[發明專利]基于UWB的室內基站通信盲區定位系統

在審

• 申請號: 202211528204.3
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115884370A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 秦華;劉熾;張進科;李倩;代霞
• 申請（專利權）人: 重慶梅安森科技股份有限公司
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W4/33;H04W88/08;E21F17/18
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張乙山

1.基于UWB的室內基站通信盲區定位系統，其特征在于，包括：

UWB標簽，由被測人員或設備攜帶，用于發出脈沖信號；

單基站定位模塊，設置于UWB基站的通信盲區，用于獲取UWB標簽的位置坐標；

單基站定位模塊包括能夠與UWB標簽通信且時間同步的至少兩個天線，獲取UWB標簽的位置坐標時：首先通過各個天線分別接收對應UWB標簽的脈沖信號的時間差計算對應UWB標簽所處的相位差；然后通過任意天線基于對應UWB標簽的脈沖信號進行測距，得到與對應UWB標簽之間的距離；最后通過對應UWB標簽所處的相位差以及與對應UWB標簽之間的距離計算對應UWB標簽的位置坐標。

2.如權利要求1所述的基于UWB的室內基站通信盲區定位系統，其特征在于，單基站定位模塊通過如下公式計算UWB標簽所處的相位差：

pd＝p_A-p_B；

式中：pd表示UWB標簽所處的相位差；p_A和p_B分別表示脈沖信號到達單基站定位模塊兩個天線時本振的相位。

3.如權利要求2所述的基于UWB的室內基站通信盲區定位系統，其特征在于，單基站定位模塊通過TOF算法計算與UWB標簽之間的距離，具體計算公式如下：

r＝T_prop×V；

其中，

式中：r表示單基站定位模塊的一個天線與UWB標簽之間的距離；Tprop表示脈沖信號從UWB標簽到單基站定位模塊的飛行時間；V表示電磁波傳播速度；T_round1和T_round2表示UWB標簽接收信號的時間差；T_reply1和T_reply2表示單基站定位模塊接收信號的時間差。

4.如權利要求3所述的基于UWB的室內基站通信盲區定位系統，其特征在于，通過如下公式計算UWB標簽的位置坐標：

式中：x和y表示UWB標簽的位置坐標；r表示單基站定位模塊的一個天線與UWB標簽之間的距離；d表示單基站定位模塊兩個天線之間的距離；p表示信號到達單基站定位模塊兩個天線的路徑差；

其中，

式中：λ表示無線電波長，pd表示UWB標簽所處的相位差。

5.如權利要求4所述的基于UWB的室內基站通信盲區定位系統，其特征在于：單基站定位模塊包括等間距布置且兩兩為一組的四個天線。

6.如權利要求1所述的基于UWB的室內基站通信盲區定位系統，其特征在于：單基站定位模塊的自身位置包括安裝位置坐標和安裝高度。

7.如權利要求1所述的基于UWB的室內基站通信盲區定位系統，其特征在于，還包括：

位置修正模塊，用于在兩個單基站定位模塊同時獲取到同一UWB標簽的位置坐標且獲取的位置坐標不一致時，連接對應的兩個位置坐標形成直線，進而將對應直線的中點位置坐標作為對應UWB標簽的最終位置坐標。

8.如權利要求7所述的基于UWB的室內基站通信盲區定位系統，其特征在于：位置修正模塊還用于在三個及以上單基站定位模塊同時獲取到同一UWB標簽的位置坐標且獲取的位置坐標各不相同時，依次連接各個位置坐標并圍合形成多邊形，進而將對應多邊形的重心位置坐標作為對應UWB標簽的最終位置坐標。

9.如權利要求8所述的基于UWB的室內基站通信盲區定位系統，其特征在于：位置修正模塊還用于在三個及以上單基站定位模塊同時獲取到同一UWB標簽的位置坐標且獲取的位置坐標至少有兩個相同時，將相同的位置坐標作為對應UWB標簽的最終位置坐標。

10.如權利要求1所述的基于UWB的室內基站通信盲區定位系統，其特征在于，還包括：

盲區管理模塊，用于將所有單基站定位模塊通信盲區的重合區域作為通信死區，并定義通信死區的區域坐標；

位置預測模塊，用于在所有單基站定位模塊無法獲取UWB標簽的位置坐標時，獲取對應UWB標簽上一時刻的位置坐標作為其消失位置；然后根據對應UWB標簽的消失位置匹配預設距離內的通信死區作為候選區域；隨后獲取對應UWB標簽的移動軌跡，并基于移動軌跡預測對應UWB標簽的移動方向；最后基于對應UWB標簽的移動方向從候選區域中選擇對應的通信死區作為預測區域，并將預測區域的區域坐標作為對應UWB標簽的預測位置坐標。