基于UWB技术的临时室内定位系统的制作方法

基于uwb技术的临时室内定位系统
技术领域
1.本发明属于室内设施分布位置或运行轨迹辅助监测领域，涉及一种室内定位系统，具体涉及一种基于uwb技术，在不破坏原室内装修，自主电池供电，以吸盘、挂钩或卡钳方便临时固定、拆除的搭建多维高精度定位系统的装置。


背景技术：

2.超宽带（ultra wide band，uwb）技术是一种无线载波通信技术。uwb多维高精度定位系统主要由定位基站、定位标签和数据服务器三部分组成。其中，目前普遍采用的方式是基站部分以50至100米的覆盖半径在需要定位的区域固定布放实现3至6个基站组合定位，就近取220v市电供电，与数据服务器以以太网有线传输数据或者4g、5g、wifi、数传电台等无线传输数据。定位标签与需要监测的对象绑定或集成，以uwb无线接口与基站通信以实现系统对对象的监测。
3.传统的uwb基站设备存在两个受限条件，一是固定安装，人工测量各基站间距，输入数据服务器，即需要用类似膨胀螺栓等固定到墙面或棚顶，需要永久占用一定空间，破坏原装修，且固定不可移动，否则需要重新输入数据。二是220v市电供电，即需要有相对较多的220v插座或者较长距离飞线满足供电，使用不便，严重影响美观，更不利于用电安全。而且在很多地点，例如飞机机舱和高铁车厢等是不允许随意安装、随意飞线的。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于uwb技术的临时室内定位系统，着重考虑监测基站装置的可实施性，便利性和有效性。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于uwb技术的临时室内定位系统，包括基站装置、数据服务器、监测定位标签，其中：所述基站装置分为0号基站以及其它基站，0号基站集成4g/5g/电台无线传输模块，负责与数据服务器通信联络，其它基站与0号基站以uwb无线接口通信；所述0号基站以及其它基站与监测定位标签以uwb无线接口通信，通过测距算法完成对各基站三维坐标的数据服务器内的系统设置，进而以uwb定位技术完成对监测定位标签的三维定位，并以此为基础在数据服务器内设定实时记录位置标签位置信息即可体现其运行轨迹。
6.本发明中，监测定位标签作为被监测的对象，与基站以uwb无线接口通信，采用tdoa（到达时间差）定位原理，利用uwb定位技术测得监测定位标签相对于各基站之间无线电信号传播的时间差，从而得出监测定位标签相对于各基站的距离差，各基站的三维坐标为已知，按照方程组求解得到监测定位标签三维坐标。
7.本发明中，基站具备边缘计算功能，0号基站与其它基站之间、各基站与监测定位标签之间实时以uwb无线信号通信，并计算坐标位置，并以0号基站上传数据服务器标签实
时的位置结果，并在数据服务器中按照软件功能设定以定位轨迹或者某时间定位位置予以呈现。
8.本发明中，基站装置集成uwb基站间测距算法，实现布放基站位置间距的自动测量，服务器内位置参数自主设定，有效开展对监测定位标签的监测。
9.本发明中，所述基站装置均内置锂电池，保证4小时以上续航供电。
10.在当前应用中，存在一些场景要求在特定时间段内确保工作实施的完整性，而在工作之外却没有监测的价值，同时，监测环境不允许随意安装设备。例如新冠疫情中的室内环境病毒消杀工作，而此类工作在飞机、高铁等旅客频繁流动的舱内更有实施的必要，集成有uwb定位标签的消杀终端，全程被监控，确保无死角。在诸如此类的场景中，临时基站装置便于安装、拆卸，同时内置锂电池自主供电4小时以上，满足使用需求，进而可以在多场景重复使用，相比较原有的固定安装基站，大大增加了便利性、实用性，同时，由于可重复使用，整体的投资成本也会大大降低。
附图说明
11.图1为本发明基于uwb技术的临时室内定位系统的结构示意图；图2为本发明基于uwb技术的临时室内定位的流程图。
具体实施方式
12.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
13.本发明提供了一种基于uwb技术的临时室内定位系统，如图1所示，所述临时室内定位系统包括基站装置、数据服务器、监测定位标签，其中：所述基站装置分为0号基站以及其它基站，0号基站集成4g/5g/电台无线传输模块，负责与数据服务器通信联络，其它基站与0号基站以uwb无线接口通信；所述0号基站以及其它基站与监测定位标签以uwb无线接口通信，通过系统的测距算法完成对各基站三维坐标的数据服务器内的系统设置，进而以uwb定位技术完成对监测定位标签的三维定位，并可以此为基础实时记录位置标签位置信息即可体现其运行轨迹。
14.本发明中，在一个监测空间内在满足监测覆盖范围的前提下，通常采用4个基站，即：一个0号基站，三个其它基站。
15.本发明中，硬件部分以不破坏原设施、装修为前提，以吸盘、挂钩或卡钳等将设备固定在墙面、棚顶或者其它相对较高的位置，便于安装的同时也要考虑便于拆除，同时要考虑满足至少4个小时以上的自主供电的能力。基于此类需求，基站装置可选择安装固定的吸盘、挂钩或卡钳，针对不同的安装位置选择性配置，同时，机舱内集成适合的锂电池以满足续航要求。数据传输部分根据应用场景、基站点的分布规模选择4g/5g或者数传电台。
16.本发明中，软件部分集成uwb基站间测距算法，实现布放基站位置间距的自动测量并由0号基站反馈给数据服务器包括设备电量等状态信息，使数据配置工作实现高效自动化。
17.本发明中，整体系统从设备安放到开机配置在5分钟完成，然后被监测对象入场工
作，全程监控并形成报告，然后拆除设备，临时监测工作完成，如图2所示，具体步骤如下：开始实施：准备工作齐全，事先完成数据服务器包括空间位置信息等相关数据配置。
18.安装基站：针对空间现有情况及设施选择适当的固定方式，保证在监测周期内一直固定，并启动基站装置开关，检验电池电量以保证电池在基站的使用过程中供电不中断，在监测周期内续航。
19.启动系统：启动数据服务器与基站装置联通。
20.系统设置：系统自动测量基站距离并完成位置数据设置，辅助以激光测距仪对基站间距数据校正。如果偏差过大（可能由于附近遮挡过多，影响信号有效性），则需要调整基站安装位置，保证后续定位的有效性。
21.监测工作：集成监测定位标签的监测对象进场，在监测中完成工作，根据初步监测结果，补漏完成。
22.拆除设备：所有工作完成后，关闭电源，拆除设备，将现场恢复原样。


