基于双频无线通信技术的移动读卡终端、通信方法及装置

技术领域

本发明属于矿用通信技术领域，涉及一种基于双频无线通信技术的移动读卡终端、通信方法及装置。

背景技术

目前矿用人员定位技术正在由传统的以RFID为主的区域定位向精确定位过渡，其中基于UWB的精确定位技术应用最广泛。当前对RFID和UWB定位卡的管理如改号、发送报警等工作均需通过在PC客户端软件完成，维护和管理工作受场地限制，影响工作效率。而目前的矿用移动终端设备不能同时具备基站模式和定位卡两种模式，不能同时兼容UWB和RFID两种应用最广的定位卡信号，功能单一，无法满足煤矿对安全生产的新要求。

发明内容

为了解决相关技术移动终端设备结构设计不合理、模式单一、功能不够齐全，无法满足安全生产新要求的问题，本申请提供的一种基于双频无线通信技术的移动读卡终端、通信方法及装置。具体技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种基于双频无线通信技术的移动读卡终端，包括主控模块和无线通信模块，所述无线通信模块包括无线模块控制器、RFID通信模块和UWB通信模块，其中，所述主控模块通过顶针连接器与所述无线模块控制器电性连接，所述无线模块控制器分别与所述RFID通信模块和UWB通信模块电性连接。

通过在移动读卡终端同时设置RFID通信模块和UWB通信模块，为主控模块实现更多的功能提供了可能。

可选的，所述主控模块包括防水外壳、设置在所述防水外壳上的屏幕、音量键、电源键、功能键，以及安装于所述防水外壳内部的电池，所述电池分别与所述屏幕、所述音量键、所述电源键、所述功能键以及所述无线模块控制器电性连接；

所述无线通信模块位于所述防水外壳内。

通过将无线通信模块设置于防水外壳内，提高了移动读卡终端在矿井下的使用安全。

第二方面，本申请还提供了一种基于双频无线通信技术的通信方法，采用如第一方面以及第一方面可选方式中提供的移动读卡终端，所述通信方法包括：

显示模式选择选项，所述模式选择选项包括基站模式选项和定位卡模式选项；

当所述基站模式选项被触发时，进入基站模式，对周围定位卡进行管理操作，所述管理操作包括巡检、改号、发送报警指令和软件无线升级中的至少一种；

当所述定位卡模式选项被触发时，进入定位卡模式，执行与基站之间的数据交互，以实现如下至少一种操作：与所述基站之间进行测距、报警和改号。

可选地，所述进入基站模式，对周围定位卡进行管理操作，包括：

显示基站模式管理界面，所述基站模式管理界面上显示有巡检探测选项、与各个已知定位卡对应的改号选项、与已知定位卡对应的报警选项、以及升级选项；

在所述巡检探测选项被触发后，通过所述UWB通信模块和所述RFID通信模块分别收集周围UWB和RFID定位卡的探测请求广播信号，并分别按时序与各定位卡建立通信通道，通过若干次数据交互完成对指定定位卡的探测，获取所述定位卡的信息，所述定位卡的信息至少包括定位卡卡号、报警状态和所述定位卡的电量状态，在所述定位卡卡号未存储于已知定位卡卡号列表中时，将具备所述定位卡卡号的定位卡作为新探测到的定位卡，将所述定位卡卡号存储至所述已知定位卡卡号列表中；

在改号选项被触发后，获取录入的待改卡号，通过所述RIFD无线模块向所述改号选项对应的定位卡发送包含有所述待改卡号的改号指令，所述改号指令用于触发所述定位卡将本地卡号修改为所述待改卡号；

在报警选项被触发后，获取与所述报警选项对应的定位卡，通过所述UWB通信模块或所述RIFD无线模块向所述定位卡发送报警指示，所述报警指示用于触发所述定位卡进行报警；

在所述升级选项被触发后，读取本地已加载的升级文件，通过所述UWB通信模块或所述RIFD无线模块向周围定位卡发送升级文件，所述升级文件用于触发所述周围定位卡根据所述升级文件进行软件升级。

