[发明专利]基于UWB融合GPS与惯性导航的室内外定位系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于UWB融合GPS与惯性导航的室内外定位系统及方法，由标签分系统、基站分系统、数据处理分系统组成。是一种基于UWB融合GPS与惯性导航捷联的室内外定位系统和定位方法，利用UWB技术和惯性导航实现目标用户在室内室外不同环境中的动态精确定位及完整数据采集。主要应用于物联网行业、旅游行业、商业场所、机场、消防、公安、军事、停车场、医院、机器人、无人机、隧道矿井等。

主权项

1.一种基于UWB融合GPS与惯性导航的室内外定位系统，其特征在于，包括基站分系统、标签分系统、数据处理分系统；所述基站分系统由若干基站组成，基站固定在室内不同位置，每个独立室内目标区域至少需要固定四个基站；所述标签分系统由若干可移动的标签组成，标签设置于每个目标用户上；所述基站包括Cortex‑M4芯片、基站DWM1000模块、基站串口模块、LED指示灯、以太网模块；基站DWM1000模块、以太网模块、基站串口模块、LED指示灯均与Cortex‑M4芯片相连；所述标签包括Cortex‑M3芯片、标签DWM1000模块、标签串口模块、GPS模块、GPRS模块、惯性导航模块、电源模块、LED指示灯；标签DWM1000模块、标签串口模块、GPS模块、GPRS模块、惯性导航模块、电源模块、LED指示灯均与Cortex‑M3芯片相连；所述Cortex‑M4芯片为STM32F4系列，用于执行基站DWM1000模块定位的相关代码及数据的储存收发；所述Cortex‑M3芯片为STM32F10x系列，用于执行标签DWM1000模块定位的相关代码及数据的储存收发；所述DWM1000模块用于对室内目标距离数据的测量收发，并通过多基站对标签不同距离数据解算出目标精确位置信息；所述GPS模块对室外目标位置进行定位，所述GPRS模块将定位信息发送至解算服务器；所述基站串口模块采用USB虚拟串口输出与UART4输出，用于外接电源、数据传输和调试；所述标签串口模块采用UART4输出，用于调试；所述惯性导航模块检测GPS模块与标签DWM1000模块在空间中的姿态来消除误差，同时在GPS信号与UWB信号进行切换产生盲区时，依据上一位置数据提供目标的可靠位置信息；进一步的，当室内UWB信号产生遮蔽或无法接收时，启动惯导继续定位并产生位置信息；所述以太网模块用于基站和数据处理分系统之间的位置数据传输；所述数据处理分系统由解算服务器和上位机软件组成，用于对接收的位置数据进行结算存储；所述上位机软件可适用于PC端和移动端，采用BS模式或CS模式。