一种基于大数据的UWB信号传输定位装置及定位方法与流程

一种基于大数据的uwb信号传输定位装置及定位方法
技术领域
1.本发明涉及电梯技术领域，具体为一种基于大数据的uwb信号传输定位装置及定位方法。


背景技术：

2.电梯是指服务于建筑物内若干特定的楼层，其轿厢运行在至少两列垂直于水平面或与铅垂线倾斜角小于15
°
的刚性轨道运动的永久运输设备，在电梯的使用中能够精准停在所需楼层之间，因此需要利用uwb信号传输定位装置，uwb技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。
3.市场上的基于大数据的uwb信号传输定位装置在实时定位测距效果较差，精度不够，影响电梯的使用，同时没有辅助预警措施，在电梯轿异常时不能及时发现，容易导致使用者生命财产安全遭到威胁。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于大数据的uwb信号传输定位装置及定位方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的uwb信号传输定位装置及定位方法，包括测距板和接收板，所述测距板表面焊接有uwb测距模块，且所述uwb测距模块一侧设置有uwb通信模块，所述测距板两侧均连接有辅助模块，且所述辅助模块输出端连接有信号转换模块，所述信号转换模块输出端连接有预警模块，所述接收板连接于所述测距板的对应位置，且所述接收板表面设置有接收模块，所述测距板通过所述uwb测距模块和所述uwb通信模块与所述接收板无线连接，且所述测距板与所述接收板呈上下对应设计。
6.进一步的，所述定位方法包括下述操作步骤：
7.所述定位方法包括下述操作步骤：
8.s1、设备安装
9.将测距板安装在梯井顶部，同时将接收板对应安装在电梯轿的顶部与测距板相对应，保持测距板与接收板之间无遮挡物干扰；
10.s2、设备使用
11.利用4g模块根据mqtt协议与服务器通信，使得服务器再通过万维网集合机房路由与测距板通信，此时测距板通过表面的uwb通信模块连接接收板，并通过uwb测距模块对接收板进行定位测距；
12.s3、定位
13.利用tof测距方法，将uwb测距模块发出脉冲信号的第一时间称为ta1，在uwb测距模块发出脉冲信号到接收板的时间段称为ta2，此时uwb测距模块发出的脉冲信号被接收板
响应时间接收称为tb1，接收板再次将收到的脉冲信号发出至uwb测距模块由测距板接收的时间段称为tb2，用于计算脉冲信号在测距板与接收板之间的飞行时间，从而根据飞行时间得出测距距离，进而对电梯轿进行定位；
14.s4、预警
15.在定位测距板与接收板的间距时，利用定位测距板与接收板脉冲信号的接收间距用于检测电梯桥与梯井的距离，利用设定报警值在电梯上行时防止电梯桥失控过度上升，并结合辅助模块，利用超声波测距的同时将声波信号利用信号转换模块转换成电信号发送至预警模块用于提示电梯轿的异常。
16.进一步的，所述在步骤s2设备使用过程中uwb测距模块采用的模块型号为uwb模块sku603。
17.进一步的，所述在步骤s3定位过程中测距定位公式为：s＝c*{(ta2-ta1)-(tb2-tb1)}，其中s为距离，c为光速。
18.进一步的，所述在步骤s4预警过程中辅助模块为超声波位移传感器。
19.本发明提供了一种基于大数据的uwb信号传输定位装置及定位方法，具备以下有益效果：该基于大数据的uwb信号传输定位装置及定位方法，将测距板安装在梯井顶部，接收板安装在电梯轿顶部的设置，并基于tof测距方法利用脉冲信号的发射与接收时间差进行测距，通过平均正向和反向多次测量的平均值，减少对任何始终偏移量的影响，从而减少测距误差，进而达到精确定位的目的，并利用辅助模块实时对电梯桥发射声波，利用超声波测距的同时将声波信号利用信号转换模块转换成电信号发送至预警模块用于提示电梯轿的异常。
附图说明
20.图1为本发明一种基于大数据的uwb信号传输定位装置及定位方法的整体工作流程示意图；
21.图2为本发明一种基于大数据的uwb信号传输定位装置及定位方法的整体结构示意图；
22.图3为本发明一种基于大数据的uwb信号传输定位装置及定位方法的测距板与接收板传输结构示意图。
23.图中：1、测距板；2、uwb测距模块；3、uwb通信模块；4、辅助模块；5、信号转换模块；6、预警模块；7、接收板；8、接收模块。
具体实施方式
