基于5G技术的室内定位方法技术

本发明专利技术揭示了一种基于5G技术的室内定位方法，包括：在室内布设至少4个5G微基站，其中一个5G微基站安装在电梯出入口处，其余5G微基站分散安装在室内，利用5G模组接入移动互联网、并获取室内地图信息，利用5G模组与电梯出入口处的5G微基站无线通信、并确定轮椅所在楼层，利用5G模组与所在楼层的至少3个5G微基站无线通信，并确定轮椅当前位置坐标。利用5G技术的优势，实现室内的快速定位和精准定位。实现室内的快速定位和精准定位。实现室内的快速定位和精准定位。

【技术实现步骤摘要】
基于5G技术的室内定位方法
[0001]本申请是以下专利申请的分案申请：
[0002]专利技术创造名称：基于5G技术的轮椅自动驾驶控制方法及自动驾驶轮椅
[0003]申请日：2020
‑
10
‑
27
[0004]申请号：2020111755706


[0005]本专利技术的实施例涉及一种定位方法，具体而言，涉及基于5G技术的室内定位方法。

技术介绍

[0006]第五代移动通信技术(简称5G或5G技术)是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G(LTE
‑
A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统之后的延伸。5G技术的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。ITU IMT
‑
2020规范要求速度高达20Gbit/s，可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。
[0007]5G技术的其中一个重要应用领域为车联网，车联网技术经历了利用有线通信的路侧单元(道路提示牌)以及2G/3G/4G网络承载车载信息服务的阶段，正在依托高速移动的通信技术，逐步步入自动驾驶时代。根据中国、美国、日本等国家的汽车发展规划，依托传输速率更高、时延更低的5G网络，将在2025年全面实现自动驾驶汽车的量产。
[0008]然而，谈及自动驾驶技术，公众想到最多的应该是汽车，但是如果将5G技术和自动驾驶技术应用到轮椅中，使得提升现有轮椅的智能性，对肢体伤残者和行动不便人士或许能提供更大的帮助。
[0009]目前轮椅使用场景更多是在室内，而室内定位是卫星定位的一个盲点，因此如何进行准确的室内定位是自动驾驶的重要一步。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种基于5G技术的室内定位方法。
[0011]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0012]一种基于5G技术的室内定位方法，包括：
[0013]在室内布设至少4个5G微基站，其中一个5G微基站安装在电梯出入口处，其余5G微基站分散安装在室内，利用5G模组接入移动互联网、并获取室内地图信息，利用5G模组与电梯出入口处的5G微基站无线通信、并确定轮椅所在楼层，利用5G模组与所在楼层的至少3个5G微基站无线通信，并确定轮椅当前位置坐标；
[0014]其中，利用5G模组与电梯出入口处的5G微基站无线通信、并确定轮椅所在楼层，利用5G模组与所在楼层的至少3个5G微基站无线通信，并确定轮椅当前位置坐标包括：
[0015]a)当轮椅进入5G微基站的覆盖区域内时，5G模组与5G微基站进行无线通信，5G微基站向5G模组发送位置识别信号，位置识别信号内容包含：楼栋编号、楼层编号、伪距信号
和位置坐标信号；
[0016]b)5G模组根据接收到的信号的强度值选择距离最近的5G微基站判定为电梯出入口处的5G微基站，根据该电梯出入口处的5G微基站发出的位置识别信号中的楼栋编号和楼层编号确定当前所在楼栋和楼层；
[0017]c)5G模组根据楼层编号，选择含有相同楼层编号的位置识别信号为有用信号，根据被选择的位置识别信号中的伪距信号和位置坐标信号，并基于RSSI极大似然估计定位算法计算轮椅当前位置坐标，并采用最小二乘法进行优化求解，求解方法为：
[0018]定义三个5G微基站的位置坐标分别为(X1，Y1)，(X2，Y2)，(X2，Y2)，5G模组的位置坐标为(X，Y)，三个5G微基站与5G模组的距离分别为d1、d2、d3，
[0019]建立以下方程组：
[0020][0021]用上述的前n
‑
