[發明專利]基于UWB技術的動態三維測速系統及方法

在審

• 申請號: 201911346565.4
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111142098A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 王會利;武建平;姚景祺;劉興;蔡志匡;周曉燕
• 申請（專利權）人: 江蘇云巔電子科技有限公司
• 主分類號: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58;G01S13/08;H04W4/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種基于UWB技術的動態三維測速系統及方法，系統包括定位基站、定位標簽和速度解算系統；通過高頻率刷新測定距離，統一授時，從而給出運動目標在運動過程中三個維度的實時速度，能夠根據不同時間粒度給出運動目標在不同時間段內的速度，更有利于工程應用和實驗測量，尤其是速度變化劇烈，運動速度快的目標。本發明借助UWB高精度測距特性，根據不同實驗測速場景靈活部署基站和標簽，測量運動目標的實時速度，應用場景不受室內、室外場景和天氣影響。

技術領域

本發明涉及三維測速技術，特別是一種基于UWB技術的動態三維測速系統及方法。

背景技術

伴隨著電子技術和半導體工藝技術的飛速發展，MEMS傳感技術得到了長足發展，隨著傳感器技術工藝不斷更新，類似震動、加速度傳感器已經廣泛用于日常生活，加速度、角速度傳感器只能測量運動目標的瞬間角速度和角速度，而實時測速，尤其是動態測速仍然是工業加工、飛行實驗過程中的難題。

目前主要靠一組高速攝像機來捕捉運動目標的在不同維度的畫面，進而通過圖像分析來測定運動目標在實際運動過程中的三維速度，但這種測試方法本身成本昂貴，而且存在對外界光線敏感、易受遮擋影響等弊端。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于UWB技術的動態三維測速系統及方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于UWB技術的動態三維測速系統，包括定位基站、定位標簽和速度解算系統；

定位基站部署在測速范圍內，與固定在被測目標上的定位標簽利用雷達波進行通訊，測定定位基站與定位標簽之間的距離；

速度解算系統根據時間戳信息和測距信息確定被測目標的實時位置點，按照設定的測速粒度，計算被測目標不同位置點的不同維度距離，進而根據時間戳信息計算被測目標在不同維度上的實時速度。

一種基于UWB技術的動態三維測速方法，該方法包括：

(1)在測速范圍內部署定位基站，包括X、Y軸方向的二維平面區域和Z軸高度方向，部署3個以上定位基站，按照實際距離標定后，構建測速系統的三維坐標系，被測目標頂部固定定位標簽；

(2)采用有線或者無線授時系統同步不同定位基站的時鐘；

(3)當被測目標在定位基站范圍內運動時，固定在運動目標上的定位標簽根據系統設定的頻率動態測定它與不同定位基站之間的距離，將測距信息和相應時間戳信息發送速度解算系統，計算被測目標的實時三維坐標點；

(4)速度解算系統根據預先設定的時間窗口粒度大小，通過被測目標的實時三維坐標點和時間戳信息計算給出被測目標的實時速度。

與現有技術相比，本發明的顯著優點為：(1)本發明的測距方案不受光線、遮擋影響小，適用范圍廣；(2)本發明能通過調整單點刷新頻率獲取多組測距數據，減小誤差；(3)本發明現場使用部署、使用方便，對用戶技術要求不高；(4)本發明的測距方案采用非公頻雷達波段，傳輸距離遠，抗干擾能力強；(5)本發明測速精度高，視距超過300米以上，能適用絕大多數的實驗場景。

附圖說明

圖1是基于UWB技術的動態三維測速系統原理框圖。

圖2是基于UWB技術的動態三維測速方法流程圖。

具體實施方式

一種基于UWB技術的動態三維測速系統，包括定位基站、定位標簽和速度解算系統；

定位基站部署在測速范圍內，與固定在被測目標上的定位標簽利用雷達波進行通訊，測定定位基站與定位標簽之間的距離；