[发明专利]一种基于UWB的室内定位方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于UWB的室内定位方法及系统,采用TWR定位方法，定位服务器根据基站与标签间的距离，计算标签的位置，实现对标签的定位。本发明的技术方案通过为标签设置白名单基站，可以在最短的时间内完成对标签的定位，同时有效避免了UWB信号之间的相互冲突。而且，本发明的技术方案还会根据设置白名单的基站与标签间的距离，调整白名单基站，优化定位网络，保证定位精度。本发明的技术方案对基站的布置没有复杂的需求，施工难度低，定位精度高，具备良好的应用价值及推广价值。

技术领域

本发明涉及无线通信及定位系统领域，特别涉及一种基于UWB的室内定位方法及系统。

背景技术

UWB是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。其抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小。通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。其电磁辐射对人体的影响小，应用面较广。尤其是室内人员定位领域，该技术应用广泛，是最有前景的室内定位技术之一。

然而使用UWB技术需要对标签进行精度较高的定位，因此，当同一个区域内同时存在多个互相通信的基站，如何保证各基站之间相互协调，建立一个有时序的网络，就成了研究的重点。目前，现有技术中基于UWB的室内定位方法有很多种，但都存在着各种缺陷，其中包括：1、对现场环境进行准确测量，布置基站时保证各个区域同时只有3-4个基站能与标签进行通信。这种方案施工难度大，测量工作难度大，施工周期长，并且很难保证网络的无缝隙衔接和信号稳定性，造成定位不准确，部分区域无法定位。这种方法基本不存在可操作性。2、使用TDOA(Time Difference of Arrival)算法，标签只发送一帧数据，收到标签数据的基站都发送给定位服务器，定位服务器利用各标签到达基站的时间差计算出标签坐标。这种算法不要求基站进行组网，但是标签和基站模块的时钟精度要求较高，硬件成本较高，而且定位精度不如TWR(Two-Way Ranging)算法高。3、中国发明专利CN105722029A，其技术方案将基站分组设置编号1-6个覆盖一个区域，相同编号7-12覆盖一个区域，并且要求基站1与基站7保证不同时被标签收到，基站2和基站8不同时被标签收到，布置基站存在很多限制条件。4、中国发明专利CN109640268A，其技术方案由组网基站发起时间片周期，使用广播时间表片发送广播报文进行组与时钟同步，对时钟的要求精度较高。至少需要组网基站模块和普通基站模块，并且需要分区域，对施工要较高要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于UWB的室内定位方法及系统，解决布置基站复杂，施工难度高，定位精度不足，以及UWB信号之间相互冲突的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于UWB的室内定位方法，包括：

根据定位需求，布置多个基站；

由标签向所述基站广播报文；

当所述基站收到所述报文时，判断所述基站是否为所述标签设置了白名单；

如果所述基站并未为所述标签设置白名单，则进一步判断所述标签的状态是否为已定位；如果所述标签的状态为未定位，则所述基站将所述报文上传至定位服务器；所述定位服务器在收到所述报文后，随机选择至少三个基站为所述标签设置白名单，所述至少三个基站为设置白名单的基站；

如果所述基站已为所述标签设置白名单，则所述基站将回令发送给所述标签，并计算出所述基站与所述标签的距离，上传至定位服务器；

所述定位服务器根据所述设置白名单的基站与所述标签间的距离，计算出所述标签的位置，实现对所述标签的定位。

进一步地，所述定位服务器根据所述基站与所述标签间的距离，计算出所述标签的位置，实现对所述标签的定位后，还包括：