[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于UWB的定位系統(tǒng)及定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011123972.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112114288A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李正倩;鄒穎;孫少婧;陳興來(lái);徐愷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 遼寧鼎漢奇輝電子系統(tǒng)工程有限公司;中車(chē)唐山機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S5/14
• 分類(lèi)號(hào): G01S5/14;G01S5/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)銘揚(yáng)聯(lián)創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

1.一種基于UWB的定位系統(tǒng)，其特征在于，包括車(chē)載系統(tǒng)，應(yīng)用于貨運(yùn)列車(chē)組車(chē)廂內(nèi)，包括UWB定位標(biāo)簽、基站及主機(jī)，所述UWB定位標(biāo)簽設(shè)置于車(chē)廂內(nèi)的貨物集裝器上，每個(gè)集裝器上設(shè)置一個(gè)UWB定位標(biāo)簽；所述基站至少為三個(gè)，設(shè)置于車(chē)廂內(nèi)；

各所述基站用于與UWB定位標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，獲取與每一UWB定位標(biāo)簽之間的距離；

所述主機(jī)與所述基站通信連接，用于接收各基站傳遞的所述距離，并根據(jù)各基站的坐標(biāo)信息及所述距離，獲取各UWB定位標(biāo)簽的坐標(biāo)信息；

所述主機(jī)還用于根據(jù)UWB定位標(biāo)簽的坐標(biāo)信息和集裝器在車(chē)廂內(nèi)的部署布置圖，計(jì)算集裝器所在貨位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述基站設(shè)置于車(chē)廂內(nèi)的頂部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述UWB定位標(biāo)簽設(shè)置在集裝器的頂部位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，所述基站型號(hào)為QH-ANCHOR1，UWB定位標(biāo)簽型號(hào)為QH-TAG1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)載系統(tǒng)還包括管理平臺(tái)，所述管理平臺(tái)用于上傳集裝器貨位信息，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的配載計(jì)劃，判斷集裝器的配載情況。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，用于接收各所述車(chē)載系統(tǒng)發(fā)送的集裝器貨位信息和管理數(shù)據(jù)，以進(jìn)行統(tǒng)一管理和存儲(chǔ)。

7.一種基于UWB的定位方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的UWB定位系統(tǒng)，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

至少三個(gè)基站通過(guò)與每一UWB定位標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，獲取電磁波的飛行時(shí)間，并根據(jù)電磁波在空氣中的傳播速度，獲取該基站與各UWB定位標(biāo)簽之間的距離；

主機(jī)與至少三個(gè)基站通信連接，獲取各所述距離，并根據(jù)各基站的坐標(biāo)信息及所述距離，獲取該UWB定位標(biāo)簽的坐標(biāo)信息；

所述主機(jī)根據(jù)該UWB定位標(biāo)簽的坐標(biāo)信息和集裝器在車(chē)廂內(nèi)的部署位置圖，獲取集裝器的貨位信息。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述飛行時(shí)間計(jì)算方式為：

其中，T_prop為飛行時(shí)間；

Tround1為第一時(shí)間周期，Tround1＝RESP_RX-POLL_TX；

Treply1為第一答復(fù)周期，Treply1＝RESP_TX-POLL_RX；

Tround2為第二時(shí)間周期，Tround2＝FINAL_RX-RESP_TX；

Treply2為第二答復(fù)周期，Treply2＝FIANL_TX-RESP_RX；

其中，POLL_TX為UWB定位標(biāo)簽發(fā)送POLL消息時(shí)的時(shí)間，POLL_RX為基站接收到UWB標(biāo)簽POLL消息的時(shí)間，RESP_TX為基站回復(fù)RESP消息的時(shí)間，RESP_RX為UWB定位標(biāo)簽收到RESP消息的時(shí)間，F(xiàn)INAL_TX為UWB定位標(biāo)簽發(fā)送final消息的時(shí)間，F(xiàn)INAL_RX為基站接收到UWB定位標(biāo)簽FINAL消息的時(shí)間。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：根據(jù)三邊定位法獲取所述UWB定位標(biāo)簽的坐標(biāo)信息，為：

其中，(Xa,Ya)，(Xb,Yb)，(Xc,Yc)分別為三個(gè)基站A、B、C的坐標(biāo)，(X,Y)為UWB定位標(biāo)簽D的坐標(biāo)，da，db，dc分別為A、B、C與D的距離。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：根據(jù)三角形質(zhì)心法獲取所述UWB定位標(biāo)簽的坐標(biāo)信息，為：

(x1-x0)²+(y1-y0)²＝r1²

(x2-x0)²+(y2-y0)²＝r2²

(x3-x0)²+(y3-y0)²＝r3²

其中，(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)分別為三個(gè)基站A、B、C的位置坐標(biāo)，(x0,y0)為UWB定位標(biāo)簽D的未知坐標(biāo)，r1,r2,r3分別為D到A、B、C三點(diǎn)的距離。