基于UWB的车辆定位系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于UWB的车辆定位系统及定位方法，该定位系统包括：设置于车辆上的UWB电子标签；间隔布置于停车区域的复数个UWB基站；用于根据来自至少三个UWB基站的参数值确定车辆的位置信息的处理装置。该定位方法包括：接收同步信号发射设备发射的时钟同步信号，并实时同步时钟；接收进入停车区域的车辆所载的UWB电子标签发射的无线定位信号；接收到无线定位信号后，根据同步时钟生成接收时间，并将该接收时间发送至处理装置，以使处理装置根据至少三个UWB基站接收的针对同一所述无线定位信号各自所述的接收时间计算车辆所在位置。本发明专利技术具有定位精度高，稳定性好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车辆定位系统及方法，更具体地说，涉及一种基于UWB的车辆定位系统和定位方法，主要用于停车场、场站、路边/路内停车区域的停车自动收费领域。
技术介绍
随着机动车辆的激增，停车场的智能管理需求越来越迫切。全球定位系统(GPS)是目前应用最成功的定位技术，但是对于室内近距离定位，其精度远远达不到要求。基于广泛普及的无线局域网(WLAN)的通信技术，如Zigbee、RFID、WiFi、蓝牙技术等也提供了多样的定位服务。基于ZigBee的定位技术主要是采用接收信号强度指示(RSSI)来实现，定位精度不高，一般在3～5m。基于RFID的定位技术是通过射频识别标签(Tags)或者无线收发器来存储和非接触地发送数据来进行自动身份辨认的技术。RFID应用于定位主要分为两种方式：一种是位置感知(Location-aware)方式，另一种是基于RSSI方式。为了达到较高的精度，通常需要大量的参考点和检测天线，同时不同的环境对无线能量传播的影响是必须考虑的因素，在定位算法中还存在着不容易确定的参数。当前比较流行的WiFi定位是IEEE802.11的一种定位解决方案，目前，它应用于小范围的室内定位，成本较低，但WiFi收发器只能覆盖半径90m以内的地理区域，很容易受到其他信号干扰，从而影响定位精度，并不十分可靠，而且定位器的能耗较高。蓝牙技术应用于定位，与WiFi有很多相似之处，主要应用于小范围定位，例如单层大厅或仓库；同样有定位误差不稳定，受噪声信号干扰大的缺点。现有定位技术存在的上述缺陷导致它们无法真正在停车自动收费领域得以推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有定位技术无法在停车自动收费领域应用的问题，提供一种基于UWB的车辆定位系统及定位方法。UWB(UltraWideband，超宽带)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。美国联邦通信委员会(FCC，Federal communications commission)对UWB的定义是：带宽大于500MHz，或相对带宽大于20％的无线电技术。从频域来看，UWB与传统的窄带和宽带不同，它的频带更宽。通常窄带是指相对带宽小于1％，宽带指的相对带宽在1％到25％之间，而相对带宽大于25％，而且中心频率大于500MHz的无线电技术，称为UWB。本专利技术提供的一种基于UWB的车辆定位系统包括：UWB电子标签，设置于车辆上，用于发射无线定位信号；复数个UWB基站，间隔布置于停车区域，用于接收所述无线定位信号以及根据该无线定
位信号确定所述车辆相对所述UWB基站的参数值；以及处理装置，用于根据来自至少三个UWB基站的所述参数值确定车辆的位置信息。在上述的基于UWB的车辆定位系统中，优选地，所述参数值为接收信号强度、信号到达时间和到达角度三个参数中的一个。在上述的基于UWB的车辆定位系统中，优选地，所述参数值为信号到达时间，该定位系统进一步还包括：用于周期性向UWB基站发射时钟同步信号的同步信号发射设备；以及用于根据时钟同步信号计算UWB基站的时钟偏差进而对UWB基站确定的参数值进行修正的修正装置。在上述的基于UWB的车辆定位系统中，优选地，所述复数个UWB基站中有一个为主基站，其余为从基站，所述处理装置和所述修正装置设置于所述主基站，所述同步信号发射设备设置于所述主基站或为一个独立的装置。在上述的基于UWB的车辆定位系统中，优选地，该定位系统还包括一个工控中心，该工控中心直接与各UWB基站通信连接或通过一个UWB基站间接与其余UWB基站通信连接，所述处理装置和所述修正装置设置于所述工控中心。在上述的基于UWB的车辆定位系统中，优选地，所述复数个UWB基站中的多个设置有所述处理装置和所述修正装置，所述同步信号发射设备设置于多个UWB基站或为一个独立的装置，所述复数个UWB基站中的多个还设置有手动切换开关或自动控制模块、用于切换UWB基站内部的所述处理装置和同步信号发射设备进入工作状态或休眠状态。在上述的基于UWB的车辆定位系统中，优选地，所述修正装置包括指定所述复数个UWB基站中的一个UWB基站为基准基站，其余为非基准基站，该修正装置还包括：第一计算子模块，用于采用UWB基站的坐标、同步信号发射设备的坐标以及电磁波传播速度计算时钟同步信号到达UWB基站所需时间；第二计算子模块，用于将各非基准基站测量到的时钟同步信号到达时间分别与基准基站测量到的时钟同步信号到达时间相减，获得各非基准基站对应的同步信号到达时间差；第三计算子模块，用于将非基准基站对应的同步信号到达时间差与时钟同步信号到达该非基准基站所需时间相减、再与时钟同步信号到达基准基站所需时间相加，获得当前时刻该非基准基站的时钟偏差；第四计算子模块，用于采用当前时刻UWB基站的时钟偏差预测下一时刻UWB基站的时钟偏差；以及第五计算子模块，用于采用预测到的下一时刻UWB基站的时钟偏差对下一时刻UWB基
