[发明专利]一种室内外无缝定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种北斗导航与UWB(Ultra Wideband)技术结合的室内外无缝定位系统及方法。

背景技术

目前近年来市场上对室内外无缝定位技术需求日益增加。伴随着商场室内定位及无人驾驶汽车的发展，室内外无缝定位的市场将爆发。通过室内外定位技术解决了北斗导航定位、RFID定位、Zigbee定位等只能用于室内或室外定位技术的不足，将其几种组成一个有机整体，能够应用于各种环境场景。对于散杂货码头来说，存在作业设备在室内外高精度连续定位需求。

北斗卫星导航系统(Beidou NavigationSatellites System，BDS)是我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，是国家略性重大空间基础设施。在港口导航中，卫星定位凭借其精度高，使用和维护简单，不受外界气候条件影响等因素，应用极为普遍。但目前常用的港口导航都是针对GPS系统，而随着北斗卫星导航系统的逐步建设与完善，北斗卫星在港口导航中的应用条件也逐渐成熟。采用我国自主建设的北斗卫星导航系统、实现精确可靠的导航定位对港口的安全保障具有重要意义。

超宽频实时定位系统，包括传感器、网络交换机、定位处理器、网线等组成部分。其中，传感器是定位单元的最重要组成部分，在软件平台中有主、从传感器之分，主传感器通过时间同步线连接到每台从传感器，每台从传感器接收主传感器的时间同步信号。从传感器将定位数据传输到主传感器共同处理数据，每个从传感器有时间同步线连接到主传感器。传感器定位单元是由一个或多个传感器组成的区域。在定位单元注册过的标签进入定位单元时，标签发出的UWB信号会被一个或多个传感器接收，从传感器解码UWB信号和发送到达的角度及时间差信息，并将这些数据传输到主传感器，主传感器汇集所有数据最终计算出标签的位置信息。

目前市场上针对散货码头机械高精度定位多为室外定位，并没有针对室内外的连续高精度定位产品。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种室内外无缝定位系统及方法，利用北斗导航定位、超宽频实时定位系统的最新技术，结合室内外的作业设备实时作业，旨在解决以下问题：

(1)室内的作业设备实时高精度定位应用；

(2)室外的作业设备实时高精度定位应用；

(3)室内外的作业设备连续实时高精度定位应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种室内外无缝定位系统，包括数据处理中心分系统和分别与数据处理中心分系统连接的北斗基准站分系统、室内UWB定位分系统、北斗/UWB移动站分系统和系统监控分系统，其中：

所述北斗基准站分系统用于接收北斗卫星定位观测数据，生成差分改正数，并通过数据处理中心分系统转发给北斗/UWB移动站分系统；

所述室内UWB定位分系统用于确定UWB标签位置，并通过数据处理中心分系统转发给北斗/UWB移动站分系统；

所述北斗/UWB移动站分系统接收数据处理中心分系统转发的数据实现北斗定位和UWB定位功能，确定作业设备当前位置坐标，并将坐标发送到数据处理中心系统；

所述数据处理中心分系统将北斗定位和UWB定位确定的作业设备当前位置坐标发送给系统监控分系统进行可视化显示，同时根据作业设备当前位置坐标计算作业设备与入口标识点、出口标识点和切换判断标识区的空间位置关系，实现室内外组合定位的双向自适应切换。

本发明还提供了一种室内外无缝定位方法，包括如下步骤：

步骤一、将室内外空间坐标系统一到WGS-84坐标系统；

步骤二、根据室内外定位覆盖及切换区域特点，确定定位切换过程中的入口标识点、出口标识点和切换判断标识区；

步骤三、根据北斗定位功能模块或UWB定位功能模块确定的作业设备当前位置坐标计算作业设备与入口标识点或出口标识点的距离值；

步骤四、根据作业设备与入口标识点或出口标识点的距离值变化趋势判断作业设备是否逐步从室外向室内或从室内向室外运行，当确定作业设备正在从室外向室内或从室内室外运行时，则继续判断该距离值是否小于从室外到室内或从室内到室外切换时的距离阀值，如果小于，则判断作业设备即将从室外到室内或从室内到室外，则进行室外到室内定位或室内到室外定位的自动切换。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：通过北斗导航定位、超宽频实时定位系统的融合，实现室内外机械设备的连续定位，从而实现机械设备的不间断定位与监控。具体表现如下：

1.采用UWB技术实现室内高精度定位；