[發明專利]一種UWB室內定位系統及其定位方法

有效

• 申請號: 201810304029.7
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108737964B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 李謙
• 申請（專利權）人: 四川省靚固智能科技有限公司
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W4/33;H04W64/00;H04J3/06
• 代理公司: 綿陽山之南專利代理事務所(普通合伙) 51288
• 代理人: 沈強

本發明提供了一種UWB室內定位系統及其定位方法，該方案采用一級定位基站和二級定位基站的配置，僅在一級定位基站配置本地時鐘，能夠無需鋪設同步電纜，無需對若干個二級定位基站進行時鐘同步，即可得到精確的到達時差，實現TDOA算法計算得出標簽點的定位信息。

技術領域

本發明涉及的是UWB定位領域，尤其是一種UWB室內定位系統及其定位方法。

背景技術

UWB定位系統普遍采用的是一個上位機和多個下位機的結構，實現了目標物體的室內定位以及在上位機中顯示目標物體的置的功能。下位機負責獲取時間戳，上位機主要是負責計算位置和顯示目標物體的位置，上位機和下位機的通信通過ｎＲＦ２４Ｌ０１實現。下位機的硬件部分是基于ＵＷＢ（ＩＥＥＥ８０２．１５．４）協議組成的無線傳感器網絡，包括４個錨節點（Ａｎｃｈｏｒ）、１個標簽節點（Ｔａｇ），軟件部分主要是通過錨節點和標簽節點的信息交互來獲取時間戳，然后通過ｎＲＦ２４Ｌ０１發送到上位機。上位機軟件通過串口接收到數據，并利用改進的ＴＤＯＡ定位算法和卡爾曼濾波算法計算并顯示出目標物體的位置。

但是，由于定位系統是基于ＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ，到達到達時差）定位思想實現的，需要所有的錨節點在開始工作的時候實現時鐘同步。為了實現時鐘同步，目前采用的方式都是在各個錨節點之間安裝同步電纜，導致了UWB定位系統前期鋪設成本較高。

并且，由于同步電纜在較大的場地中實施也會產生較大的誤差，因此制約了UWB定位系統在大場地（上萬平米）的實施和應用發展。

發明內容

本發明的目的，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種UWB室內定位方法技術方案，該方案采用一級定位基站和二級定位基站的配置，僅在一級定位基站配置本地時鐘，能夠無需鋪設同步電纜，無需對若干個二級定位基站進行時鐘同步，即可得到精確的到達時差，實現TDOA算法計算得出標簽點的定位信息。

本方案是通過如下技術措施來實現的：

一種UWB室內定位系統，包括有上位機和下位機；上位機包括有計算終端和信號接收裝置；信號接收裝置與計算終端電連接；下位機包括有一個一級定位基站，若干個二級定位基站，一個定位標簽點；定位標簽點能夠向一級定位基站和二級定位基站發送標簽信號；二級定位基站能夠向一級定位基站發送編碼信號；一級定位基站能夠向信號接收裝置發送時間信號；一級定位基站、二級定位基站以及定位標簽點之間通過無線網絡通信。

作為本方案的優選：一級定位基站內設置有本地時鐘。

作為本方案的優選：二級定位基站內不設置本地時鐘且各二級定位基站之間無同步電纜連接。

作為本方案的優選：二級定位基站與一級定位基站之間無同步電纜連接。

一種基于UWB室內定位系統的定位方法，其特征是：包括有以下步驟：

a、在定位區域內設置一個定位標簽點、一個一級定位基站，若干個二級定位基站；

b、對各個定位基站編號，其中一級定位基站編號為1號，其余二級定位基站依次從2號編至n號；

c、分別測量各個二級定位基站傳輸基站編碼信號至一級定位基站的時間，記為tn’，n為二級定位基站編號；

d、定位標簽點發出的標簽信號均會被一級定位基站和所有二級定位基站接收，并且二級定位基站在接收到標簽信號時同步向一級定位基站發送基站編碼信號；

e、在定位標簽點發出標簽信號時一級定位基站開始同步計時，一級定位基站通過本地時鐘記錄接收到標簽信號的時間t1；一級定位基站通過本地時鐘記錄接收到各個二級定位基站傳輸的基站編碼信號的時間Tn，n為二級定位基站編號；一級定位基站將記錄的時間信號傳輸到信號接收裝置；信號接收裝置在將接收到的信號傳輸到計算終端；