站测量到的无线定位信号到达时间进行修正。在上述的基于UWB的车辆定位系统中，优选地，该车辆定位系统还包括视频识别子系统，该视频识别子系统与所述工控中心通信连接，用于通过视频跟踪定位车辆和/或识别车辆身份信息。在上述的基于UWB的车辆定位系统中，优选地，还包括一个激活装置，该激活装置用于触发所述UWB电子标签开启定位模块；所述激活装置可以设置于至少一个UWB基站内或为一个独立的设备。在上述的基于UWB的车辆定位系统中，优选地，所述UWB基站、处理装置、工控中心和/或视频识别子系统包括具有中继功能的WIFI模块，所述通信连接为WIFI连接；和/或UWB电子标签还包括用以实现电子不停车自动收费的无线通信模块。本专利技术提供的一种基于UWB的车辆定位方法包括如下步骤：接收同步信号发射设备发射的时钟同步信号，并实时同步时钟；接收进入停车区域的车辆所载的UWB电子标签发射的无线定位信号；接收到无线定位信号后，根据同步时钟生成接收时间，并将该接收时间发送至处理装置，以使处理装置根据至少三个UWB基站接收的针对同一所述无线定位信号各自所述的接收时间计算车辆所在位置。在上述的基于UWB的车辆定位方法中，优选地，在所述接收同步信号发射设备发射的时钟同步信号，并实时同步时钟步骤之后；所述接收进入停车区域的车辆所载的UWB电子标签发射的无线定位信号步骤之前还包括：在驶入停车区域入口时，路侧单元激活所述UWB电子标签进入定位工作模式；以及在所述接收到无线定位信号后，根据同步时钟生成接收时间，并将该接收时间发送至处理装置，以使处理装置根据至少三个UWB基站接收的针对同一所述无线定位信号各自所述的接收时间计算车辆所在位置步骤之后还包括：在驶离停车区域出口时，路侧单元触发所述UWB电子标签进入休眠模式。在上述的基于UWB的车辆定位方法中，优选地，在所述接收到无线定位信号后，根据同步时钟生成接收时间，并将该接收时间发送至处理装置，以使处理装置根据至少三个UWB基站接收的针对同一所述无线定位信号各自所述的接收时间计算车辆所在位置步骤之后还包括：将本次计算的车辆位置与前N次计算的车辆位置或前M秒内计算的车辆位置比较，如果相同，则通过匹配算法将车辆身份信息与车位位置列表匹配，获取车辆与车位的对应关系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于UWB的车辆定位系统，其特征在于，该定位系统包括：UWB电子标签，设置于车辆上，用于发射无线定位信号；复数个UWB基站，间隔布置于停车区域，用于接收所述无线定位信号以及根据该无线定位信号确定所述车辆相对所述UWB基站的参数值；以及处理装置，用于根据来自至少三个UWB基站的所述参数值确定车辆的位置信息。

【技术特征摘要】
2014.12.31 CN 20141085621001.一种基于UWB的车辆定位系统，其特征在于，该定位系统包括：UWB电子标签，设置于车辆上，用于发射无线定位信号；复数个UWB基站，间隔布置于停车区域，用于接收所述无线定位信号以及根据该无线定位信号确定所述车辆相对所述UWB基站的参数值；以及处理装置，用于根据来自至少三个UWB基站的所述参数值确定车辆的位置信息。2.根据权利要求1所述的基于UWB的车辆定位系统，其特征在于：所述参数值为接收信号强度、信号到达时间和到达角度三个参数中的一个。3.根据权利要求1所述的基于UWB的车辆定位系统，其特征在于：所述参数值为信号到达时间，该定位系统进一步还包括用于周期性向UWB基站发射时钟同步信号的同步信号发射设备；以及用于根据时钟同步信号计算UWB基站的时钟偏差进而对UWB基站确定的参数值进行修正的修正装置。4.根据权利要求3所述的基于UWB的车辆定位系统，其特征在于：所述复数个UWB基站中有一个为主基站，其余为从基站，所述处理装置和所述修正装置设置于所述主基站，所述同步信号发射设备设置于所述主基站或为一个独立的装置。5.根据权利要求3所述的基于UWB的车辆定位系统，其特征在于：该定位系统还包括一个工控中心，该工控中心直接与各UWB基站通信连接或通过一个UWB基站间接与其余UWB基站通信连接，所述处理装置和所述修正装置设置于所述工控中心。6.根据权利要求3所述的基于UWB的车辆定位系统，其特征在于：所述复数个UWB基站中的多个设置有所述处理装置和所述修正装置，所述同步信号发射设备设置于多个UWB基站或为一个独立的装置，所述复数个UWB基站中的多个还设置有手动切换开关或自动控制模块、用于切换UWB基站内部的所述处理装置和同步信号发射设备进入工作状态或休眠状态。7.根据权利要求3所述的基于UWB的车辆定位系统，其特征在于：所述修正装置包括指定所述复数个UWB基站中的一个UWB基站为基准基站，其余为非基准基站，该修正装置还包括第一计算子模块，用于采用UWB基站的坐标、同步信号发射设备的坐标以及电磁波传播速度计算时钟同步信号到达UWB基站所需时间；第二计算子模块，用于将各非基准基站测量到的时钟同步信号到达时间分别与基准基站测量到的时钟同步信号到达时间相减，获得各非基准基站对应的同步信号到达时间差；第三计算子模块，用于将非基准基站对应的同步信号到达时间差与时钟同步信号到达该非基准基站所需时间相减、再与时钟同步信号到达基准基站所需时间相加，获得当前时刻该非基准基站的时钟偏差；第四计算子模块，用于采用当前时刻UWB基站的时钟偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨耿，段作义，杨成，
申请(专利权)人：深圳市金溢科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44