技术特征：
1.一种基于uwb技术的临时室内定位系统，其特征在于所述系统包括基站装置、数据服务器、监测定位标签，其中：所述基站装置分为0号基站以及其它基站，0号基站负责与数据服务器通信联络，其它基站与0号基站以uwb无线接口通信；所述0号基站以及其它基站与监测定位标签以uwb无线接口通信，通过测距算法完成对各基站三维坐标的数据服务器内的系统设置，进而以uwb定位技术完成对监测定位标签的三维定位，并以此为基础在数据服务器内设定实时记录位置标签位置信息即可体现其运行轨迹。2.根据权利要求1所述的基于uwb技术的临时室内定位系统，其特征在于所述0号基站集成4g/5g/电台无线传输模块。3.根据权利要求1所述的基于uwb技术的临时室内定位系统，其特征在于所述基站装置采用4个基站，即：一个0号基站，三个其它基站。4.根据权利要求1所述的基于uwb技术的临时室内定位系统，其特征在于所述基站装置以吸盘、挂钩或卡钳的方式固定在墙面、棚顶或者其它相对较高的位置。5.根据权利要求1所述的基于uwb技术的临时室内定位系统，其特征在于所述监测定位标签作为被监测的对象，与基站以uwb无线接口通信，采用tdoa定位原理，利用uwb定位技术测得监测定位标签相对于各基站之间无线电信号传播的时间差，从而得出监测定位标签相对于各基站的距离差，各基站的三维坐标为已知，按照方程组求解得到监测定位标签三维坐标。6.根据权利要求1所述的基于uwb技术的临时室内定位系统，其特征在于所述基站装置集成uwb基站间测距算法，实现布放基站位置间距的自动测量，服务器内位置参数自主设定，有效开展对监测定位标签的监测。7.根据权利要求1所述的基于uwb技术的临时室内定位系统，其特征在于所述所述基站装置均内置锂电池，保证4小时以上续航供电。

技术总结
本发明公开了一种基于UWB技术的临时室内定位系统，所述系统包括基站装置、数据服务器、监测定位标签，其中：所述基站装置分为0号基站以及其它基站，0号基站负责与数据服务器通信联络，其它基站与0号基站以UWB无线接口通信；所述0号基站以及其它基站与监测定位标签以UWB无线接口通信，通过测距算法完成对各基站三维坐标的数据服务器内的系统设置，进而以UWB定位技术完成对监测定位标签的三维定位，并以此为基础在数据服务器内设定实时记录位置标签位置信息即可体现其运行轨迹。本发明的临时基站装置便于安装、拆卸，同时内置锂电池自主供电4小时以上，可以在多场景重复使用，大大增加了便利性、实用性。实用性。实用性。


技术研发人员：陶成钢 张清江 赵龙 鲍鲲鹏 曾凡玲
受保护的技术使用者：哈尔滨天枢问道技术有限公司
技术研发日：2021.10.27
技术公布日：2022/1/18