UWB定位标签及系统技术方案

本实用新型专利技术实施例提供一种UWB定位标签及系统，用以解决现有技术中采用三维UWB定位基站对空中运动目标物体进行定位实现难度大、实现成本高且定位准确性不高的缺陷。该UWB定位标签包括UWB定位脉冲收发装置、UWB定位芯片、存储器、微控制单元、气压传感器、运动传感器、无线通信电路、可充电电池。本实用新型专利技术的UWB定位标签及系统通过UWB定位芯片及UWB定位基站获得UWB定位标签的实时二维距离数据，通过气压传感器获得可用于计算得出UWB定位标签的实时高度数据的实时气压数据，在UWB定位标签及系统的上位机或管理平台将两组数据关联融合得到UWB定位标签的实时三维定位数据；再将实时三维定位数据与运动数据关联融合得到UWB定位标签的预估三维定位数据。位标签的预估三维定位数据。位标签的预估三维定位数据。

【技术实现步骤摘要】
UWB定位标签及系统


[0001]本技术涉及定位
，尤其涉及一种UWB定位标签及系统。

技术介绍

[0002]超宽带(Ultra Wide Band，UWB)无线通信技术，是一种利用纳秒级占空比很低的非正弦波单周期脉冲进行数据传输的，占用频谱范围很宽的通信技术。UWB无线通信技术具有实现系统结构简单、工程造价便宜、对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低高速数据传输、多径分辨能力强等优点。
[0003]由于UWB脉冲信号的脉冲宽度在纳秒级，占空比特别低，利用脉冲信号的飞行时间(TOF)的UWB定位技术方案的距离分辨能力可高达厘米级，具有很好的定位精度。通常，UWB定位系统采用到达时间差法(Time Difference of Arrival，TDOA)来进行附设有UWB标签的目标物体的定位。具体的，UWB定位系统包括附设在目标物体上的UWB标签，至少三个UWB基站；测距定位时，首先同步至少三个UWB基站的时钟，再获得脉冲信号从UWB标签传播到不同UWB基站的到达时间，得到每个UWB基站到UWB标签的距离差；然后，在二维平面中，以至少三个UWB基站的坐标为参考节点，基于每个UWB基站到UWB标签的距离差绘制至少两条双曲线，至少两条双曲线的交点即为UWB标签的位置。UWB标签的位置具体可通过解与至少两条双曲线对应的双曲线方程组的方式，得到UWB标签的二维坐标。
[0004]理论上，UWB定位系统的定位精度可以达到厘米级，属于高精实时定位系统。但在工程实践中，由于受到UWB基站布设位置及环境因素的影响，UWB定位系统无法达到厘米级的定位精度，特别是对空中运动目标物体进行定位时。
[0005]然而，专利技术人在实现本技术实施例中的技术方案的过程中发现，现有的UWB定位标签及系统在对空中运动目标物体进行定位时至少存在如下技术问题：
[0006]要对空中运动目标物体(例如移动施工装置，飞行无人设备)进行三维定位，就需要部署三维UWB定位基站，部署三维UWB定位基站不仅工程实现难度大而且实现成本高，且定位准确性不高。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本技术实施例的目的在于提供一种UWB定位标签及系统，用以解决现有技术中采用三维UWB定位基站对空中运动目标物体进行定位实现难度大、实现成本高且定位准确性不高的缺陷。本技术的UWB定位标签及系统通过UWB定位芯片及UWB定位基站获得UWB定位标签的实时二维距离数据，通过气压传感器获得可用于计算得出UWB定位标签的实时高度数据的实时气压数据，在UWB定位标签及系统的上位机或管理平台将两组数据关联融合得到UWB定位标签的实时三维定位数据；再将实时三维定位数据与运动数据关联融合得到UWB定位标签的预估三维定位数据。进而在不部署三维UWB定位基站的情况下，实现空中运动目标物体的精准三维实时定位和预估定位。
