一种基于UWB单基站的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UWB单基站的室内定位系统，包括设置在待定位目标上的定位模块和位于室内任意位置的有线同步基站。有线同步基站包括处理芯片、若干UWB天线和与UWB天线对应设置的UWB接收模块，UWB天线用于接收定位模块发送的UWB脉冲信号并将UWB脉冲信号传输至对应的UWB接收模块，处理芯片包括时钟同步模块和定位引擎模块，UWB接收模块接收到UWB脉冲信号后将接收时间上传至定位引擎模块，时钟同步模块通过同步引脚与UWB接收模块连接，时钟同步模块将同步信号传输至UWB接收模块以完成UWB接收模块的时钟同步。能够快速在小区域室内区域部署，在小区域内保证精度的同时只需一个有线同步定位基站。一个有线同步定位基站。一个有线同步定位基站。

【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB单基站的室内定位系统


[0001]本技术涉及产品定位
，尤其涉及一种基于UWB单基站的室内定位系统。

技术介绍

[0002]近年来，出现多种用于局部和室内定位的系统和算法。目前比较常用的局部定位方法有基于接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)的定位方法基于到达角(Arrival of Angle,AoA)的定位方法，基于到达时间(Time OfArrive,TOA)的定位方法和基于到达时间差(Time Differential Of Arrive,TDOA) 的定位方法。基于接收信号强度的定位方法的优势在于硬件的低成本，因为绝大多数的建筑物里面装有无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)，然而基于信号强度的定位精度较低，同时容易受到周围环境的干扰。
[0003]针对室内定位功能需求，无线定位方式从不同角度弥补了上述不足之处。目前的无线定位技术包括WIFI、RFID和蓝牙等，但这几种定位方式的精度均为米级水平，限制了这些技术在室内环境中的应用。
[0004]UWB(Ultra Wide Band)技术是一种利用亚纳秒级超窄脉冲的无载波通信技术，相对于上述无线定位技术UWB技术具有通信距离远、高数据传输速率、抗干扰能力强、功耗小等优势，在实际应用中能控制误差在30cm内，相对其他定位技术使用UWB技术可以获得更高的定位精度和稳定性。现有的UWB技术在室内定位多区域应用中需要部署大量基站，若采用绝对距离二维定位的TWR或TOF 定位方法需要至少三个基站，若采用相对距离二维定位的TDOA定位方法至少需要四个基站；不利于快速部署，同时不利于在小区域例如隔间较多的办公区部署。如何提供一种简单高效的室内定位系统，成为有待解决的问题。

