣勢，單一的定位信號載體難以滿足各類應用的定位需求。如超聲定位具有定位精度高的優點，但存在距離短、方向性強、信號易反射導致定位誤差大幅增加等問題。微波無線定位覆蓋范圍大、成本低、功耗低，但存在定位誤差大、受人體與環境影響大等問題。磁場定位技術可靠性高，受外界環境影響小，定位精度高，但存在功耗高、覆蓋區域小等缺點。

此外，LF磁場發射天線的體積、外觀形狀的選擇與應用場景密切相關，目前國內相關產品全部采用磁棒天線，具有體積小、增益大、品質因數高等優點，但在實際部署中面臨多個磁棒天線之間的一致性差，運輸、搬運、安裝等易造成磁棒天線損壞或磁場散射特征發生變化，嚴重制約了定位系統現場調測的速率和工作進度，增加了人力投入成本，進而增加了整個系統的建設成本，

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種通用型的定位信標裝置，能夠有效提升基于信標的室內定位系統研發效率，減少研發成本，降低研發周期，實現多種定位信號載體的按需融合。

為解決上述技術問題，本發明提供一種定位信標裝置，包括母板1、定位模塊；定位模塊包括微波無線定位子板2和磁場定位子板3；母板1上設置有插座孔11、主控模塊12、電源模塊13、供電網絡一體化模塊14和時鐘模塊15；插孔座11分布在木板1的四周；電源模塊13為主控模塊12、供電網絡一體化模塊14和時鐘模塊15提供多路供電電壓，每路電源轉換電路具有獨立的控制接口，主控模塊12通過GPIO控制電源轉換電路的斷開或關閉；供電網絡一體化模塊14與主控模塊12相連，將有線網絡的布線以及市電供電系統的布線合二為一；時鐘模塊15與主控模塊相連，為主控模塊15提供對應的工作時鐘；不同形式的定位模塊以插卡形式通過插針接入母板1。

優選的，微波無線定位子板2包括第一插針座21、微波無線收發單元22、射頻天線單元23和時鐘單元24；第一插針座21與母板1的插孔座11對接，完成母板1的電源模塊13到微波無線定位子板2的電源供給；母板1的主控模塊12與微波無線收發單元22之間通過SPI、I²C進行雙向數據交互，母板1的主控模塊12對射頻天線單元23的天線選擇進行GPIO控制，時鐘單元24為微波無線收發單元22提供工作時鐘和待機值守時鐘。

優選的，磁場定位子板3包括第二插針座31、LF磁信號驅動放大單元32和LF磁線圈33；第二插針座31與母板1的插針孔11對接，完成母板1的電源模塊13到磁場定位子板3的電源供給；母板1的主控模塊12位LF磁信號驅動放大單元32提供數據信號，LF磁信號驅動放大單元支持全橋驅動電路和半橋驅動電路，具體的載波工作頻段由母板1的主控模塊12的輸出數據信號決定；LF磁線圈33具有磁棒天線、繞制方型或原型線圈多種形態，適應不同的部署環境對設備形態、體積的要求。

優選的，主控模塊為32位MCU，包括4路PWM通道、RMII接口、UART接口、SPI接口；主控模塊32通過RMII接口與POE的數據接口相連，完成數據交換；主控模塊32通過UART模塊與PLC的數據接口相連，完成雙向數據交換；主控模塊32通過SPI接口與SubG/2.4G無線模塊相連，完成雙向數據交互；主控模塊32通過內部PWM單元產生可變幅度的LF磁激勵信號，每一路PWM單元與一路磁信號驅動放大電路相連。

優選的，主控模塊32支持4個以上的磁定位模塊和2個以上的無線定位模塊的接入和管理。

本發明的有益效果為：支持藍牙、WiFi、SubG頻段微波、LF磁場等多種室內定位信號載體，集成了多種外部供電與數據通信一體化接口，充分利用已有的室內網絡和供電基礎設施，適應不同的布設環境和部署要求；支持針對不同應用場景和布設環境的定位信標快速定制，提高定位基站的研制效率，降低了面向應用場景的研制周期；支持多形態、具有高可靠性、高一致性的磁場天線的接入，適應不同布設環境，降低系統規劃和現場調測工作量，降低系統綜合布設成本，提高部署效率。

附圖說明

圖1是本發明的整體裝置結構示意圖。

圖2是本發明的微波無線定位子板結構示意圖。。

圖3是本發明的磁場定位子板結構示意圖。

圖4是本發明的主控模塊結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種定位信標裝置，包括母板1、定位模塊；定位模塊包括微波無線定位子板2和磁場定位子板3；母板1上設置有插座孔11、主控模塊12、電源模塊13、供電網絡一體化模塊14和時鐘模塊15；插孔座11分布在木板1的四周；電源模塊13為主控模塊12、供電網絡一體化模塊14和時鐘模塊15提供多路供電電壓，每路電源轉換電路具有獨立的控制接口，主控模塊12通過GPIO控制電源轉換電路的斷開或關閉，降低整個裝置的功耗；供電網絡一體化模塊14與主控模塊12相連，將有線網絡的布線以及市電供電系統的布線合二為一，減少室內定位系統布線工作量，提高系統可維護性；時鐘模塊15與主控模塊相連，為主控模塊15提供對應的工作時鐘；不同形式的定位模塊以插卡形式通過插針接入母板1，便于快速更換不同的定位模塊以及實現多種定位技術的融合。

如圖2所示，微波無線定位模塊為收發一體模塊，支持PCB板級天線、外接全向天線等不同類型的射頻天線。微波無線定位子板2包括第一插針座21、微波無線收發單元22、射頻天線單元23和時鐘單元24；第一插針座21與母板1的插孔座11對接，完成母板1的電源模塊13到微波無線定位子板2的電源供給；母板1的主控模塊12與微波無線收發單元22之間通過SPI、I²C進行雙向數據交互，母板1的主控模塊12對射頻天線單元23的天線選擇進行GPIO控制，時鐘單元24為微波無線收發單元22提供工作時鐘和待機值守時鐘。

如圖3所示，磁場定位子板為發射模塊，支持磁棒天線、環形線圈、指定形狀和體積的繞線線圈等多種形態的LF磁線圈。磁場定位子板3包括第二插針座31、LF磁信號驅動放大單元32和LF磁線圈33；第二插針座31與母板1的插針孔11對接，完成母板1的電源模塊13到磁場定位子板3的電源供給；母板1的主控模塊12位LF磁信號驅動放大單元32提供數據信號，LF磁信號驅動放大單元支持全橋驅動電路和半橋驅動電路，具體的載波工作頻段由母板1的主控模塊12的輸出數據信號決定；LF磁線圈33適應不同的部署環境對設備形態、體積的要求。

如圖4所示，主控模塊32是定位信標裝置的核心功能模塊，由于定位信標處理任務復雜度較高，選用具有高處理能力的32位ARM微控制器，包括4路PWM通道、RMII接口、UART接口、SPI接口；主控模塊32通過RMII接口與POE的數據接口相連，完成數據交換；主控模塊32通過UART模塊與PLC的數據接口相連，完成雙向數據交換；主控模塊32通過SPI接口與SubG/2.4G無線模塊相連，完成雙向數據交互；主控模塊32通過內部PWM單元產生可變幅度的LF磁激勵信號，每一路PWM單元與一路磁信號驅動放大電路相連。主控模塊32支持4個以上的磁定位模塊和2個以上的無線定位模塊的接入和管理。

盡管本發明就優選實施方式進行了示意和描述，但本領域的技術人員應當理解，只要不超出本發明的權利要求所限定的范圍，可以對本發明進行各種變化和修改。