[发明专利]一种基于UWB的双基站二维定位方法

说明书

本发明公开了一种基于UWB的双基站二维定位方法，步骤为：S1在定位区域的一侧布设两个超宽带基站，测量并标注两个超宽带基站的坐标值以及定位标签到两个超宽带基站之间的测量距离值；S2根据坐标值和定位标签到两个超宽带基站之间的测量距离值，计算定位标签到两个超宽带基站连线的投影点；S3通过两个超宽带基站的坐标值计算得到两个超宽带基站之间的距离，同时结合定位标签到两个超宽带基站的测量距离值，从而得到定位标签所在点到两个超宽带基站连线的垂直距离；S4结合定位标签到两个超宽带基站连线上的投影点和定位标签所在点到两个超宽带基站连线所在边的垂直距离得到定位标签的二维坐标。

技术领域

本发明属于无线定位技术领域，涉及一种无线定位算法，具体涉及一种基于UWB的双基站二维定位方法。

背景技术

随着无线通信技术、卫星导航技术的发展，基于位置的服务(Location BasedService,LBS)已成为现代社会生活生产的重要组成部分。目前，LBS已经渗透到交通、物流等国民经济领域和人们的日常生活中，正悄悄改变着人们的生产、生活方式。而定位技术作为LBS的基础，占据着极其重要的位置。公共安全、生产安全、应急救援、公共卫生、物联网、特殊人群监护、大型场馆管理、智慧城市建设都需要使用足够精确的定位信息。

除了室外卫星定位，越来越多的无线定位技术逐渐应用到室内定位系统中，例如，Wifi、蓝牙、超宽带(UWB)等，而UWB定位技术具有较高的室内定位精度，所以在众多室内定位技术中脱颖而出。但是传统的UWB定位系统至少需要3到4个基站才能实现高精度定位，而且定位精度对拓扑结构的要求也比较高，在一些场景精度要求相对不高的场景下推广存在一定的难度。

中国专利文献(申请号：201711052250.X)公开了一种基于UWB和双目视觉的导航定位方法，该方法为：步骤1、建立基于UWB基站的拓扑结构；步骤2、根据叉车来布设一个定位标签，确定叉车的位置信息；步骤3、确定定位标签的位置；步骤4、上位机得到叉车的定位信息，控制器控制叉车的驱动装置，使叉车运动；步骤5、启动双目视觉模块，采用基于三角测量的方法，利用两个摄像机对货架进行成像，从视差中恢复距离信息；步骤6、测出货架托盘相对叉车的距离信息和姿态信息，通过控制叉车的驱动装置进行距离移动和转向，使叉车正对货架托盘；步骤7、对货架上的货品实施搬运或卸载操作。但该技术方案是传统的三基站定位，即需要在定位区域每隔50-100m布设一个基站，需要三个UWB基站才能实现定位标签的位置解算。这是目前UWB定位系统常用的方法，存在需要的UWB基站数量多，布设工作量大的问题。同时该发明专利采用的定位方法是基于TDOA的方式，需要额外的同步器。

中国专利文献(申请号：201911314512.4)公开了一种基于UWB的轨道交通车辆定位方法、服务器及系统，该方法包括：根据接收的测量数据中对应的定位标签与各基站之间的映射关系提取数据头；根据数据头与径向距离计算公式之间的对应关系获得定位标签与中心基站以及定位标签与一般基站之间的径向距离；将径向距离投影到轨道线路所参考的坐标轴上，分别获得投影距离；定义方向变量并结合数据头、方向变量更新属性及两投影距离之间的关系更新方向变量；根据方向变量及投影距离实现车辆定位。该技术方案中主要是针对轨道交通实现的一维定位，需要在站台布设两个基站，车尾两端需要分别设置定位标签，通过得到的纵向距离和基于两个标签的方向向量，来实现车辆在轨道上的一维定位。

中国专利文献(申请号：202110304919.X)公开了一种基于UWB定位的三维定位系统，包括UWB基站和移动UWB基站，包括以下步骤：(1)、搭建UWB基站，并分别计算两个UWB基站之间的距离；(2)、计算移动UWB基站到其他UWB基站的距离，计算出每个移动UWB基站的绝对位置；(3)、以移动UWB基站起始点，两个UWB基站分别为终止点，测量两个UWB基站与移动UWB基站的距离差，对移动UWB基站进行定位；(4)、选择其它UWB基站作为终止点，计算得到移动UWB基站的三维空间定位。该技术方案中主要是利用固定基站之间的相互测距来实现固定基站的自定位，然后基于这些固定基站，对可移动基站进行三维定位，三维定位的方法主要是通过可移动基站在不同固定基站之间的移动来实现。