超宽带室内定位系统及其定位误差补偿方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超宽带室内定位系统及其定位误差补偿方法，可有效补偿超宽带定位模块的自身误差，提高定位精度。本发明专利技术实施例的超宽带室内定位系统包括标定端、标签运动端和服务器，三者之间进行通信。标定平面和标签运动平面均平行于水平面且标定平面位于标签运动平面上方。标定平面放置定位基站和标定节点。标定节点通过步进电机在标定平面上移动，并可以通过双轴激光测距精确获知其坐标。标签位于标签运动平面，当标签需要误差补偿时，通过标定节点和标签之间的激光收发单元获取标签的精确坐标，进而可计算出该标签与多个基站之间的定位误差。将该误差作为补偿量用于后续的超宽带定位，将有效补偿超宽带模块引起的误差，提高定位精度。

UWB indoor positioning system and its positioning error compensation method

The invention discloses an ultra wide band indoor positioning system and a positioning error compensation method thereof, which can effectively compensate the self error of the ultra wide band positioning module and improve the positioning accuracy. The UWB indoor positioning system of the embodiment of the invention includes a calibration end, a label moving end and a server, and the three communicate with each other. Both the calibration plane and the label motion plane are parallel to the horizontal plane and the calibration plane is above the label motion plane. The calibration plane places the positioning base station and the calibration node. The calibration node moves on the calibration plane through a stepping motor, and its coordinates can be accurately obtained by two axis laser ranging. The label is located in the moving plane of the label. When the label needs error compensation, the precise coordinates of the label can be obtained by the laser transceiver between the calibration node and the label, and then the positioning error between the label and multiple base stations can be calculated. Using this error as compensation for the subsequent UWB positioning will effectively compensate the error caused by the UWB module and improve the positioning accuracy.