1个方程依次减去第n个方程，可以得到如下的矩阵表示形式：
[0022]AX＝Y；
[0023]其中：
[0024][0025][0026]采用最小二乘求解，可以得到X＝(A
T
A)
‑1A
T
Y，X便是5G模组的坐标计算值；
[0027]d)5G模组通过5G网络接入移动互联网并获取室内地图信息，室内地图信息为预先上传至云数据库的地图数据，5G模组访问云数据库读取室内地图信息，并根据位置识别信号中的楼栋编号和楼层编号下载相应的室内地图信息。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本专利技术的一些实施例，并非对本专利技术的限制。
[0029]图1是基于5G技术的自动驾驶轮椅的系统框图。
[0030]图2是四个5G微基站的安装示意图。
[0031]图3是CAN总线模块的电路图。
[0032]图4是语音交互模块的电路图。
[0033]图5是转向同步组件的结构示意图。
[0034]图6是转向驱动组件其中一个实施例的结构示意图。
[0035]图7是转向驱动组件另一个实施例的结构示意图。
[0036]图8是行进执行机构的结构示意图。
[0037]图9是差速器的结构示意图。
[0038]图10是轮椅自动驾驶控制方法的系统框图。
[0039]图11是轮椅自动驾驶控制方法的流程图。
具体实施方式
[0040]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术技术方案作进一步非限制性的详细描述。
[0041]由于轮椅的使用场景有一定限制性，而且行驶路径和路面情况也比较简单，本实施例的轮椅主要使用场景在医院，基于以上特点，本实施例针对轮椅的自动驾驶做出详细描述。
[0042]本实施例公开一种基于5G技术的自动驾驶轮椅，见图1，其主要包括：行进执行机构6、转向执行机构7和自动驾驶控制组件。自动驾驶控制组件又主要包括定位导航模块1、避障控制模块2、路径跟踪控制模块3、CAN总线模块4和人机交互模块5。
[0043]定位导航模块1用于获取其当前位置信息、姿态方位角和地图信息，并通过执行蚂蚁算法输出最优导航路径。定位导航模块1包括安装在轮椅本体上的卫星导航接收器10、5G模组11、第一微处理器12和电子罗盘13，以及分散安装在室内的至少四个5G微基站。
[0044]卫星导航接收器10采用的是S1216F8
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BD型号的双模卫星导航接收器(北斗、GPS)，该接收器通过串口与第一微处理器12耦接，第一微处理器12采用的是STM32型单片机。卫星导航接收器10与导航卫星通信，在接收到卫星信号后将所接收到的卫星信号处理成字段头为$GPRMC的NMEA0183标准格式报文，并通过串口发送给第一微处理器12。
[0045]5G模组11采用华为公司的5G车载模组MH5000，其通过串口与第一微处理器12耦接。5G模组11通过5G网络接入移动互联网，访问地图数据库并实时下载地图信息，地图信息包括卫星地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G技术的室内定位方法，包括：在室内布设至少4个5G微基站，其中一个5G微基站安装在电梯出入口处，其余5G微基站分散安装在室内，利用5G模组接入移动互联网、并获取室内地图信息，利用5G模组与电梯出入口处的5G微基站无线通信、并确定轮椅所在楼层，利用5G模组与所在楼层的至少3个5G微基站无线通信，并确定轮椅当前位置坐标；其中，利用5G模组与电梯出入口处的5G微基站无线通信、并确定轮椅所在楼层，利用5G模组与所在楼层的至少3个5G微基站无线通信，并确定轮椅当前位置坐标包括：a)当轮椅进入5G微基站的覆盖区域内时，5G模组与5G微基站进行无线通信，5G微基站向5G模组发送位置识别信号，位置识别信号内容包含：楼栋编号、楼层编号、伪距信号和位置坐标信号；b)5G模组根据接收到的信号的强度值选择距离最近的5G微基站判定为电梯出入口处的5G微基站，根据该电梯出入口处的5G微基站发出的位置识别信号中的楼栋编号和楼层编号确定当前所在楼栋和楼层；c)5G模组根据楼层编...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊颖，邱川，梁启成，龙喜桂，
申请(专利权)人：南宁市第一人民医院，
类型：发明
国别省市：