[发明专利]一种基于UWB设备的室内三维定位系统与方法

说明书

本发明公开了一种基于UWB设备的室内三维定位系统，包括通讯模块；数据解析模块；算法模块；三维模块渲染模块和物联网模块；通讯包括模块PoE交换机、路由器，数据解析模块包括一个时间同步节点和至少四个UWB基站，以及与UWB基站一一对应的定位标签，且UWB基站中任意三个基站不共线，任意四个基站不共面；UWB标签装设于定位对象，多个UWB基站均通过PoE交换机和路由器连接作为服务器的PC终端，定位标签通过无线通讯模块将UWB信号发送至UWB基站；还包括作为基站供电终端的电源分离器。该系统结合相应的三维定位方法来实现对特定建筑的三维定位，并将相关信息以三维形式展示出来，呈现一个真实的、立体的生活世界，解决了现有的室内定位系统定位精度较差并且缺乏交互与联动的问题。

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，具体为一种基于UWB设备的室内三维定位系统与方法。

背景技术

目前，国内外定位行业的发展速猛，相关技术、相关业务持续增长。纵观当前关于定位的应用与服务，基本上都停留在二维平面，即只能提供X、Y 坐标，相关信息只能以平面的方式呈现。缺乏交互、缺乏联动，最重要的是与人们的实际生活相比相去甚远，无法呈现一个真实的、立体的生活世界。形成该现状的原因很多，总体而言，主要有以下原因：1)市场驱动不足。2) 硬件支持不足。3)算法研发不足。4)多技术融合解决方案经验不足。如何将位置服务与第三方进行集成，建立生态型解决方案。这是当前定位服务行业所面临的问题之一，智慧校园、智慧城市、智慧工地等各种不同的应用场景都有其侧重点，基于位置的服务需要能融入各类不同环境的应用，才能长远发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于UWB设备的室内三维定位系统与方法，以解决上述背景技术中提出的当前室内定位的技术基本上都停留在二维平面、无法呈现一个真实立体的生活世界，同时缺乏交互与联动的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于UWB设备的室内三维定位系统，其特征在于，包括与定位基站的通讯的通讯模块；负责定位数据的解析、分析、过滤的数据解析模块；根据解析后的数据计算三维坐标的算法模块；用于构建三维场景的三维模块渲染模块和基于MQTT协议，向第三方发布位置信息的物联网模块；所述通讯包括模块PoE交换机、路由器，所述数据解析模块包括一个时间同步节点和至少四个UWB基站，以及与所述UWB基站一一对应的定位标签，且所述UWB基站中任意三个基站不共线，任意四个基站不共面；所述UWB标签装设于定位对象，所述多个UWB基站均通过所述PoE交换机和所述路由器连接作为服务器的PC终端，所述定位标签通过无线通讯模块将UWB信号发送至所述UWB基站；还包括作为基站供电终端的电源分离器。

优选的，还包括用于信号增强的天线。

一种基于UWB设备的室内三维定位方法，使用山鼠基于UWB设备的室内三维定位系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：UWB设备安装；将至少四个UWB基站安装于待定位的目标建筑的周边，并将定位标签放置于基站信号覆盖范围内，且定位基站、同步基站、定位标签三者之间不能有墙体、金属、玻璃或者其他任何能够遮挡信号的建筑物；

步骤二：定位数据采集；自定义协议，根据该协议将原始定位数据在客户端进行组装然后发送作为服务器的PC终端；

步骤三：定位数据解析与过滤；根据步骤二获取的消息，按自定义的格式进行解析，基于面向对象方式进行代码的编写，将解析的数据存于 TagEntity类中，后续基于标签ID+数据序列的方式对数据进行分组存储；

步骤四：根据UWB算法计算三维坐标；具体包括：