[发明专利]基于UWB技术的工业现场通讯系统及方法

权利要求书

1.一种基于UWB技术的工业现场通讯系统，其特征在于，包括工业PDA、UWB背夹、即时通讯APP、UWB基站和后台数据转发系统；

工业PDA用于实现语音录入、语音播放，同时作为专用UWB背夹和即时通讯APP的物理载体；所述工业PDA内置专用APK，所述专用APK用于捕获用户的操作按键动作，实现语音录入、语音播放、传输数据信息实时展示以及数据传输结果返回功能；

UWB背夹用于语音数据的无线传输以及测距、定位；

即时通讯APP用于作为工业现场语音通讯管理交互界面，实现通讯用户、群组和其它配置参数设置以及数据缓存功能；所述其它配置参数包括通讯信道、通讯传输延迟、通讯速率以及一对一或者一对多通讯；

UWB基站用于与工业PDA的UWB背夹进行无线通讯，实现物理层数据的无线传输；

后台数据转发系统用于接收UWB基站的物理层数据，并按照目标客户端的通讯对象、群组将语音数据通过UWB无线信道广播出去，实现即时数据语音通讯；

工业PDA包括语音录入麦克风、专用APK、语音解析播放喇叭和本地通讯接口；专用APK用于实现人机交互和上层业务逻辑，捕获用户的操作按键动作；语音录入麦克风用于录入语音信箱，本地通讯接口是指PDA与UWB模块之间的通讯接口；语音解析播放喇叭通过数-模转换模块将数字语音信号解析合成可用喇叭播放的模拟语音信号；

用户在初次使用系统进行语音通讯之前，需要登录系统进行用户注册，后台自动将用户ID与UWB背夹的唯一ID以及PDA的ID进行绑定保存；然后，用户在注册完成后，即可从系统推送的用户目录中选择设置点对点通讯对象或者通讯群组以及其它通讯速率、发送延迟设置；接下来，用户即可按住PDA的侧按键与设定目标对象进行即时语音对讲；对讲过程中，当用户按下对讲按键，系统则自动发送通讯请求握手链接到目标对象PDA；若对方处在空闲状态，则立即建立通讯链接，响应通讯；如果对方正处在其它语音对讲中，则系统自动提示对方系统忙，暂不建立链接；当通讯链接建立成功后，系统自动发送特定语音提示，此时即可进入语音对讲模式；进一步专用APK会在后台调用PDA自带的麦克风，录制用户语音数据，通过本地通讯接口按照约定好的通讯协议打包传输UWB背夹，通过无线方式传输给微型基站，基站通过后台系统转发至目标对象或者广播给相应群组，完成一次数据语音对讲功能；当呼叫对象语音发送完成，松开对讲按键时，系统自动接收并调用PDA的语音解析播放喇叭来播放对方回复的语音数据；系统还能实现在对方处于忙线时，系统暂存呼叫方的语音留言，待对方空闲时进行播放提醒。

2.根据权利要求1所述的基于UWB技术的工业现场通讯系统，其特征在于，所述UWB背夹包括MCU主控、RF无线通讯模块、定位传感器和电源供电模块；

所述MCU主控用于RF无线通讯模块、定位传感器、电源供电模块的逻辑功能控制；所述RF无线通讯模块借助UWB无线信道实现近距离范围内的数据传输；所述定位传感器通过与基站之间的测距信息实现定位。

3.根据权利要求2所述的基于UWB技术的工业现场通讯系统，其特征在于，所述近距离范围是指10厘米~8米的距离范围。

4.一种基于权利要求1~3任意一项所述基于UWB技术的工业现场通讯系统的通讯方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：打开工业PDA专用APK程序，借助工业PDA的麦克风录入语音信息；

第二步：专用APK将语音数据加密打包，下行通过本地串口传输给UWB背夹；

第三步：UWB背夹将打包语音数据通过UWB专用无线信道传输给UWB基站；

第四步：UWB基站接收到语音数据连同ID信息一起上传给后台数据转发系统；

第五步：后台数据转发系统根据目的ID信息，将数据信息下行通过基站传输给相应的目标UWB背夹；

第六步：目标UWB背夹接收到语音数据包后，通过本地串口传输给绑定的工业PDA，完成一次语音数据通讯；

目标UWB背夹处于忙线时，系统暂存呼叫方的语音留言，待对方空闲时进行播放提醒。