[实用新型]一种基于精确无线测距的搜救设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于无线的精确测距领域，具体涉及一种基于无线的精确测距完成现场搜救的设备。

背景技术

在煤矿或一些高危场所，当发生事故的时候，其搜救将非常困难，目前主流的搜救是采用基于生命探测仪的设备，其局限性非常明显，主要体现在以下几个方面：

1、价格高

目前市面上主流的生命探测仪，价格在RMB 20万以上，这样高价格，最终导致搜救队配备不足，极大地降低了救援的效率。

2、只能针对有生命的目标探测

生命探测仪，是根据人的心跳等产生的电磁波反馈进行判断，只能对有生命的人或动物进行探测，无法对无什么体征或休克的人进行探测和施救。其使用受到极大的局限性。

3、工作范围有限

生命探测仪，必须放在地上，对埋入的人进行探测，在煤矿中，当事故发生，比如瓦斯爆炸的时候，人员被广泛分布，难于确定具体位置的情况下，其探测的难度巨大，救援的效率低下。

实用新型内容

针对这种基于生命体征的探测设备的不足，本专利提出一种基于高精度的无线测距的方式，实现的一种人员搜救设备。在高危的工作现场，人员首先配备一个应用于定位的标签，通过定位系统，可以了解到被定位人员最后一次出现的位置。具体技术方案如下：

一种基于精确无线测距的搜救设备，包括电源模块、控制模块、射频模块和显示模块，所述电源模块用于给设备供电，所述控制模块与射频模块及显示模块相连接。

优选的，所述的控制模块包括彼此相连接的MCU和键盘，所述的射频模块 包括依次连接的射频天线、RF电路、UWB芯片，所述的电源模块包括彼此相连接的电池和电源电路，所述的电源电路与RF电路及MCU相连接，所述的MCU与显示模块相连接。所述的RF电路为彼此相连的两个开关和一个PA。

所述的UWB芯片优选为DW-1000。

所述的MCU优选为STM32F103。

所述的显示模块可采用128*64点阵的方式显示。

在搜救人员到达事故现场之后，可以根据被定位的工作人员最后出现的大致位置，用本实用新型的高精度无线测距设备，对在这个工作区域的所有人员进行测距，该系统在煤矿等领域，具有巨大的优势，主要体现在以下几个方面：

1、探测距离 

理想情况下，其最远探测距离达到300米。即使被埋在煤下一米的厚度，依旧可以被探测到。

2、距离高精度 

距离探测其精度达到为0.2米以内，指向性性非常明确，偏差角不超过10度。

3、大容量，多目标

同时可以发起对50目标的探测，被探测目标之间，不会存在模糊，每个目标区别非常清晰。

4、和生命体征无关

无论这个被探测目标是否有生命体征，均可以被正常探测，除非在事故中，每个人携带的定位标签被损坏。

附图说明

图1为IR-UWB工作频率和功率示意图；

图2为基于TWR的测距技术示意图；

图3为本实用新型射频模块结构示意图；

图4为本实用新型设备的组成框图。

具体实施方式

下面，结合附图就下面几个方面对本实用新型进行进一步说明。

1、基于IR-UWB无线技术

IR-UWB，是工作在3GHz～10G Hz的一种射频信号，其工作频率宽，通信采 用脉冲的方式，脉冲时间极短，为纳秒级，输出功率低，接近白噪声。IR-UWB广泛应用于室内高精度定位和无线测距等，其定位精度可以达到厘米级别。请参看附图1，其工作频率和功率。

在本实用新型系统中，采用UWB的SoC芯片，为Decawave的DW1000芯片。该芯片工作在3GHz到7GHz频段，有3个500MHz的信道和2个1GHz的信道，测距精度达到10厘米，支持测距和定位。

2、基于TWR的测距技术 

TWR(Two way Range)双向测距，是指标签和救援设备之间进行双向测距，其测距精度达到10厘米。测距的方式如附图2所示，救援设备和标签的位置：

D＝((T32-T31–(T22-T21))+(T23-T22-(T33-T32)))/4×c

c为光速。

3、基于High Power的设计技术

由于在煤矿中，其环境比较复杂，为了保证其传输的距离，增加了设备的射频输出，理想模式下，工作距离达到300米以上，参考附图3。

4、冲突避免的机制