[實(shí)用新型]UWB定位標(biāo)簽及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202222807470.1
• 申請(qǐng)日: 2022-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN218445955U
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何理
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都旭光科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S5/02
• 分類號(hào): G01S5/02
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種UWB定位標(biāo)簽及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用三維UWB定位基站對(duì)空中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物體進(jìn)行定位實(shí)現(xiàn)難度大、實(shí)現(xiàn)成本高且定位準(zhǔn)確性不高的缺陷。該UWB定位標(biāo)簽包括UWB定位脈沖收發(fā)裝置、UWB定位芯片、存儲(chǔ)器、微控制單元、氣壓傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、無(wú)線通信電路、可充電電池。本實(shí)用新型的UWB定位標(biāo)簽及系統(tǒng)通過(guò)UWB定位芯片及UWB定位基站獲得UWB定位標(biāo)簽的實(shí)時(shí)二維距離數(shù)據(jù)，通過(guò)氣壓傳感器獲得可用于計(jì)算得出UWB定位標(biāo)簽的實(shí)時(shí)高度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)氣壓數(shù)據(jù)，在UWB定位標(biāo)簽及系統(tǒng)的上位機(jī)或管理平臺(tái)將兩組數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)融合得到UWB定位標(biāo)簽的實(shí)時(shí)三維定位數(shù)據(jù)；再將實(shí)時(shí)三維定位數(shù)據(jù)與運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)融合得到UWB定位標(biāo)簽的預(yù)估三維定位數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種UWB定位標(biāo)簽及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)無(wú)線通信技術(shù)，是一種利用納秒級(jí)占空比很低的非正弦波單周期脈沖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模加妙l譜范圍很寬的通信技術(shù)。UWB無(wú)線通信技術(shù)具有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工程造價(jià)便宜、對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低高速數(shù)據(jù)傳輸、多徑分辨能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

由于UWB脈沖信號(hào)的脈沖寬度在納秒級(jí)，占空比特別低，利用脈沖信號(hào)的飛行時(shí)間(TOF)的UWB定位技術(shù)方案的距離分辨能力可高達(dá)厘米級(jí)，具有很好的定位精度。通常，UWB定位系統(tǒng)采用到達(dá)時(shí)間差法(Time Difference of Arrival，TDOA)來(lái)進(jìn)行附設(shè)有UWB標(biāo)簽的目標(biāo)物體的定位。具體的，UWB定位系統(tǒng)包括附設(shè)在目標(biāo)物體上的UWB標(biāo)簽，至少三個(gè)UWB基站；測(cè)距定位時(shí)，首先同步至少三個(gè)UWB基站的時(shí)鐘，再獲得脈沖信號(hào)從UWB標(biāo)簽傳播到不同UWB基站的到達(dá)時(shí)間，得到每個(gè)UWB基站到UWB標(biāo)簽的距離差；然后，在二維平面中，以至少三個(gè)UWB基站的坐標(biāo)為參考節(jié)點(diǎn)，基于每個(gè)UWB基站到UWB標(biāo)簽的距離差繪制至少兩條雙曲線，至少兩條雙曲線的交點(diǎn)即為UWB標(biāo)簽的位置。UWB標(biāo)簽的位置具體可通過(guò)解與至少兩條雙曲線對(duì)應(yīng)的雙曲線方程組的方式，得到UWB標(biāo)簽的二維坐標(biāo)。

理論上，UWB定位系統(tǒng)的定位精度可以達(dá)到厘米級(jí)，屬于高精實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)。但在工程實(shí)踐中，由于受到UWB基站布設(shè)位置及環(huán)境因素的影響，UWB定位系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到厘米級(jí)的定位精度，特別是對(duì)空中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物體進(jìn)行定位時(shí)。

然而，發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的UWB定位標(biāo)簽及系統(tǒng)在對(duì)空中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物體進(jìn)行定位時(shí)至少存在如下技術(shù)問(wèn)題：

要對(duì)空中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物體(例如移動(dòng)施工裝置，飛行無(wú)人設(shè)備)進(jìn)行三維定位，就需要部署三維UWB定位基站，部署三維UWB定位基站不僅工程實(shí)現(xiàn)難度大而且實(shí)現(xiàn)成本高，且定位準(zhǔn)確性不高。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提供一種UWB定位標(biāo)簽及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用三維UWB定位基站對(duì)空中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物體進(jìn)行定位實(shí)現(xiàn)難度大、實(shí)現(xiàn)成本高且定位準(zhǔn)確性不高的缺陷。本實(shí)用新型的UWB定位標(biāo)簽及系統(tǒng)通過(guò)UWB定位芯片及UWB定位基站獲得UWB定位標(biāo)簽的實(shí)時(shí)二維距離數(shù)據(jù)，通過(guò)氣壓傳感器獲得可用于計(jì)算得出UWB定位標(biāo)簽的實(shí)時(shí)高度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)氣壓數(shù)據(jù)，在UWB定位標(biāo)簽及系統(tǒng)的上位機(jī)或管理平臺(tái)將兩組數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)融合得到UWB定位標(biāo)簽的實(shí)時(shí)三維定位數(shù)據(jù)；再將實(shí)時(shí)三維定位數(shù)據(jù)與運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)融合得到UWB定位標(biāo)簽的預(yù)估三維定位數(shù)據(jù)。進(jìn)而在不部署三維UWB定位基站的情況下，實(shí)現(xiàn)空中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物體的精準(zhǔn)三維實(shí)時(shí)定位和預(yù)估定位。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例中采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例中提供一種UWB定位標(biāo)簽，應(yīng)用于能夠?qū)罩羞\(yùn)動(dòng)目標(biāo)物體進(jìn)行定位的UWB定位系統(tǒng)；所述UWB定位標(biāo)簽包括：

UWB定位脈沖收發(fā)裝置，用于發(fā)送定位脈沖和接收定位響應(yīng)脈沖；