一种超带宽定位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超带宽定位系统及方法，超带宽定位系统包括：定位标签、同步控制器和至少三个基站；同步控制器，基于有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟；至少三个基站，采用有线时钟同步方式或者无线时钟同步方式进行时钟校准，并发射超带宽信号；定位标签，根据超带宽信号分别确定有线时钟同步方式和无线时钟同步方式下至少三个基站的时钟同步精度，确定至少三个基站的目标时钟同步方式；定位标签接收至少三个基站在目标时钟同步方式下发射的超带宽信号，并根据超带宽信号确定定位信息。系统中定位标签的容量不受基站数量影响，可支持大量定位标签在该系统中进行定位，同时提高了定位标签的定位信息的准确度。

A Super bandwidth positioning system and method

【技术实现步骤摘要】
一种超带宽定位系统及方法
本专利技术实施例涉及定位
，尤其涉及一种超带宽定位系统及方法。
技术介绍
目前，随着智能设备越来越普及，人们对于定位提出了越来越高的需求。在室外空旷场地，基于全球卫星定位系统的定位方案以及趋于成熟。但是，为了获得高质量的定位服务，定位终端必须满足在30度仰角内无高层建筑物的遮挡。这个条件对于现代大型都市越来越难以满足。更何况，在室内，由于卫星信号被遮挡，无法提供定位服务。现在基于电磁脉冲的定位技术被提出，例如超宽带(UltraWideBand，UWB)定位技术，可提供厘米级的定位服务。但是，目前基于超宽带定位技术的定位系统存在如下问题：第一，通过有定位标签周期性广播超宽带信号，基站将采集到的标签时间戳和自身时间戳上传至服务器定，由服务器进行解算得到定位标签的位置信息，由于每个定位标签进行定位需求至少三个基站，基站可接收带宽有限，限制了系统中定位标签的容量；第二，无法保证系统的时钟处于同步方式状态，进而导致定位精度差。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种超带宽定位系统及方法，以提高超带宽定位系统的定位质量和定位标签容量。第一方面，本专利技术实施例提供了一种超带宽定位系统，包括：定位标签、同步控制器和至少三个基站，其中，所述至少三个基站分别基于等长的射频同轴线缆与所述同步控制器连接；所述同步控制器，基于有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟；所述至少三个基站，采用所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式进行时钟校准，并发射超带宽信号；所述定位标签，接收所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下的超带宽信号，并根据所述超带宽信号分别确定所述有线时钟同步方式和所述无线时钟同步方式下所述至少三个基站的时钟同步精度，根据所述至少三个基站的时钟同步精度，确定所述至少三个基站的目标时钟同步方式；所述定位标签接收所述至少三个基站在所述目标时钟同步方式下发射的超带宽信号，并根据所述超带宽信号确定定位信息。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种超带宽定位方法，包括：基于至少三个基站，在所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下进行时钟校准，并发射超带宽信号，其中，所述至少三个基站分别基于等长的射频同轴线缆与同步控制器连接，所述同步控制器，基于有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟；基于定位标签，接收所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下的超带宽信号，并根据所述超带宽信号分别确定所述有线时钟同步方式和所述无线时钟同步方式下所述至少三个基站的时钟同步精度，根据所述至少三个基站的时钟同步精度，确定所述至少三个基站的目标时钟同步方式；基于所述至少三个基站在所述目标时钟同步方式下进行时钟校准，并发射超带宽信号；基于所述定位标签接收所述至少三个基站在所述目标时钟同步方式下发射的超带宽信号，并根据所述超带宽信号确定定位信息。本专利技术提高的技术方案，通过由基站广播超宽带信号，定位标签接收超宽带信号，由定位标签进行主动解算，以得到该定位标签的位置信息。相对于现有技术案中，本实施例的技术方案通过定位标签进行主动定位，将减少基站负荷，相应的，系统中定位标签的容量不受基站数量影响，可支持大量定位标签在该系统中进行定位。同时，通过确定各基站根据时钟同步精度，使得各基站在无线时钟同步方式和有线时钟同步方式之间进行自动切换，以保证定位标签在高时钟同步精度的时钟同步方式下进行定位，提高了定位标签的定位信息的准确度。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的一种超带宽定位系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例一提供的同步控制器的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的另一种超带宽定位系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例一提供的定位标签的结构示意图；图5是本专利技术实施例一提供的基站的结构示意图；图6是本专利技术实施例二提供的一种超带宽定位方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种超带宽定位系统的结构示意图，该超带宽定位系统包括定位标签130、同步控制器120和至少三个基站110，需要说明的是，图1仅为一个可实现示例，在其他实施例中基站数量可根据实际情况变化。其中，至少三个基站110分别基于等长的射频同轴线缆与同步控制器120连接，图1中基站110与同步控制器120之间的实线表示射频同轴线缆(长度未示出)。同步控制器120，用于提供基准时钟，其中，同步控制器120可以通过有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟。对于无线时钟同步方式，基站110基于等长的射频同轴线缆进行有线时钟同步，可提高系统中各基站的同步状态，以提高系统中对定位标签的定位精度，其中，射频同轴线缆的长度可以基于各基站110与同步控制器120之间的最大距离确定。