【技术实现步骤摘要】
超宽带室内定位系统及其定位误差补偿方法
本专利技术涉及室内物联网及电子通信领域，特别涉及一种超宽带室内定位系统及其定位误差补偿方法。
技术介绍
定位技术是建设和架构物联网非常重要的一环，在社会和工业等各个领域具有广泛的应用。目前，室外定位主要基于卫星定位技术。但是在实际使用过程中，发现GPS定位技术存在很多不足。例如，定位精度不够，现有商用GPS精度一般都维持在米级，在很多特殊场合并不能满足要求。而在室内或地下应用场合，卫星信号无法到达，此时卫星根本无法完成定位工作。在此背景下，各种无线定位技术应运而生。其中相对成熟的技术，有超声波定位、微雷达定位、红外定位和RFID定位等。而基于超宽带通信的定位技术，采用3.5GHz～6.5GHz频段，因其功耗低、定位精度高、定位方法可靠，受到了广泛的重视。然而，目前商用的超宽带定位精度基本保持在10cm左右，且随着运行时间的变化而发生一定漂移。引起误差的主要原因包括超宽带模块自身电路和天线延迟，电路晶振频率漂移等因素。在许多室内高精度定位场合，比如自动化生产线和室内物流分拣，现有的超宽带定位精度无法满足要求。因此，需要一种定位误差补偿方法，可以进一步提高室内定位的精度，并防止定位误差随时间发生增加，提高定位系统的可靠性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种超宽带室内定位系统及其定位误差补偿方法，可有效补偿超宽带定位模块的自身误差，提高定位精度。为解决上述技术问题，一方面，本专利技术实施例提供了一种超宽带室内定位系统，所述定位系统包括：标定端、标签运动端和服务器；所述标定端包括位于标定平面上的标定节点和n个定位基站，所述标定平面平行于水平面，所述标定节点在标定平面上移动；所述标签运动端包括位于标签运动平面上的标签，所述标签运动平面平行于所述标定平面且位于标定平面的下方；所述标签与定位基站进行通信；所述服务器分别与标定节点、定位基站和标签进行通信。作为本专利技术的进一步限定，所述定位基站包括第一微处理器、第一电源模块、第一WIFI模块和第一超宽带定位模块；第一微处理器的I/O接口分别连接第一WIFI模块和第一超宽带定位模块，第一微处理器的电源接口连接第一电源模块；所述第一WIFI模块通过WIFI网络与服务器进行通信。作为本专利技术的进一步限定，所述标定节点包括第二微处理器、第二电源模块、第二WIFI模块、激光发射模块、x轴激光测距模块、y轴激光测距模块和步进电机模块；第二微处理器的I/O接口分别连接第二WIFI模块、激光发射模块、x轴激光测距模块、y轴激光测距模块和步进电机模块，第二微处理器的电源接口连接第二电源模块；所述第二WIFI模块通过WIFI网络与服务器进行通信。作为本专利技术的进一步限定，所述标签包括第三微处理器、第三电源模块、第三超宽带定位模块、第三WIFI模块和激光接收模块；第三微处理器的I/O接口分别连接激光接收模块、第三WIFI模块和第三超宽带定位模块，第三微处理器的电源接口连接第三电源模块；所述第三WIFI模块通过WIFI网络与服务器进行通信；所述第三超宽带定位模块通过超宽带信道与定位基站的第一超宽带定位模块进行通信。作为本专利技术的进一步限定，所述n为大于等于3的整数。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种超宽带室内定位误差补偿方法，用于上述超宽带室内定位系统的服务器，所述方法包括：获得标签的定位坐标；根据标签的定位坐标，获得标签的修正坐标；根据标签的修正坐标，得到误差补偿量。作为本专利技术的进一步限定，所述获得标签的定位坐标的步骤，具体包括：接收标签发送的定位坐标和误差补偿申请，所述定位坐标由标签根据其与n个定位基站之间的直线距离和各定位基站的坐标计算得到。作为本专利技术的进一步限定，所述根据标签的定位坐标，获得标签的修正坐标的步骤，具体包括：201)确定所述标签的搜索范围，并判断在所述搜索范围内有无其它标签，若没有，则将所述标签的定位坐标和搜索范围发送给标定节点；202)接收标签发送的收到通知，所述收到通知是标定节点在所述标签的搜索范围内移动，并垂直向下发射激光信号，当标签收到标定节点发射的激光信号后产生；203)通知标定节点停止移动，接收标定节点发送的标定节点坐标，将所述标定节点坐标作为标签的修正坐标。作为本专利技术的进一步限定，所述根据标签的修正坐标，得到误差补偿量的步骤，具体包括：根据所述修正坐标，得到标签与各定位基站之间的定位误差；将所述定位误差作为误差补偿量并保存。作为本专利技术的进一步限定，所述方法还包括：接收标签发送的定位申请和标签与各定位基站之间的新距离，根据所述误差补偿量，得到标签与各定位基站之间的修正距离。与现有技术相比，本专利技术实施例提供的一种超宽带室内定位系统及其定位误差补偿方法，可有效补偿超宽带定位模块的自身误差，提高定位精度。本实施例中，标定端、标签运动端和服务器三者之间进行通信，标签通过与定位基站通信获得其定位坐标，并将定位坐标发送给服务器，服务器再将标签的定位坐标和搜索范围发送给标定节点，标定节点在搜索范围内移动直至标签接收到标定节点发射的激光信号后停止，此时标定节点的坐标为标签的修正坐标，既而得到该标签与各个定位基站之间的定位误差，将定位误差作为补偿量用于后续标签定位中，从而有效补偿了超宽带定位模块的自身误差，提高了定位精度。附图说明图1为本专利技术实施例的超宽带室内定位系统的架构示意图；图2为本专利技术实施例的定位基站的结构示意图；图3为本专利技术实施例的标定节点的结构示意图；图4为本专利技术实施例的标签的结构示意图；图5为本专利技术实施例标定节点搜索标签的示意图；图中包含：服务器1、标定平面2、标签运动平面3、标定节点4、定位基站5、标签6、第一微处理器51、第一电源模块52、第一超宽带定位模块53、第一WIFI模块54、第二微处理器21、第二电源模块22、第二WIFI模块24、激光发射模块25、x轴激光测距模块26、y轴激光测距模块27、步进电机模块28、、第三微处理器31、第三电源模块32、第三超宽带定位模块33、第三WIFI模块34、激光接收模块35。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术的技术方案进行详细的说明。如图1所示，本专利技术实施例的超宽带室内定位系统，包括：标定端、标签运动端和服务器1。标定端包括标定节点4和n个定位基站5，标定节点4和定位基站5均位于平行于水平面的标定平面2上，标定节点4在标定平面2上移动。标签运动端包括标签6，标签6均位于标签运动平面3上，标签运动平面3平行于标定平面2且位于标定平面2的下方。标签6与定位基站5进行通信，服务器1分别与标定节点4、定位基站5和标签6进行通信。使用时，标定端布置在室内的顶层天花板，标签端3设置在标定端的下方。本专利技术实施例提供的超宽带室内定位系统，可有效补偿超宽带定位模块的自身误差，提高定位精度。本实施例中，标定端、标签运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超宽带室内定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：标定端、标签运动端和服务器(1)；/n所述标定端包括位于标定平面(2)上的标定节点(4)和n个定位基站(5)，所述标定平面(2)平行于水平面，所述标定节点(4)在标定平面(2)上移动；/n所述标签运动端包括位于标签运动平面(3)上的标签(6)，所述标签运动平面(3)平行于所述标定平面(2)，且位于标定平面(2)的下方；所述标签(6)与定位基站(5)进行通信；/n所述服务器(1)分别与标定节点(4)、定位基站(5)和标签(6)进行通信。/n