24.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于大数据的uwb信号传输定位装置及定位方法，包括测距板1和接收板7，测距板1表面焊接有uwb测距模块2，且uwb测距模块2一侧设置有uwb通信模块3，测距板1两侧均连接有辅助模块4，且辅助模块4输出端连接有信号转换模块5，信号转换模块5输出端连接有预警模块6，接收板7连接于测距板1的对应位置，且接收板7表面设置有接收模块8，测距板1通过uwb测距模块2和uwb通信模块3与接收板7无线连接，且测距板1与接收板7呈上下对应设计；
25.具体操作如下，将测距板1安装在梯井顶部，接收板7安装在电梯轿顶部的设置，使
得测距板1与接收板7之间不存在遮挡物，因此能够提升测距定位精度，同时利用辅助模块4实时对电梯桥发射声波，利用超声波测距的同时将声波信号利用信号转换模块5转换成电信号发送至预警模块6用于提示检测人员电梯轿的异常；
26.定位方法包括下述操作步骤：
27.s1、设备安装
28.将测距板1安装在梯井顶部，同时将接收板7对应安装在电梯轿的顶部与测距板1相对应，保持测距板1与接收板7之间无遮挡物干扰；
29.s2、设备使用
30.利用4g模块根据mqtt协议与服务器通信，使得服务器再通过万维网集合机房路由与测距板1通信，此时测距板1通过表面的uwb通信模块3连接接收板7，并通过uwb测距模块2对接收板7进行定位测距；
31.s2设备使用过程中uwb测距模块2采用的模块型号为uwb模块sku603，利用uwb模块sku603集成了dw1000和gd32f130g8u6mcu，将天线，所有rf电路，电源管理和时钟电路集成在一个模块中，sku603集成了一个三轴线性加速度计以节省静态时的功耗，其用于双向测距或tdoa定位系统，可达到10厘米的定位精度。
32.s3、定位
33.利用tof测距方法，将uwb测距模块2发出脉冲信号的第一时间称为ta1，在uwb测距模块2发出脉冲信号到接收板7的时间段称为ta2，此时uwb测距模块2发出的脉冲信号被接收板7响应时间接收称为tb1，接收板7再次将收到的脉冲信号发出至uwb测距模块2由测距板1接收的时间段称为tb2，用于计算脉冲信号在测距板1与接收板7之间的飞行时间，从而根据飞行时间得出测距距离，进而对电梯轿进行定位；
34.s3定位过程中测距定位公式为：s＝c*{ta2-ta1-tb2-tb1}，其中s为距离，c为光速。
35.s4、预警
36.在定位测距板1与接收板7的间距时，利用定位测距板1与接收板7脉冲信号的接收间距用于检测电梯桥与梯井的距离，利用设定报警值在电梯上行时防止电梯桥失控过度上升，并结合辅助模块4，利用超声波测距的同时将声波信号利用信号转换模块5转换成电信号发送至预警模块6用于提示电梯轿的异常，辅助模块4为超声波位移传感器。
37.综上，基于大数据的uwb信号传输定位装置及定位方法，使用时包括以下具体步骤：
38.s1、设备安装：将测距板1安装在梯井顶部，同时将接收板7对应安装在电梯轿的顶部与测距板1相对应，保持测距板1与接收板7之间无遮挡物干扰；
39.s2、设备使用：利用4g模块根据mqtt协议与服务器通信，使得服务器再通过万维网集合机房路由与测距板1通信，此时测距板1通过表面的uwb通信模块3连接接收板7，并通过uwb测距模块2对接收板7进行定位测距，uwb测距模块2采用的模块型号为uwb模块sku603，利用uwb模块sku603集成了dw1000和gd32f130g8u6mcu，将天线，所有rf电路，电源管理和时钟电路集成在一个模块中，sku603集成了一个三轴线性加速度计以节省静态时的功耗，其用于双向测距或tdoa定位系统，可达到10厘米的定位精度；
40.s3、定位：接着利用tof测距方法，将uwb测距模块2发出脉冲信号的第一时间称为
ta1，在uwb测距模块2发出脉冲信号到接收板7的时间段称为ta2，此时uwb测距模块2发出的脉冲信号被接收板7响应时间接收称为tb1，接收板7再次将收到的脉冲信号发出至uwb测距模块2由测距板1接收的时间段称为tb2，用于计算脉冲信号在测距板1与接收板7之间的飞行时间，从而根据飞行时间得出测距距离，进而对电梯轿进行定位；
41.s4、预警：最后在定位测距板1与接收板7的间距时，利用定位测距板1与接收板7脉冲信号的接收间距用于检测电梯桥与梯井的距离，利用设定报警值在电梯上行时防止电梯桥失控过度上升，并结合辅助模块4，利用超声波测距的同时将声波信号利用信号转换模块5转换成电信号发送至预警模块6用于提示电梯轿的异常，辅助模块4为超声波位移传感器。