适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台技术方案

本发明专利技术提出了一种适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台，包括数据采集模块、数据预处理模块、时隙自动分配模块和基站坐标解算模块基站，数据采集模块、数据预处理模块、时隙自动分配模块和基站坐标解算模块基站根据基站配置的流程模式依次连接组成智能化一体化的配置平台，且均部署在云服务器或本地服务器上；数据采集模块通过网络采集基站和基站之间的通信数据；数据预处理模块对数据采集模块采集到的原始的通信数据进行分类和整理；时隙自动分配模块通过集中式时隙分配算法所有基站进行时隙自动分配；基站坐标解算模块根据经数据预处理模块处理后的信息解算得到各个基站的坐标值，并将解算结果自动写入相应的基站中。

【技术实现步骤摘要】
适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台
本专利技术涉及无线定位
，特别涉及一种适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台。
技术介绍
随着移动通信技术的快速发展，人们对定位与导航的需求日益增加。目前，主要的室内无线定位技术有：超宽带定位技术、射频识别技术和无线传感器网络等，相比于其他定位技术，超宽带技术具有定位精度高、稳定性强、抗多径效果好，发射功率低及辐射量小等优点，非常适合进行室内定位。由于室内定位的需求越来越大，基于超宽带(UltraWide-Band，UWB)技术开发室内定位系统的厂商也越来越多，主要的实现方式为基于TOF(TimeofFlight)和TDOA(TimeDifferentOfArrival)，但无论是采用哪种方式实现，想要进行定位功能，必须事先布设超宽带基站，然后对其进行相关配置。现有的基站配置方法都是通过人工测量然后手动输入配置参数，在系统规模比较大的情况下，基站的配置工作将占据大部分的人工成本，而且人工输入配置也容易产生错误，增加系统调试工作量。但目前无论从文献调研还是从市场产品，都没有一种能够完全覆盖无线定位系统基站配置流程的智能化专用平台。因此，有必要提供一种适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台，解决了现有人工配置存在的各种问题，从而实现完整覆盖无线定位系统基站配置全流程的智能化专用平台。
技术实现思路
本专利技术提出了一种适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台，解决了现有人工配置存在的各种问题，从而实现完整覆盖无线定位系统基站配置全流程的智能化专用平台，同时降低了人工成本，提高了配置效率。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是这样实现的：该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台，包括数据采集模块、数据预处理模块、时隙自动分配模块和基站坐标解算模块基站，所述数据采集模块、数据预处理模块、时隙自动分配模块和基站坐标解算模块基站根据基站配置的流程模式依次连接组成智能化一体化的配置平台，且均部署在云服务器或本地服务器上；所述数据采集模块用于通过网络采集基站和基站之间的通信数据；所述数据预处理模块用于对所述数据采集模块采集到的原始的通信数据进行分类和整理；所述时隙自动分配模块用于通过集中式时隙分配算法该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台中所有基站进行时隙自动分配；所述基站坐标解算模块用于根据经数据预处理模块处理后的信息解算得到各个基站的坐标值，并将解算结果自动写入相应的基站中。采用上述技术方案，四个模块按照基站配置的流程模式组成智能化、一体化的平台，部署在云服务器或本地服务器上，供用户远程或本地使用，作为超宽带无线定位系统的基站配置工具；数据采集模块主要通过网络获得基站间多对多的测距信息，即在有效通信范围内基站和基站间通过TOF进行测距，并将得到的相关数据通过网络传输到适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台的数据采集模块；再通过数据预处理模块进行分类整理，再对基站时隙的分配和基站坐标的自动解算以及基站的时钟同步，从而实现了超宽带无线定位系统基站的一体化配置，它不同于以往繁琐的人工配置，极大缩短了工程布设时间，降低了系统人工成本，减小了人工配置的错误率，方便客户灵活调整系统布设结构，提高客户的接受度，有利于产品的推广。作为本专利技术的优选技术方案，该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台还包括基站时钟同步模块，所述时钟同步模块用于当无线定位系统采用TDOA定位原理时，在基站坐标解算完成后进行基站时钟同步结构选择及控制。采用上述技术方案，数据采集模块用于通过网络采集基站间的通信数据；数据预处理模块用于对采集到的原始数据进行分类，整理；时隙自动分配模块用于通过时隙分配算法该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台中所有基站进行时隙自动分配；基站坐标解算模块用于利用采集到的基站相关信息解算得到各个基站的坐标值；基站时钟同步模块用于该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台中基站时钟同步结构选择及控制，五个模块按照基站配置的流程模式组成智能化、一体化的平台，部署在云服务器或本地服务器上，供用户远程或本地使用，作为超宽带无线定位系统的基站配置工具。作为本专利技术的优选技术方案，所述数据采集模块采集基站和基站之间的通信数据的方式为网络抓包，基站和基站之间通过TOF多对多协议进行相互通信，得到基站相关数据后，组成网络包通过有线或无线方式传输至该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台；基站传输的所述网络包的数据包括：包序号、测距帧序号、源基站ID、目的基站ID、距离值和首径信号强度稳定度，所述数据采集模块的采集到的原始的通信数据储存在本地数据库中，通过相应的条件索引进行查看和提取。作为本专利技术的优选技术方案，该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台进行配置的方法具体步骤包括：S1：数据采集模块通过网络抓包的方式采集基站和基站之间的通信数据，并将采集到的通信数据传输至数据预处理模块和适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台的服务器进行存储；S2：数据预处理模块对所述数据采集模块采集到的原始的通信数据进行分类和整理；得到基站通信网络的一跳矩阵C、两跳矩阵B以及基站一跳距离矩阵D；S3：时隙自动分配模块通过集中式时隙分配算法对该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台中所有基站进行时隙自动分配；所述时隙分配算法利用一跳矩阵C和两跳矩阵B实现基站两跳时隙无冲突的自动分配；S4：基站坐标解算模块利用采集到的基站相关信息解算得到各个基站的坐标值；然后模块内部根据基站的连通性和两两基站之间的距离，即一跳距离矩阵D，然后调用基站坐标解算算法得到系统内所有基站的坐标；基站坐标解算完成后即自动写入到相应基站中；若无线定位系统采用TOF的定位原理，则基站配置阶段即完成。作为本专利技术的优选技术方案，该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台进行配置的方法还包括步骤S5：若无线定位系统采用TDOA的定位原理，基站配置还需完成时钟同步的功能，即需要启动平台的基站时钟同步模块；基站时钟同步模块通过时钟同步算法对适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台中基站时钟同步结构选择及控制，实现时钟同步，从而实现了超宽带无线定位系统基站的一体化配置。作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S2的具体步骤为：S21：首先通过对源基站ID和目的基站ID去重得到无线定位系统布设基站的总个数；S22：然后以目的基站ID为索引得到相应的邻居基站ID及与该邻居基站的信息包括距离值、通信丢包率、首径信号强度稳定度；S23：再以步骤S22所得到的信息为基础构建基站网络的一跳矩阵C，两跳矩阵B以及一跳距离矩阵D。作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S3中采用的时隙分配算法为经典TDMA调度算法，包括均域退火算法、序贯顶点着色算法、遗传算法、局部搜索算法、粒子群算法中的一种或多种组合。时隙自动分配模块通过时隙分配算法对该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台中所有基站进行时隙自动分配，时隙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台，其特征在于，包括数据采集模块、数据预处理模块、时隙自动分配模块和基站坐标解算模块基站，所述数据采集模块、数据预处理模块、时隙自动分配模块和基站坐标解算模块基站根据基站配置的流程模式依次连接组成智能化一体化的配置平台，且均部署在云服务器或本地服务器上；/n所述数据采集模块用于通过网络采集基站和基站之间的通信数据；/n所述数据预处理模块用于对所述数据采集模块采集到的原始的通信数据进行分类和整理；/n所述时隙自动分配模块用于通过集中式时隙分配算法该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台中所有基站进行时隙自动分配；/n所述基站坐标解算模块用于根据经数据预处理模块处理后的信息解算得到各个基站的坐标值，并将解算结果自动写入相应的基站中。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台，其特征在于，包括数据采集模块、数据预处理模块、时隙自动分配模块和基站坐标解算模块基站，所述数据采集模块、数据预处理模块、时隙自动分配模块和基站坐标解算模块基站根据基站配置的流程模式依次连接组成智能化一体化的配置平台，且均部署在云服务器或本地服务器上；
所述数据采集模块用于通过网络采集基站和基站之间的通信数据；
所述数据预处理模块用于对所述数据采集模块采集到的原始的通信数据进行分类和整理；
所述时隙自动分配模块用于通过集中式时隙分配算法该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台中所有基站进行时隙自动分配；
所述基站坐标解算模块用于根据经数据预处理模块处理后的信息解算得到各个基站的坐标值，并将解算结果自动写入相应的基站中。