可选的，同步控制器120包括第二主控模块121、数字模拟转换器122、有源晶振123和时钟缓冲模块124，示例性的，参见图2，图2是本专利技术实施例一提供的同步控制器的结构示意图，其中，有源晶振123可以是压控有源晶振。第二主控模块121与数字模拟转换器122电连接，数字模拟转换器122与有源晶振123连接，第二主控模块121通过字模拟转换器122控制有源晶振123的频率；时钟缓冲模块124与有源晶振123连接，根据有源晶振123输出的频率生成时钟信号，输出值至少三个基站，其中，时钟信号对至少三个基站进行无线时钟同步。本实施例中，图2所示的同步控制器可通过无线形式为至少三个基站提供基准时钟。至少三个基站110，采用有线时钟同步方式或者无线时钟同步方式进行时钟校准，并发射超带宽信号，可选的，基站110时钟切换模块，对时钟同步方式进行切换。本实施例中，至少三个基站110分别在第一预设时间段基于有线时钟同步方式进行时钟同步，发射超带宽信号，定位标签130接收有线时钟同步方式下的超带宽信号(图1中虚线所示)，以确定有线时钟同步方式下的至少三个基站110的时钟同步精度；至少三个基站110分别在第二预设时间段基于无线时钟同步方式进行时钟同步，发射超带宽信号，定位标签130接收无线时钟同步方式下的超带宽信号(图1中虚线所示)，以确定无线时钟同步方式下的至少三个基站110的时钟同步精度，将时钟同步精度较高的时钟同步方式确定为至少三个基站110的目标时钟同步方式。可选的，基于如下方式确定有线时钟同步方式和无线时钟同步方式下的各基站的时钟同步精度：定位标签130接收至少三个基站在有线时钟同步方式或无线时钟同步方式下，发射的超带宽信号，确定定位标签与至少三个基站之间的距离，其中超带宽信号包括时间戳信号和基站标识，根据定位标签130分别与至少三个基站的夹角和距离，以及预设混合定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超带宽定位系统，其特征在于，包括：定位标签、同步控制器和至少三个基站，其中，所述至少三个基站分别基于等长的射频同轴线缆与所述同步控制器连接；/n所述同步控制器，基于有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟；/n所述至少三个基站，采用所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式进行时钟校准，并发射超带宽信号；/n所述定位标签，接收所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下的超带宽信号，并根据所述超带宽信号分别确定所述有线时钟同步方式和所述无线时钟同步方式下所述至少三个基站的时钟同步精度，根据所述至少三个基站的时钟同步精度，确定所述至少三个基站的目标时钟同步方式；/n所述定位标签接收所述至少三个基站在所述目标时钟同步方式下发射的超带宽信号，并根据所述超带宽信号确定定位信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种超带宽定位系统，其特征在于，包括：定位标签、同步控制器和至少三个基站，其中，所述至少三个基站分别基于等长的射频同轴线缆与所述同步控制器连接；
所述同步控制器，基于有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟；
所述至少三个基站，采用所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式进行时钟校准，并发射超带宽信号；
所述定位标签，接收所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下的超带宽信号，并根据所述超带宽信号分别确定所述有线时钟同步方式和所述无线时钟同步方式下所述至少三个基站的时钟同步精度，根据所述至少三个基站的时钟同步精度，确定所述至少三个基站的目标时钟同步方式；
所述定位标签接收所述至少三个基站在所述目标时钟同步方式下发射的超带宽信号，并根据所述超带宽信号确定定位信息。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位标签用于：
在所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下，接收所述至少三个基站同步发射的超带宽信号，确定所述定位标签与所述至少三个基站之间的距离，其中所述超带宽信号包括时间戳信号和基站标识；
根据所述定位标签分别与所述至少三个基站的夹角和距离，以及预设混合定位算法，确定各所述基站的理论位置信息，根据各所述基站的理论位置信息和实际位置信息确定各所述基站的时钟同步精度；
将所述时钟同步精度最高的时钟同步方式确定为各所述基站的目标时钟同步方式。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括服务器，所述服务器与所述定位标签通信连接；
所述定位标签将各所述基站的理论位置信息发送至所述服务器；
所述服务器根据各所述基站的理论位置信息和实际位置信息确定各所述基站的时钟同步精度，确定所述至少三个基站的目标时钟同步方式，并将所述目标时钟同步方式发送至所述至少三个基站。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述服务器根据所述目标时钟同步方式下，各所述基站的时钟同步精度筛选三个目标基站，基于所述目标基站发射的超带宽信号确定所述定位标签的定位信息。


5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，当所述目标时钟同步方式为有线时钟同步时，任一所述基站在无法与所述同步控制器进行有线时钟同步时，向所述服务器发送紧急信号；
所述服务器根据所述紧急信号生成无线时钟同步触发指令，将所述无线时钟同步触发指令发送至所述至少三个基站；
所述至少三个基站根据所述无线时钟同步触发指令，将有线时钟同步切换至无线时钟同步。


6.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，任一所述基站向所述至少三个基站中的其他基站发送同步验证信息，并接收所述其他基站的回传信息，根据所述回传信息确定所述至少三个基站是否处于同步状态，并对未处于同步状态的基站进行补偿。


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【专利技术属性】
技术研发人员：苏国汉，张国进，
申请(专利权)人：广东博智林机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44