技术实现思路

[0005]为克服上述缺点，本技术的目的在于提供一种基于UWB单基站的室内定位系统，能够快速在小区域室内区域部署，在保障10*10m区域内平均30cm 精度的情况下只需一个有线同步定位基站。
[0006]为了达到以上目的，本技术采用的技术方案是：一种基于UWB单基站的室内定位系统，包括设置在待定位目标上的定位模块和位于室内任意位置的有线同步基站，其特征在于：所述有线同步基站包括处理芯片、若干UWB天线和与UWB天线对应设置的UWB接收模块，所述UWB天线用于接收定位模块发送的UWB脉冲信号并将UWB脉冲信号传输至对应的UWB接收模块，所述处理芯片包括时钟同步模块和定位引擎模块，所述UWB接收模块接收到UWB脉冲信号后将接收时间上传至定位引擎模块，所述时钟同步模块通过同步引脚与UWB接收模块连接，所述时钟同步模块将同步信号传输至UWB接收模块以完成UWB接收模块的时钟同步。
[0007]本技术的有益效果在于：一个有线同步基站上设置有多个UWB天线和与UWB天
线对应设置的UWB接收模块，时钟同步模块通过同步引脚将时钟同步信号传输至UWB接收模块，确保多个UWB接收模块的同步，多个UWB接收模块在接收到无线电信号后将接收时间上传至定位引擎模块，定位引擎模块计算出定位模块的位置信息。时钟同步模块作用下UWB接收模块实现同步，保障10*10m 区域内平均30cm精度的情况下只需一个有线同步定位基站。
[0008]进一步来说，所述UWB接收模块通过SPI接口线与所述处理芯片连通。
[0009]进一步来说，所述定位模块为固定在待定位目标上的UWB标签，所述UWB 标签通过私有通讯协议栈发送UWB脉冲信号，所述待定位目标上设置有为UWB 标签供电的第一电源。
[0010]进一步来说，所述有线同步基站还包括壳体，所述UWB天线一端延伸出壳体，另一端与UWB接收模块接收的接收脚焊接,所述UWB天线为两个。
[0011]进一步来说，所述处理芯片还包括与定位引擎模块连通的蓝牙模块，所述蓝牙模块上连接有蓝牙天线。定位引擎模块计算出位置后，通过蓝牙发送到基站外的显示设备上。
[0012]进一步来说，所述有线同步基站还包括运动检测模块，所述运动检测模块用于检测有线同步基站的位置状态并与处理芯片通信连接，运动检测模块能判断跌落这些状态，采用型号为STMLI2DH12TR的芯片。
[0013]进一步来说，所述处理芯片采用nRF52832芯片，所述UWB接收模块由DW1000 芯片、晶振电路、滤波电路和HHM1595A射频增强芯片组成。
附图说明
[0014]图1为本技术实施例的系统框图；
[0015]图2为本技术实施例中定位系统的定位方法流程图；
[0016]图3为本技术实施例中处理芯片的电路原理图；
[0017]图4为本技术实施例中UWB接收模块的电路原理图；
[0018]图5为本技术实施例中定位引擎模块的电路原理图。
[0019]图中：
[0020]100、定位模块；200、有线同步基站；1、处理芯片；11、时钟同步模块； 12、定位引擎模块；13、蓝牙模块；2、UWB天线；3、UWB接收模块；4、蓝牙天线；5、运动检测模块。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0022]实施例
[0023]参见附图1所示，本技术的一种基于UWB单基站的室内定位系统，包括设置在待定位目标上的定位模块100和位于室内任意位置的有线同步基站200。有线同步基站200包括壳体，壳体内设置有处理芯片1、若干UWB天线2和与 UWB天线2对应设置的UWB接收模块3，UWB天线2为两个，UWB天线2一端延伸出壳体，另一端与UWB接收模块接收的接收脚焊接。UWB天线2用于接收定位模块100发送的UWB脉冲信号并将UWB脉冲信号传输至对应的UWB接收模块3。处理芯片1包括时钟同步模块11和定位引擎模块12，UWB接收模块接收到UWB 脉冲信号后将接收时间上传至定位引擎模块12，时钟同步模块11通过同步引脚与UWB接收模块3
连接，时钟同步模块11将同步信号传输至UWB接收模块3以完成UWB接收模块3的时钟同步。
[0024]UWB接收模块3通过SPI接口线与处理芯片1连通。处理芯片1还包括与定位引擎模块12连通的蓝牙模块13，蓝牙模块13上连接有蓝牙天线4。定位引擎模块12计算出位置后，通过蓝牙发送到基站外的显示设备上。
[0025]定位模块100为固定在待定位目标上的UWB标签，UWB标签通过私有通讯协议栈发送UWB脉冲信号，待定位目标上设置有为UWB标签供电的第一电源。
[0026]有线同步基站200还包括运动检测模块5，运动检测模块5用于检测有线同步基站200的位置状态并与处理芯片1通信连接，运动检测模块5能判断跌落这些状态。运动检测模块5采用型号为STMLI2D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB单基站的室内定位系统，包括设置在待定位目标上的定位模块和位于室内任意位置的有线同步基站，其特征在于：所述有线同步基站包括处理芯片、若干UWB天线和与UWB天线对应设置的UWB接收模块，所述UWB天线用于接收定位模块发送的UWB脉冲信号并将UWB脉冲信号传输至对应的UWB接收模块，所述处理芯片包括时钟同步模块和定位引擎模块，所述UWB接收模块接收到UWB脉冲信号后将接收时间上传至定位引擎模块，所述时钟同步模块通过同步引脚与UWB接收模块连接，所述时钟同步模块将同步信号传输至UWB接收模块以完成UWB接收模块的时钟同步。2.根据权利要求1所述的一种基于UWB单基站的室内定位系统，其特征在于：所述UWB接收模块通过SPI接口线与所述处理芯片连通。3.根据权利要求1所述的一种基于UWB单基站的室内定位系统，其特征在于：所述定位模块为固定在待定位目标上的UWB标签，所述UWB标签通过私有通讯...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚杰，
申请(专利权)人：常州武维科技有限公司，
类型：新型
国别省市：