2.根据权利要求1所述的适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台，其特征在于，该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台还包括基站时钟同步模块，所述时钟同步模块用于当无线定位系统采用TDOA定位原理时，在基站坐标解算完成后进行基站时钟同步结构选择及控制。


3.根据权利要求1所述的适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台，其特征在于，所述数据采集模块采集基站和基站之间的通信数据的方式为网络抓包，基站和基站之间通过TOF多对多协议进行相互通信，得到基站相关数据后，组成网络包通过有线或无线方式传输至该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台；基站传输的所述网络包的数据包括：包序号、测距帧序号、源基站ID、目的基站ID、距离值和首径信号强度稳定度，所述数据采集模块的采集到的原始的通信数据储存在本地数据库中，通过相应的条件索引进行查看和提取。


4.根据权利要求3所述的适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台，其特征在于，该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台进行配置的方法具体步骤包括：
S1：数据采集模块通过网络抓包的方式采集基站和基站之间的通信数据，并将采集到的通信数据传输至数据预处理模块和适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台的服务器进行存储；
S2：数据预处理模块对所述数据采集模块采集到的原始的通信数据进行分类和整理；得到基站通信网络的一跳矩阵C、两跳矩阵B以及基站一跳距离矩阵D；
S3：时隙自动分配模块通过集中式时隙分配算法对该适用于快速布设UWB定位系统的智能配置平台中所有基站进行时隙自动分配；所述时隙分配算法利用一跳矩阵C和两跳矩阵B实现基站两跳时隙无冲突的自动分配；
S4：基站坐标解算模块利用采集到的基站相关信息解算得到各个基站的坐标值；然后模块内部根据基站的连通性和两两基站之间的距离，即一跳距离矩阵D，然后调用基站坐标解算算法得到系统内所有基站的坐标；基站坐标解算完成后即自动写入到相应基站中；若无线定位系统采用TOF的定位原理，则基站配置阶段即完成。

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【专利技术属性】
技术研发人员：马琳琳，信金龙，李冀，许连杰，叶方玲，
申请(专利权)人：郑州联睿电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41