【技术特征摘要】
1.一种超宽带室内定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：标定端、标签运动端和服务器(1)；
所述标定端包括位于标定平面(2)上的标定节点(4)和n个定位基站(5)，所述标定平面(2)平行于水平面，所述标定节点(4)在标定平面(2)上移动；
所述标签运动端包括位于标签运动平面(3)上的标签(6)，所述标签运动平面(3)平行于所述标定平面(2)，且位于标定平面(2)的下方；所述标签(6)与定位基站(5)进行通信；
所述服务器(1)分别与标定节点(4)、定位基站(5)和标签(6)进行通信。


2.按照权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述定位基站(5)包括第一微处理器(51)、第一电源模块(52)、第一WIFI模块(54)和第一超宽带定位模块(53)；第一微处理器(51)的I/O接口分别连接第一WIFI模块(54)和第一超宽带定位模块(53)，第一微处理器(51)的电源接口连接第一电源模块(52)；所述第一WIFI模块(54)通过WIFI网络与服务器(1)通信。


3.按照权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述标定节点(4)包括第二微处理器(21)、第二电源模块(22)、第二WIFI模块(24)、激光发射模块(25)、x轴激光测距模块(26)、y轴激光测距模块(27)和步进电机模块(28)；第二微处理器(21)的I/O接口分别连接第二WIFI模块(24)、激光发射模块(25)、x轴激光测距模块(26)、y轴激光测距模块(27)和步进电机模块(28)，第二微处理器(21)的电源接口连接第二电源模块(22)；所述第二WIFI模块(24)通过WIFI网络与服务器(1)通信。


4.按照权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述标签(6)包括第三微处理器(31)、第三电源模块(32)、第三超宽带定位模块(33)、第三WIFI模块(34)和激光接收模块(35)；第三微处理器(31)的I/O接口分别连接激光接收模块(35)、第三WIFI模块(34)和第三超宽带定位模块(33)，第三微处理器(31)的电源接口连接第三电源模块(32)；所述第三WIFI模块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦朴，杨丰林，邓路，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32