一种基于动态基准标签的超宽带室内定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于动态基准标签的超宽带室内定位系统，可有效解决现有UWB定位技术存在定位死角的问题。本实用新型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动态基准标签。当标签由于遮挡等原因无法与某个定位基站建立通信联系时，标签估算出当前的坐标并发送给服务器，服务器将标签的估算坐标发送给动态基准标签，动态基准标签移动到估算坐标位置，临时代替基站实施定位，可以有效减少室内定位系统的盲区，提高定位系统的可靠性，减少定位基站的数量，降低定位系统的成本。

An ultra wide band indoor positioning system based on dynamic reference label

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态基准标签的超宽带室内定位系统
本技术涉及室内物联网及电子通信领域，特别涉及一种基于动态基准标签的超宽带室内定位系统。
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(UWB)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，在实际使用过程中发现，由于UWB定位模块多采用3.5GHz～6.5GHz频段。该频段信号空气损耗大，传播距离相对较近。同时，由于室内环境复杂，UWB信号很容易受到遮挡，这样极大降低了定位技术的可靠性。为了解决该问题，目前常用的方法是设置冗余定位基站。但是该方案不仅增加了系统的成本，并无法完全解决定位可靠性的问题。另一种方案是采用其他标签作为临时基站，但是这种方案将造成节点误差的增加。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种基于动态基准标签的超宽带室内定位系统，解决现有UWB定位技术存在定位死角的问题，减少定位基站的数量，降低定位系统的建设成本，提高定位系统的可靠性。r>为解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种基于动态基准标签的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动态基准标签和n个定位基站，所述标定平面平行于水平面，所述动态基准标签在标定平面上移动；所述标签运动端包括位于标签运动平面上的多个标签，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；所述服务器分别与动态基准标签、定位基站和标签进行通信；所述动态基准标签包括第二微处理器、第二电源模块、第二超宽带定位模块、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接口分别连接第二超宽带定位模块、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。作为本技术的进一步限定，所述第二微处理器采用意法半导体公司的STM32F103C8T6芯片。作为本技术的进一步限定，所述第二超宽带定位模块采用DecaWave公司的DWM1000芯片。作为本技术的进一步限定，所述第二WIFI模块采用ESP8266芯片。作为本技术的进一步限定，所述激光发射模块采用M2激光对射光电开关的发射端。作为本技术的进一步限定，所述步进电机模块包括步进电机和与步进电机连接的驱动器，所述驱动器连接第二微处理器的I/O接口。作为本技术的进一步限定，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；所述第一超宽带定位模块通过超宽带信道与标签的第三超宽带定位模块进行通信作为本技术的进一步限定，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、激光接收模块和加速度传感器；第三微处理器的I/O接口分别连接加速度传感器、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。作为本技术的进一步限定，所述加速度传感器采用MUP9250传感器。作为本技术的进一步限定，所述n为大于等于3的整数。与现有技术相比，本技术实施例提供的一种基于动态基准标签的超宽带室内定位系统，解决了现有UWB定位技术存在定位死角的问题。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，标定端包括n个定位基站和可移动的动态基准标签，标签运动端包括多个标签，标签通过与多个定位基站通信获得其定位坐标。当标签由于遮挡等原因无法与某个定位基站建立通信联系时，标签估算出当前的坐标并发送给服务器，服务器将标签的估算坐标发送给动态基准标签，动态基准标签移动到估算坐标位置，临时代替基站实施定位，可以有效减少室内定位系统的盲区，提高定位系统的可靠性，减少定位基站的数量，降低定位系统的成本。正常定位时，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动态基准标签，动态基准标签在搜索范围内移动直至标签接收到动态基准标签发射的激光信号后停止，此时动态基准标签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为本技术实施例的基于动态基准标签的超宽带室内定位系统的架构示意图；图2为本技术实施例的动态基准标签的结构示意图；图3为本技术实施例的定位基站的结构示意图；图4为本技术实施例的标签的结构示意图；图5为本技术实施例动态基准标签搜索标签的示意图；图中包含：服务器1、标定平面2、标签运动平面3、动态基准标签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、第二超宽带定位模块23、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、加速度传感器36。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本技术的技术方案进行详细的说明。如图1所示，本技术实施例提供一种基于动态基准标签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。标定端包括动态基准标签4和n个定位基站5，动态基准标签4和定位基站5均位于平行于水平面的标定平面2上，动态基准标签4在标定平面2上移动。标签运动端包括多个标签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分别与动态基准标签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。所述标签6用于向定位基站5发送定位信息；用于接收定位基站5发送的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动态基准标签的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)上的动态基准标签(4)和n个定位基站(5)，所述标定平面(2)平行于水平面，所述动态基准标签(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)上的多个标签(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)分别与动态基准标签(4)、定位基站(5)和标签(6)进行通信；/n所述动态基准标签(4)包括第二微处理器(21)、第二电源模块(22)、第二超宽带定位模块(23)、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接口分别连接第二超宽带定位模块(23)、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)；所述第二超宽带定位模块(23)通过超宽带信道与标签(6)通信；所述第二WIFI模块(24)通过WIFI网络与服务器(1)通信。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于动态基准标签的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)上的动态基准标签(4)和n个定位基站(5)，所述标定平面(2)平行于水平面，所述动态基准标签(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)上的多个标签(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)分别与动态基准标签(4)、定位基站(5)和标签(6)进行通信；
所述动态基准标签(4)包括第二微处理器(21)、第二电源模块(22)、第二超宽带定位模块(23)、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接口分别连接第二超宽带定位模块(23)、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)；所述第二超宽带定位模块(23)通过超宽带信道与标签(6)通信；所述第二WIFI模块(24)通过WIFI网络与服务器(1)通信。


2.按照权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述第二微处理器(21)采用意法半导体公司的STM32F103C8T6芯片。


3.按照权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述第二超宽带定位模块(23)采用DecaWave公司的DWM1000芯片。


4.按照权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述第二WIFI模块(24)采用ESP8266芯片。

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