一种基于拓扑地图的多模态UWB定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于拓扑地图的多模态UWB定位方法及系统，获取定位标签与定位基站之间的距离信息；根据距离信息判断在定位标签设定距离范围内的基站数量；若定位标签设定距离范围内的基站数量大于或等于四个，则进一步判断在定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面数量是否大于或等于两个；若定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面数量大于或等于两个则采用三维定位模式对定位标签进行定位。本发明专利技术的方案提高了UWB定位系统的定位基站冗余量，系统部署的通用性、定位稳定性以及精确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于拓扑地图的多模态UWB定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及定位领域，特别涉及一种基于拓扑地图的多模态UWB定位方法及系统。

技术介绍

[0002]随着智能生活逐渐普及，各种智能硬件、智能产品等开始遍布各行各业。对这些设备的定位，还有人员的定位，动物的定位等也在慢慢地发展起来。现有的一些室外定位技术，虽然能够满足一些需求，但是仍然难以克服遮挡、信号差等极端场景。而在室内场景中，传统的室外定位技术更是难以实施。UWB(Ultra Wideband,UWB)作为一种基于纳秒甚至微妙级别的无线脉冲通信技术，具有极宽的信号带宽，使其在穿透能力、抗多径能力和抗干扰能力方面表现非常出色，从而广泛地用于固定场景下的室内外定位。
[0003]在一些定位场景中，由于被定位的物体运动方式不一样，导致对定位模式的要求也不同。另外，不同的定位模式对定位基站的数量也有不同的要求。一般来说，一维定位需要一个或者两个定位基站，二维定位需要三个定位基站，三维定位至少需要四个定位基站。现有的一些技术中，都是针对特定场景部署指定的定位模式，具有较大的局限性。因为在三维定位场景中，不可避免地会出现定位基站的数量在1
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3之间，所以很容易出现定位系统不工作的情况。虽然在三维定位过程中可以采用IMU惯性导航技术进行弥补，但是系统启动时仍然存在定位基站数量不够导致无解的情况。此外，传统的定位标签测距普通采用动态刷新的方法，这在定位基站数量非常大，比如说成百上千个的情况下，就会浪费大量的时间成本和处理消耗，即使是采用多线程刷新的方法，有大量的刷新操作也是不必要的。
[0004]综上所述，在定位初始化，多种定位模式相结合，定位基站的管理等方面存在缺陷，亟待完善。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的是现有UWB定位技术的存在的上述问题，提出了一种基于拓扑地图的多模态UWB定位方法及系统。
[0006]针对上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术一些实施例中提供一种基于拓扑地图的多模态UWB定位方法，包括如下步骤：
[0008]获取定位标签与定位基站之间的距离信息；
[0009]根据所述距离信息判断在所述定位标签设定距离范围内的基站数量；
[0010]若所述定位标签设定距离范围内的基站数量大于或等于四个，则进一步判断在所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面数量是否大于或等于两个；
[0011]若所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面数量大于或等于两个则采用三维定位模式对所述定位标签进行定位。
[0012]本专利技术一些实施例中所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位方法，若所述定位标签设定距离范围内的基站数量大于或等于四个时还包括如下步骤：
[0013]若所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面数量小于两个，则进一步判断所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面内的最大基站数量是否大于或等于三个；
[0014]若所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面内的最大基站数量大于或等于三个，则采用二维定位模式对所述定位标签进行定位。
[0015]本专利技术一些实施例中所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位方法，若所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面数量小于两个时还包括如下步骤：
[0016]若所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面内的最大基站数量小于三个，则采用一维定位模式对所述定位标签进行定位。
[0017]本专利技术一些实施例中所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位方法，还包括如下步骤：
[0018]若所述定位标签设定距离范围内的基站数量小于四个，且大于或等于三个，则采用二维定位模式对所述定位标签进行定位。
[0019]本专利技术一些实施例中所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位方法，还包括如下步骤：
[0020]若所述定位标签设定距离范围内的基站数量小于三个，则采用一维定位模式对所述定位标签进行定位。