可选地，所述进入定位卡模式，执行与基站之间的数据交互，包括：

通过所述UWB通信模块广播发送探测请求，所述探测请求用于触发上层应用设备返回探测相关数据，根据所述探测相关数据实现与所述上层应用设备之间的测距，并将测距得到的距离以及位置发送给所述上层应用设备；

通过所述UWB通信模块接收报警指示，根据所述报警指示进行报警。

可选地，所述进入定位卡模式，执行与基站之间的数据交互，包括：

通过RFID通信模块接收上层应用设备发送的RFID通信信息；

若所述RFID通信信息中包含报警指示，则根据所述报警指示进行报警；

若所述RFID通信信息中包含改号指示，则根据所述改号指示进行改号。

第三方面，本申请还提供一种基于双频无线通信技术的通信装置，所述通信装置包括：

显示单元，被配置为显示模式选择选项，所述模式选择选项包括基站模式选项和定位卡模式选项；

管理单元，被配置为当所述基站模式选项被触发时，进入基站模式，对周围定位卡进行管理操作，所述管理操作包括巡检、改号、发送报警指令和软件无线升级中的至少一种；

定位单元，被配置为当所述定位卡模式选项被触发时，进入定位卡模式，执行与基站之间的数据交互，以实现如下至少一种操作：与所述基站之间进行测距、报警和改号。

可选的，所述管理单元，包括：

显示子单元，被配置为显示基站模式管理界面，所述基站模式管理界面上显示有巡检探测选项、与各个已知定位卡对应的改号选项、与已知定位卡对应的报警选项、以及升级选项；

巡检子单元，被配置为在所述巡检探测选项被触发后，通过所述UWB通信模块和所述RFID通信模块分别收集周围UWB和RFID定位卡的探测请求广播信号，并分别按时序与各定位卡建立通信通道，通过若干次数据交互完成对指定定位卡的探测，获取所述定位卡的信息，所述定位卡的信息至少包括定位卡卡号、报警状态和所述定位卡的电量状态，在所述定位卡卡号未存储于已知定位卡卡号列表中时，将具备所述定位卡卡号的定位卡作为新探测到的定位卡，将所述定位卡卡号存储至所述已知定位卡卡号列表中；

第一改号子单元，被配置为在改号选项被触发后，获取录入的待改卡号，通过所述RIFD无线模块向所述改号选项对应的定位卡发送包含有所述待改卡号的改号指令，所述改号指令用于触发所述定位卡将本地卡号修改为所述待改卡号；

第一报警子单元，被配置为在报警选项被触发后，获取与所述报警选项对应的定位卡，通过所述UWB通信模块或所述RIFD无线模块向所述定位卡发送报警指示，所述报警指示用于触发所述定位卡进行报警；

升级子单元，被配置为在所述升级选项被触发后，读取本地已加载的升级文件，通过所述UWB通信模块或所述RIFD无线模块向周围定位卡发送升级文件，所述升级文件用于触发所述周围定位卡根据所述升级文件进行软件升级。

可选的，所述定位单元包括：

测距子单元，被配置为通过所述UWB通信模块广播发送探测请求，所述探测请求用于触发上层应用设备返回探测相关数据，根据所述探测相关数据实现与所述上层应用设备之间的测距，并将测距得到的距离以及位置发送给所述上层应用设备；

