[发明专利]一种基于UWB的定位系统

说明书

本发明提供了一种基于UWB的定位系统，包括定位锚点和定位标签：定位标签设置第一UWB模块、第一通信模块和处理器；定位锚点为至少两个，安装在已知位置，其设置有第二UWB模块和与第一通信模块通信连接的第二通信模块，第二UWB模块用于接收定位请求信息，多个定位锚点用于记录定位请求信息达到的时间戳；处理器，用于根据应答消息计算定位标签的位置。本方案可以使用大量现有的无线电网络；无需部署专用的中心化的定位计算引擎，系统部署简化；Tag侧有自身位置信息；分散计算能力，降低系统成本；定位引擎无单点故障风险；特别地，如果这个系统部署于同一个无线局域网中，如4G或5G基站通讯范围内，Tag获取自身位置的实时性性能极高。

技术领域

本发明涉及UWB定位技术领域，尤其涉及一种基于UWB的定位系统。

背景技术

基于UWB(UltraWideband)的定位有以下几种常用方法：AOA(到达角度)、TOA(到达时间)及TDOA(到达时间差)。而这几种方法中，由于TDOA方法有系统节点容量大、Tag(被定位设备)功耗低、定位精度高等优点而被广泛使用。但在某些应用场景下(如Tag端需要有自身位置信息时)，也存在部署难度大、系统拓扑复杂等缺点。

典型的基于TDOA方法的系统拓扑如图1所示，其工作原理如下：

1、Anchor安装在已知位置，且Anchor间时钟同步；

2、Tag发出定位请求信号；

3、Anchor收到定位请求信号时记录信号到达的时间戳，并通过网络将请求信号及时间戳发送到定位引擎；

4、定位引擎根据定位请求信号到达各Anchor的时间差(TDOA)计算出Tag的位置；

5、定位引擎将位置信息提供给应用服务器，完成各种应用。

可见，上述定位方法中，由于是集中式的运算，在系统节点规模比较大时，定位引擎的计算能力要求比较高。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种基于UWB的定位系统，能够降低系统对计算能力的要求。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于UWB的定位系统，包括定位锚点和定位标签：

所述定位标签设置第一UWB模块、第一通信模块和处理器，所述第一UWB模块用于发送带有第一通信模块网络地址信息的定位请求信息；所述第一通信模块用于接收所述定位锚点返回的应答消息；

所述定位锚点为至少两个，安装在已知位置；其设置有第二UWB模块和与所述第一通信模块通信连接的第二通信模块，所述第二UWB模块用于接收所述定位请求信息，多个所述定位锚点用于记录所述定位请求信息达到的时间戳，所述第二通信模块用于发送应答消息至所述定位标签，所述应答消息包括所述定位请求信息、时间戳和所述定位锚点的位置信息；

所述处理器，用于根据所述应答消息计算所述定位标签的位置。

优选的，所述定位标签网络地址信息为IP地址信息。

优选的，所述定位锚点设置有时钟同步模块。

优选的，所述第一通信模块和所述第二通信模块通过无线网络通信连接，所述无线网络为WIFI网络、ZIGBEE网络、蓝牙网络、LORA网络和运营商网络中的一种或多种。

优选的，所述定位标签为移动终端。

优选的，所述第一通信模块和第二通信模块为WIFI模块、ZIGBEE模块、蓝牙模块、LORA模块、4G模块、5G模块中的一种或多种。