[0021]本专利技术一些实施例中所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位方法，还包括如下步骤：
[0022]根据连续时间段内的所述距离信息的变化确定是否需要切换定位模式；
[0023]若需要切换定位模式则对所述定位标签执行定位初始化，之后返回获取定位标签与定位基站之间的距离信息的步骤。
[0024]本专利技术一些实施例中提供一种基于拓扑地图的多模态UWB定位系统，包括多个定位标签和多个定位基站，以及定位服务器，其中：
[0025]所述定位服务器包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器读取所述程序信息后执行以上任一项所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位方法。
[0026]本专利技术一些实施例中所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位系统，所述定位服务器中存储有拓扑地图；
[0027]每一所述定位标签均为所述拓扑地图中的一个拓扑节点，每一所述定位标签都配置有拓扑节点的属性信息；
[0028]每一所述定位基站均为所述拓扑地图中的一个拓扑节点，每一所述定位基站都配置有拓扑节点的属性信息。
[0029]本专利技术一些实施例中所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位系统，每一所述定位基站上电后，按照如下步骤执行初始化：
[0030]定位基站本身广播一条消息，获取周围定位基站的情况信息；
[0031]获取周围定位基站的测距信息，保留距离小于距离阈值的定位基站信息；
[0032]对距离小于距离阈值的定位基站信息进行存储。
[0033]本专利技术一些实施例中所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位系统，每一所述定位
标签上电后，按照如下步骤执行测距：
[0034]定位标签本身广播一条消息，等待周围定位基站的反馈；
[0035]定位标签收到第一个定位基站的反馈消息后，获取第一个反馈的定位基站的情况信息；
[0036]读取第一个反馈的定位基站的周围定位基站的情况信息，进行周围定位基站的轮询测距。
[0037]本专利技术的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
[0038]本专利技术提供的基于拓扑地图的多模态UWB定位方法及系统，对UWB定位基站高效检测，以及一维、二维、三维定位的模式切换，解决了大量定位基站情况下定位标签测距刷新频率低的问题、在未知基站数量情况下的定位初始化失败的问题，以及定位过程中定位模式切换不成功的问题，提高了UWB定位系统的定位基站冗余量，系统部署的通用性、定位稳定性以及精确性。
附图说明
[0039]下面将通过附图详细描述本专利技术中优选实施例，将有助于理解本专利技术的目的和优点，其中:
[0040]图1为本专利技术一个实施例所述的定位模式判定流程图；
[0041]图2为本专利技术另一个实施例所述的定位模式判定流程图；
[0042]图3为本专利技术一个实施例所述的基于拓扑地图的UWB定位示意图；
[0043]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于拓扑地图的多模态UWB定位方法，其特征在于，包括如下步骤：获取定位标签与定位基站之间的距离信息；根据所述距离信息判断在所述定位标签设定距离范围内的基站数量；若所述定位标签设定距离范围内的基站数量大于或等于四个，则进一步判断在所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面数量是否大于或等于两个；若所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面数量大于或等于两个则采用三维定位模式对所述定位标签进行定位。2.根据权利要求1所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位方法，其特征在于，若所述定位标签设定距离范围内的基站数量大于或等于四个时还包括如下步骤：若所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面数量小于两个，则进一步判断所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面内的最大基站数量是否大于或等于三个；若所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面内的最大基站数量大于或等于三个，则采用二维定位模式对所述定位标签进行定位。3.根据权利要求2所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位方法，其特征在于，若所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面数量小于两个时还包括如下步骤：若所述定位标签设定距离范围内的基站所构成的平面内的最大基站数量小于三个，则采用一维定位模式对所述定位标签进行定位。4.根据权利要求1所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位方法，其特征在于，还包括如下步骤：若所述定位标签设定距离范围内的基站数量小于四个，且大于或等于三个，则采用二维定位模式对所述定位标签进行定位。5.根据权利要求1所述的基于拓扑地图的多模态UWB定位方法，其特征在于，还包括如下步骤：若所述定位标签设定距离范围内的基站数量小于三个，则采用一维定位模式对所述定位标签进行定位。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文，郭爱军，许联航，高文才，刘玉强，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司，
类型：发明
国别省市：