第二报警子单元，被配置为通过所述UWB通信模块接收报警指示，根据所述报警指示进行报警。

可选的，所述定位单元还包括：

通信请求子单元，被配置为通过RFID通信模块每隔预定时间间隔广播发送RFID通信请求；

应答接收子单元，被配置为在等待预定时长内，接收上层应用设备返回的RFID通信应答；

第三报警子单元，被配置为在所述RFID通信应答中包含报警指示时，根据所述报警指示进行报警；

第二改号子单元，被配置为在所述RFID通信应答中包含改号指示时，根据所述改号指示进行改号。

本申请至少可以实现如下有益效果：

通过设置模式切换，使得移动读卡终端可以在用户选择下进入基站模式或定位卡模式，并在基站模式下实现管理操作，在定位卡模式下实现测距等操作，无需再通过PC客户端软件实现，达到了对周边定位卡实时巡检、改号、报警、升级等功能的移动式管理；可以同时识别RFID和UWB两种定位卡信号，实现系统兼容；还可以在定位模式下的低功耗状态下被其他设备搜寻和定位。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本申请一个实施例中提供的基于双频无线通信技术的移动读卡终端的结构示意图；

图2是本申请一个实施例中提供的基于双频无线通信技术的通信方法的方法流程图；

图3是本申请一个实施例中提供的基于双频无线通信技术的通信装置的结构示意图。

其中个，附图标记如下：

10、主控模块；20、顶针连接器；31、无线模块控制器；32、RFID通信模块；33、UWB通信模块。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本申请一个实施例中提供的基于双频无线通信技术的移动读卡终端的结构示意图，本申请提供的移动读卡终端可以包括主控模块10和无线通信模块，所述无线通信模块包括无线模块控制器31、RFID通信模块和UWB通信模块33，其中，所述主控模块10通过顶针连接器20与所述无线模块控制器31电性连接，所述无线模块控制器31分别与所述RFID通信模块32和UWB通信模块33电性连接。顶针连接器20与无线模块控制器31之间通过串口电平进行信号转换。无线模块控制器31可以采用基于ARM-cortex M4内核的超低功耗单片机STM32L431CBT6。

在一种可能的实现方式中，主控模块10可以包括防水外壳、设置在所述防水外壳上的屏幕、音量键、电源键、功能键，以及安装于所述防水外壳内部的电池，所述电池分别与所述屏幕、所述音量键、所述电源键、所述功能键以及所述无线模块控制器31电性连接；所述无线通信模块位于所述防水外壳内。

可选的，主控模块10还包括语音播放器，该语音播放器与电池电性连接。

在实际应用中，这里所讲的主控模块10可以是用户手持移动终端，比如常见的手机等。此时，为了可以将手持移动终端作为基站以及定位卡，本申请中可以在手机的后盖内安装有无线通信模块，手机的主控模块10通过顶针连接器20与所述无线模块控制器31电性连接。

本申请针对主流的煤矿人员定位系统，提出了具有双频无线通信功能的移动读卡设备。

在技术实现时，主控模块10和无线通信模块是通过串口通信和供电，通信可以使用蓝牙通信替代，供电可以在无线通信模块集成内部电池实现。

因为此发明需与目前主流的人员定位系统兼容，因此其它的技术环节均需与人员定位系统相匹配，因此换用其它通信方案会带来更高的功耗和复杂度，均无应用价值和意义。

图2是本申请一个实施例中提供的基于双频无线通信技术的通信方法的方法流程图，本申请提供的通信方法采用如图1所示的移动读卡终端，该通信方法可以包括如下步骤：

步骤201，显示模式选择选项，模式选择选项包括基站模式选项和定位卡模式选项；

移动读卡终端在开机后，可以自动进入定位块模式。当用户需要进行模式切换时，可以操作快捷键或者按照预定手势换出模式选择界面。

模式选择界面中显示有模式选择选项，比如包括基站模式选项和定位卡模式选项。基站模式选项和定位卡模式选项可以通过控件的形式实现。

在实际应用中，移动读卡终端的应用软件打开时默认进入定位卡模式，同时显示模式选择选项。

步骤202，当基站模式选项被触发时，进入基站模式，对周围定位卡进行管理操作，管理操作包括巡检、改号、发送报警指令和软件无线升级中的至少一种；

当基站模式选项被触发时，移动读卡终端则进入基站模式，此时移动读卡终端可以实现对周边定位卡的管理操作，比如常见的巡检、改号、发送报警指令以及软件无线升级中的至少一种。

