[發明專利]面向5G的融合UWB的一體化定位系統及定位方法

在審

• 申請號: 202010154071.2
• 申請日: 2020-03-07
• 公開（公告）號: CN111343571A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 馬琳琳;李冀;肖巖;張勇;楊新鑫;徐月娜
• 申請（專利權）人: 鄭州聯睿電子科技有限公司
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/021;H04W4/33;H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 南京北辰聯和知識產權代理有限公司 32350
• 代理人: 陸中丹

本發明提出了一種面向5G的融合UWB的一體化定位系統及方法，其中系統的架構包括數據采集層、融合位置估計層、數據傳輸層和用戶應用層，數據采集層完成5G信號及UWB信號的采集；融合位置估計層通過融合定位算法進行位置判斷；數據傳輸層利用5G網絡將位置數據傳輸至用戶應用層和應用終端或定位服務器中；用戶應用層則基于得到的位置信息開展位置服務應用。融合UWB單基站定位技術利用單個UWB定位基站即可實現高精度的室內定位能力，精度可以達到厘米級，同時基于5G運營商室內網絡的大規模部署的有利條件，降低了系統的規模及部署成本，提高穩定性及魯棒性，同時解決定位精度和定位覆蓋兩個問題，實現一體化的通信和定位覆蓋。

技術領域

本發明涉及監控技術領域，特別涉及一種面向5G的融合UWB的一體化定位系統及定位方法。

背景技術

基于全球衛星導航系統的定位技術已經廣泛應用。然而，由于建筑物等對衛星定位信號的遮擋，導致室內定位精度無法滿足其高精度定位要求。隨著位置服務的興起和廣泛應用，用戶對室內定位的精度提出了更高的要求，當前以室內定位為主要訴求點的定位技術，往往存在覆蓋范圍小、部署成本高等缺點。針對該問題，目前主要的方法是，將多個定位系統融合，能夠有效克服各定位系統的特點，擴展適用范圍，提高定位精度。然而，這種方法只是簡單的將2種或3種定位系統疊加融合，解決定位精度或適用范圍等某一方面的問題，缺少一種能夠將多種定位技術融合在一起的，全面的、系統的、層次化的融合定位技術架構。

現有的3G/4G通信網設計原則、網絡規劃、信號的檢測都只能滿足通信需要，其中的很多原則都是和與定位需求是不一致的，本質上無法提供亞米級室內定位的能力。為了適應高精度室內定位的需求，美國聯邦通訊委員會(FCC)、3GPP、IEEE等國際組織已將廣域高精度室內定位確立為下一代移動通信技術的基礎功能。IEEE 802.11成立了NGP(下一代定位)研究下一代高精度室內定位。中國IMT-2020(5G)推進組2015年2月發布的《5G概念白皮書》中把“移動互聯網和物聯網將成為5G發展的主要驅動力”作為5G系統需求基礎，而高精度室內定位技術是未來移動互聯網和物聯網的重要核心業務之一。

超寬帶(Ultra Wideband,UWB)技術是一種基于極窄脈沖的無線通信技術，采用納秒級脈沖攜帶信息，時間分辨率極高，能夠精確測距和精準定位，在室內高精度定位有了廣泛的應用。現階段基于UWB的定位系統大多采用到達時間(TOA)和到達時間差(TDOA)的定位方法，為了得到高精度的位置信息，系統需要至少3個或4個基站，并且依賴于這些基站布設的拓撲結構，同時，定位系統采用有線數據傳輸方式，這些都導致系統設備成本及布設成本的上升，使其應用受到一定限制。

智能化社會發展急需構建低成本、高精度的廣域室內外定位服務系統。UWB技術由于其脈沖寬度僅為納秒或亞納秒級，在室內定位應用中定位精度能夠達到厘米級，但通信距離較短和部署成本較高，使其應用受到一定限制，而以超密集組網、超低時延、大規模陣列天線等技術為代表的5G通信技術為解決這一問題提供了新的基礎。

因此，有必要提供一種面向5G的融合UWB的一體化定位系統及定位方法，以5G通信網絡為基礎，充分利用5G異構定位架構，融合UWB單基站定位技術，為同時解決定位精度和定位覆蓋兩大核心問題提供了一種解決思路，實現一體化的通信和定位覆蓋。

發明內容

本發明提出了一種面向5G的融合UWB的一體化定位系統，以5G通信網絡為基礎，充分利用5G異構定位架構，融合UWB單基站定位技術，為同時解決定位精度和定位覆蓋兩大核心問題提供了一種解決思路，實現一體化的通信和定位覆蓋。