[發明專利]一種基于UWB的IDC機房的外來人員定位系統及方法

在審

• 申請號: 201811240250.7
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109541529A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 鄭劍鋒;吳曉霞
• 申請（專利權）人: 北京凱樂比興科技有限公司
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王蔚

本發明公開了一種基于UWB的IDC機房的外來人員定位系統及方法，所述系統包括：訪問終端、定位標簽、多個一維定位小區、定位解算模塊和信息管理模塊；所述訪問終端，用于對IDC機房的外來人員進行身份驗證并錄入外來人員信息；所述定位標簽：佩戴在外來人員身上，用于生成TDOA報文和TOF測距報文并廣播TDOA報文和發送TOF測距報文；所述一維定位小區，包括布設在IDC機房的機柜過道兩端的兩個UWB定位基站，兩個UWB定位基站接收定位標簽發送的TDOA報文，將接收到報文的時間戳發送至定位解算模塊；其中一個UWB定位基站作為特定基站接收TOF測距報文并將結果發送至定位解算模塊；所述定位解算模塊：用于對兩個UWB定位基站發送的數據進行解算得到定位標簽的定位坐標。

技術領域

本發明涉及無線實時定位技術領域，具體涉及一種利用TDOA和TOF方式實現 IDC機房一維或二維精確定位的技術，涉及特別一種基于UWB的IDC機房的外來人員定位系統及方法。

背景技術

除了全球定位系統(GPS)在導航和室外環境的應用定位以外，人們對室內定位、短距離定位等應用還未深入了解。未來無線定位技術的趨勢是室內定位與室外定位相結合，實現無縫的、精確的定位。現有的網絡技術還不能完全滿足這個要求，而UWB技術由于功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統復雜度低、能提供精確定位精度等優點，在眾多無線定位技術中脫穎而出，成為未來無線定位技術的熱點。

無線定位技術和方案很多，常用的定位技術包括紅外線、超聲波、射頻信號等，但都不適合室內定位。紅外線只適合短距離傳播，而且容易被熒光燈或者房間內的燈光干擾，在精確定位上有局限性；超聲波受多徑效應和非視距傳播影響很大，不能用于室內環境；而射頻信號普遍用在室外定位系統中，應用于室內定位存在局限。

GPS是目前應用最為廣泛的室外定位技術，利用GPS進行定位的優勢是衛星有效覆蓋范圍大，定位導航信號免費；缺點是定位信號到達地面是較弱，不能穿透建筑物，因此不適合室內定位、建筑物密集的園區或是具有保密要求的機關單位，此外定位器終端的成本較高。GPS所能達到的定位精度范圍在5m-20m。

當前比較流行的Wi-Fi定位是IEEE802.11的一種定位解決方案。目前，它應用于小范圍的室內定位，成本較低，但Wi-Fi收發器只能覆蓋半徑90m以內的地理區域，很容易受到其他信號干擾，從而影響定位精度，并不十分可靠，而且定位器的能耗較高。

藍牙技術應用于定位，與Wi-Fi有很多相似之處，主要應用于小范圍定位，例如單層大廳或倉庫；同樣有定位誤差不穩定，受噪聲信號干擾大的缺點。

由此可見，隨著定位技術的發展和定位服務需求的不斷增加，無線定位技術必須克服現有技術的缺點，滿足以下幾個條件：a)高抗干擾能力；b)高精度定位；c)低生產成本；d)低運營成本；e)高信息安全性；f)低能耗及低發射功率；g)小的收發器體積。

以上幾種技術方案，都不可能完全滿足這些要求。而UWB用在無線定位上，能夠基本滿足上述要求，因此成為未來無線定位的首選。UWB是一種高速、低成本和低功耗新興無線通信技術。UWB信號是帶寬大于500MHz或基帶帶寬和載波頻率的比值大于0.2的脈沖信號(UWBWG，2001)，具有很寬的頻帶范圍，FCC規定UWB 的頻帶從3.1GHz～10.6GHz，并限制信號的發射功率在-41dBm以下。由此可見，UWB 聚焦在兩個領域的應用上，一是符合IEEE802.15.3a標準的短距離高速數據通信，即無線無延遲地傳播大量多媒體數據，速率要達到1OOMbit/s-500Mbit/s；另一個是符合IEEE802.15.4a的低速低功率傳輸。UWB信號的特點說明它在定位上具有低成本、抗多徑干擾、穿透能力強的優勢，所以可以應用于靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤，能提供十分精確的定位精度。尤其適用于室內區域的人員精確定位應用。