一般来讲，当移动读卡终端则进入基站模式，则会显示基站模式管理界面，该基站模式管理界面上通常会显示有巡检探测选项。当巡检探测选项被触发时，意味着操作用户想要对周边的定位卡进行巡检探测，此时移动读卡终端通过UWB通信模块和所述RFID通信模块分别收集周围UWB和RFID定位卡的探测请求广播信号，并分别按时序与各定位卡建立通信通道，通过若干次数据交互完成对指定定位卡的探测，获取所述定位卡的信息，所述定位卡的信息至少包括定位卡卡号、报警状态和所述定位卡的电量状态，在定位卡卡号未存储于已知定位卡卡号列表中时，将具备定位卡卡号的定位卡作为新探测到的定位卡，将定位卡卡号存储至已知定位卡卡号列表中。

该基站模式管理界面上还可以显示与各个已知定位卡对应的改号选项，一般来讲，可以对选定的定位卡进行改号操作，通常，基站模式管理界面上会将定位卡以及改号选项一一对应显示，进一步的，为了便于用户输入改号后的待改卡号，与每个改号选项相对应的还设置有卡号输入框，操作用户在卡号输入框中输入将要改号后的待改卡号，当对应的改号选项被触发后，移动读卡终端则获取录入的待改卡号，操作用户将移动读卡终端靠近待更改卡号的定位卡，移动读卡终端通过RIFD无线模块向改号选项对应的定位卡发送包含有待改卡号的改号指令，改号指令用于触发定位卡将本地卡号修改为待改卡号。

该基站模式管理界面上还可以显示与已知定位卡对应的报警选项，当需要对某个定位卡进行报警提示时，比如想要看该定位卡在哪个位置，此时，操作用户可以触发该定位卡对应的报警选项，即在报警选项被触发后，移动读卡终端获取与报警选项对应的定位卡，通过UWB通信模块或RIFD无线模块向定位卡发送报警指示，报警指示用于触发定位卡进行报警。

该基站模式管理界面上还可以显示升级选项，在升级选项被触发后，移动读卡终端读取本地已加载的升级文件，通过UWB通信模块或RIFD无线模块向周围定位卡发送升级文件，升级文件用于触发周围定位卡根据升级文件进行软件升级。

步骤203，当定位卡模式选项被触发时，进入定位卡模式，执行与基站之间的数据交互，以实现如下至少一种操作：与基站之间进行测距、报警和改号。

进人定位卡模式的移动读卡终端可以作为定位卡，此时通常具备与矿井内基站之间进行测距的需求，移动读卡终端在需要测距时可以通过所述UWB通信模块广播发送探测请求，所述探测请求用于触发上层应用设备返回探测相关数据，根据所述探测相关数据实现与所述上层应用设备之间的测距，并将测距得到的距离以及位置发送给所述上层应用设备。

在需要根据上层应用设备(比如基站)通知进行报警时，一种实现中，通过所述UWB通信模块接收上层应用设备报警指示，根据所述报警指示进行报警。

显然，在进入定位卡模式的移动读卡终端还可以通过RFID通信模块实现报警和改号。此时，移动读卡终端通过RFID通信模块接收上层应用设备发送的RFID通信信息；若所述RFID通信信息中包含报警指示，则根据所述报警指示进行报警，此时的移动读卡终端则作为报警被动端完成上层应用设备的报警提示；若所述RFID通信信息中包含改号指示，则根据所述改号指示进行改号，此时的移动读卡终端则作为改号被动端完成上层应用设备的改号指示。

综上所述，本申请提供的基于双频无线通信技术的通信方法，通过设置模式切换，使得移动读卡终端可以在用户选择下进入基站模式或定位卡模式，并在基站模式下实现管理操作，在定位卡模式下实现测距等操作，无需再通过PC客户端软件实现，达到了对周边定位卡实时巡检、改号、报警、升级等功能的移动式管理；可以同时识别RFID和UWB两种定位卡信号，实现系统兼容；还可以在定位模式下的低功耗状态下被其他设备搜寻和定位。

