[发明专利]一种UWB定位系统

权利要求书

1.一种UWB定位系统，其特征在于：包括定位标签、参考基站、普通基站、网关、定位引擎，所述参考基站和普通基站通讯连接，所述参考基站和普通基站分别与网关通讯连接，所述网关与定位引擎通讯连接，所述参考基站上设有第一发送模块和第一接收模块，所述普通基站上设有第二接收模块，所述定位标签上设有第二发送模块，所述第一发送模块广播信标帧至第二接收模块，所述第二发送模块广播定位帧至第一接收模块和第二接收模块，用于定位帧到达参考基站和普通基站时间差测量与校准；

所述定位引擎根据给出的计算方法进行时差测量与校准；

所述定位引擎的计算方法包含以下步骤：

a.定位引擎根据基站坐标，求出参考基站相对普通基站的距离，从而得出信标帧传播的相对时延T_dx；

b.定位引擎从参考基站的第一信标帧数据包队列里取出最新发出的两个信标帧序列号相连的数据包，前一信标帧时间戳为N₀，后一信标帧时间戳为N′₀，计算参考基站的前后时间戳差值N_spf0＝N′₀-N₀；

c.同步骤b，定位引擎从普通基站的第二信标帧数据包队列里取出最新发出的两个新表帧序号相连的数据包，与步骤b对应，分别为N_x和N′_x，计算普通基站的前后时间戳差值N_spfx＝N'_x-N_x，然后根据如下公式对普通基站的实际频率f_x进行校准：

上式中，f₀为参考基站的频率，已经过标定；

d.从参考基站第一定位帧数据包队列和普通基站第二定位帧数据包队列中，提取参考基站接收的定位帧时间戳信息值N_tag0和普通基站接收的定位帧时间戳信息值N_tagx，根据以下公式计算定位帧到达参考基站的时间T₀和到达普通基站的时间T_x：

e.根据公式计算定位帧到达各普通基站的时间差值ΔT_x0：

ΔT_x0＝T_x-T₀

其中x为自然数1,2,3……，代表不同的普通基站号f.采用时差定位法，利用多组ΔT_x0＝T_x-T₀计算出定位标签的实际坐标位置。

2.根据权利要求1所述的UWB定位系统，其特征在于，所述第一发送模块周期性广播信标帧至第二接收模块，同时，所述第一发送模块将周期性广播的信标帧的时间戳和帧序列号予以记录并打包成一个第一信标帧数据包队列，直接发送至定位引擎；所述第二接收模块周期性接收信标帧，所述第二接收模块将周期性接收的信标帧的时间戳和帧序列号予以记录打包成一个第二信标帧数据包队列，并发送至定位引擎。

3.根据权利要求2所述的UWB定位系统，其特征在于，所述第二发送模块广播定位帧为随机广播，所述第一接收模块和第二接收模块接收定位帧，所述第一接收模块将接收的定位帧的帧序列号和时间戳予以记录打包成一个第一定位帧数据包队列，并发送至定位引擎；所述第二接收模块将接收的定位帧的帧序列号和时间戳予以记录打包成一个第二定位帧数据包队列，并发送至定位引擎。

4.根据权利要求1所述的UWB定位系统，其特征在于，所述定位引擎的计算方法步骤a中还包括：

到达时间差测量与校准启动前，对参考基站的时钟频率进行精确测量并标定，对参考基站和普通基站的位置坐标进行标定，从而获取参考基站与普通基站的相对距离信息。

5.根据权利要求1所述的UWB定位系统，其特征在于，所述网关为交换机或路由器，所述网关用于接收来自参考基站和普通基站的数据包，并将其转发至定位引擎。

6.根据权利要求1所述的UWB定位系统，其特征在于，所述定位引擎为PC机服务器或解算器。