[實用新型]一種基于UWB技術的厘米級室內定位系統

有效

• 申請號: 201720388184.2
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN206657103U
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 林凌鵬;魏鑫磊;劉路明
• 申請（專利權）人: 溫州職業技術學院
• 主分類號: G01S5/00
• 分類號: G01S5/00
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司11253
• 代理人: 段秋玲

技術領域

本實用新型屬于定位導航技術領域，具體涉及一種基于UWB技術的厘米級室內定位系統。

背景技術

隨著社會對定位需求的不斷發展，目前室內定位技術已被廣泛關注并取得了一定的研究成果。有關數據顯示，人們80％左右的時間在室內度過。現實生活中，人們經常會在復雜且龐大的室內空間內去尋找一些人或者物，例如在停車場內尋車、商場內查找某件特定商品以及尋找走散的家人等，然而由于環境和空間的復雜性，要實現快速查找并定位難度相當大，鑒于此，不難推測室內定位的需求具備廣闊的市場應用前景。目前，基于GPS和地圖的位置服務被廣泛應用，但是GPS也存在著1)GPS民用級別誤差精度大于30cm；2)在某些室內場合，GPS由于接收不到信號，無法正常工作等一些難以克服的問題。然而現有技術存在諸多局限和弊端，尤其在細分領域，已無法滿足日益增長的技術需求，比如：1)在商場、機場、車站等人流密集場所，通常需要高效的人流監控和動線分析手段，以提高運營效率、挖掘商業潛力；2)工廠需要實現智能倉儲管理、生產過程追蹤、自動貨物搬運、自動對象加工，達到降本增效目的；3)礦井和高層建筑，需要在緊急狀態下實時定位內部人員；4)醫療護理機構，需要實時定位護理對象，以提供最及時的醫護服務等。

UWB是Ultra Wide Band的縮寫，意思是超寬帶，是利用比傳統通信技術寬得多的頻譜(通常是數百Mhz到數GHz)進行通信。UWB技術是近年來新興的一項無線技術。目前，包括美國、日本、加拿大等在內的國家都在研究這項技術，在無線室內定位領域具有良好的前景。在UWB同類產品中，大都存在性價比不高的問題；例如國外Decawave公司的TREK1000UWB產品，存在功耗大、基站標簽體積過大的問題；國內例如南京沃旭通訊科技有限公司、北京清研訊科的UWB模塊，價格非常昂貴，平均每個標簽的成本在1000元以上、平均每個基站的成本在2000以上，難以實際應用于實際項目中。

實用新型內容

本實用新型針對上述現有技術的不足，提供了一種精度誤差小、性價比高的基于UWB技術的厘米級室內定位系統。

本實用新型是通過如下技術方案實現的：

一種基于UWB技術的厘米級室內定位系統，包括多個固定基站和多個活動標簽，所述固定基站安裝在室內的固定位置，所述標簽安裝在定位目標上；所述固定基站和標簽采用硬件相同的同一個UWB電路實現；所述UWB電路包括主控模塊、電源模塊、DWM1000模塊、LED控制模塊和USB接口模塊；所述電源模塊與主控模塊、DWM1000模塊和LED控制模塊均相連，用于為主控模塊、DWM1000模塊和LED控制模塊提供工作電源；所述DWM1000模塊與主控模塊相連，用于實現UWB信號的收發；所述LED控制模塊與主控模塊相連，用于在DWM1000模塊處于收發狀態時，通過相應的LED燈進行指示；所述USB接口模塊連接與主控模塊連接，用于與外部USB設備進行信息交互。

進一步的，所述主控模塊采用STM32F105RCT6單片機為主控芯片，所述主控芯片通過其SPI接口讀寫DWM1000模塊。

進一步的，所述電源模塊采用TPS73601DBVR線性穩壓電源實現。

本實用新型所述的基于UWB技術的厘米級室內定位系統能夠滿足高精度室內定位需求，開發者或用戶不必了解內部電路的實現方式與硬件結構，不需要復雜的編程，僅需通過電腦端軟件，即可設置本系統的參數，顯示標簽距離基站的距離、以及標簽的位置(XYZ坐標)。

本實用新型所述的基于UWB技術的厘米級室內定位系統可定位的范圍達2500平方米，精度誤差可控制在10厘米以內，克服了GPS定位在室內無法使用的問題，在礦井、商場、停車場、工廠等場景有較高的使用價值。對比同類的UWB產品，本定位系統不僅優化了電源布線與射頻布線，而且通過模塊小型化將電路控制板集成度提高了4倍以上，并實現抗多徑效果，同時將發射功率降至-50dbm/MHz以下，對人體無輻射傷害。

附圖說明

圖1為基于UWB技術的厘米級室內定位系統示意圖；

圖2為UWB電路的模塊結構圖；

圖3為主控模塊的電路原理圖；

圖4為DWM1000模塊的電路原理圖；

圖5為LED控制模塊的電路原理圖；

圖6為電源模塊的電路原理圖；

圖7為USB接口模塊的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步詳細的說明。