图3是本申请一个实施例中提供的基于双频无线通信技术的通信装置的结构示意图，该通信装置可以包括：

显示单元310，被配置为显示模式选择选项，所述模式选择选项包括基站模式选项和定位卡模式选项；

管理单元320，被配置为当所述基站模式选项被触发时，进入基站模式，对周围定位卡进行管理操作，所述管理操作包括巡检、改号、发送报警指令和软件无线升级中的至少一种；

定位单元330，被配置为当所述定位卡模式选项被触发时，进入定位卡模式，执行与基站之间的数据交互，以实现如下至少一种操作：与所述基站之间进行测距、报警和改号。

可选的，所述管理单元320可以包括：显示子单元、巡检子单元、第一改号子单元、第一报警子单元和升级子单元。

显示子单元，被配置为显示基站模式管理界面，所述基站模式管理界面上显示有巡检探测选项、与各个已知定位卡对应的改号选项、与已知定位卡对应的报警选项、以及升级选项；

巡检子单元，被配置为在所述巡检探测选项被触发后，通过所述UWB通信模块和所述RFID通信模块分别收集周围UWB和RFID定位卡的探测请求广播信号，并分别按时序与各定位卡建立通信通道，通过若干次数据交互完成对指定定位卡的探测，获取所述定位卡的信息，所述定位卡的信息至少包括定位卡卡号、报警状态和所述定位卡的电量状态，在所述定位卡卡号未存储于已知定位卡卡号列表中时，将具备所述定位卡卡号的定位卡作为新探测到的定位卡，将所述定位卡卡号存储至所述已知定位卡卡号列表中；

第一改号子单元，被配置为在改号选项被触发后，获取录入的待改卡号，通过所述RIFD无线模块向所述改号选项对应的定位卡发送包含有所述待改卡号的改号指令，所述改号指令用于触发所述定位卡将本地卡号修改为所述待改卡号；

第一报警子单元，被配置为在报警选项被触发后，获取与所述报警选项对应的定位卡，通过所述UWB通信模块或所述RIFD无线模块向所述定位卡发送报警指示，所述报警指示用于触发所述定位卡进行报警；

升级子单元，被配置为在所述升级选项被触发后，读取本地已加载的升级文件，通过所述UWB通信模块或所述RIFD无线模块向周围定位卡发送升级文件，所述升级文件用于触发所述周围定位卡根据所述升级文件进行软件升级。

可选的，所述定位单元包括：测距子单元、第二报警子单元。

测距子单元，被配置为通过所述UWB通信模块广播发送探测请求，所述探测请求用于触发上层应用设备返回探测相关数据，根据所述探测相关数据实现与所述上层应用设备之间的测距，并将测距得到的距离以及位置发送给所述上层应用设备；

第二报警子单元，被配置为通过所述UWB通信模块接收报警指示，根据所述报警指示进行报警。

可选的，所述定位单元还包括：接收子单元、第三报警子单元、第二改号子单元。

接收子单元，被配置为通过RFID通信模块接收上层应用设备返回的RFID通信信息；

第三报警子单元，被配置为在所述RFID信息应答中包含报警指示时，根据所述报警指示进行报警；

第二改号子单元，被配置为在所述RFID信息应答中包含改号指示时，根据所述改号指示进行改号。

综上所述，本申请提供的基于双频无线通信技术的通信装置，通过设置模式切换，使得移动读卡终端可以在用户选择下进入基站模式或定位卡模式，并在基站模式下实现管理操作，在定位卡模式下实现测距等操作，无需再通过PC客户端软件实现，达到了对周边定位卡实时巡检、改号、报警、升级等功能的移动式管理；可以同时识别RFID和UWB两种定位卡信号，实现系统兼容；还可以在定位模式下的低功耗状态下被其他设备搜寻和定位。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。