[0008]为了实现上述目的，本技术实施例中采用的技术方案如下：
[0009]第一方面，本技术实施例中提供一种UWB定位标签，应用于能够对空中运动目标物体进行定位的UWB定位系统；所述UWB定位标签包括：
[0010]UWB定位脉冲收发装置，用于发送定位脉冲和接收定位响应脉冲；
[0011]UWB定位芯片，所述UWB定位芯片电连接所述UWB定位脉冲收发装置，用于通过所述UWB定位脉冲收发装置向所述UWB定位系统中的至少三个UWB定位基站分别发送定位脉冲，以及用于在收到至少三个所述UWB定位基站中的任何一个返回的定位响应脉冲后再向对应的所述UWB定位基站发送定位脉冲，以使至少三个所述UWB定位基站能够获得其与所述UWB定位标签的实时距离数据；
[0012]存储器，用于存储所述UWB定位芯片的定位脉冲发送参数及所述UWB定位脉冲收发装置的通信参数；
[0013]微控制单元，所述微控制单元与所述UWB定位芯片、所述存储器均电连接；所述微控制单元用于生成所述UWB定位芯片的定位脉冲发送参数和用于生成所述UWB定位脉冲收发装置的通信参数，以及用于基于定位脉冲发送参数控制所述UWB定位芯片向至少三个所述UWB定位基站发送定位脉冲；
[0014]气压传感器，所述气压传感器与所述微控制单元电连接，用于获取所述UWB定位标签所在位置的实时气压数据并传送给所述微控制单元；
[0015]运动传感器，所述运动传感器与所述微控制单元电连接，用于获取所述UWB定位标签的运动数据并传送给所述微控制单元；
[0016]无线通信电路，所述无线通信电路与所述微控制单元电连接，以使所述微控制单元基于所述无线通信电路通过无线网络将所述UWB定位标签的实时气压数据和运动数据发送给与至少三个所述UWB定位基站通信连接的上位机或管理平台，以使所述上位机或管理平台能够基于所述UWB定位标签的实时气压数据生成实时高度数据，再基于所述UWB定位标签的实时距离数据和实时高度数据生成所述UWB定位标签的实时三维定位数据，以及再基于所述UWB定位标签的运动数据生成所述UWB定位标签的预估三维定位数据；
[0017]可充电电池，所述可充电电池用于为所述UWB定位标签的用电单元供电。
[0018]可选地，所述UWB定位脉冲收发装置包括UWB贴片天线，与所述UWB贴片天线电连接的射频前端芯片，所述射频前端芯片电连接所述微控制单元。
[0019]可选地，所述UWB定位脉冲收发装置还包括功率放大器，所述射频前端芯片、所述功率放大器、所述UWB贴片天线顺次电连接。
[0020]可选地，所述UWB贴片天线为UWB陶瓷贴片天线。
[0021]可选地，所述射频前端芯片为SiliconWave的SW8110Q芯片。
[0022]可选地，所述UWB定位芯片为DecaWave的DW1000芯片。
[0023]可选地，所述运动传感器为陀螺仪或惯性传感器。
[0024]第二方面，本技术实施例中提供一种UWB定位系统，所述UWB定位系统包括前述UWB定位标签。
[0025]基于上述技术方案，本技术实施例中的UWB定位标签及系统，通过UWB定位芯片及UWB定位基站获得UWB定位标签的实时二维距离数据，通过气压传感器获得可用于计算得出UWB定位标签的实时高度数据的实时气压数据，在UWB定位标签及系统的上位机或管理平台将两组数据关联融合得到UWB定位标签的实时三维定位数据；再将实时三维定位数据
与运动数据关联融合得到UWB定位标签的预估三维定位数据。如此，在不部署三维UWB定位基站的情况下，仅在UWB定位标签中增加气压传感器功能电路单元和运动传感器功能电路单元，实现空中运动目标物体的精准三维实时定位和预估定位。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.UWB定位标签，应用于能够对空中运动目标物体进行定位的UWB定位系统；其特征在于，所述UWB定位标签包括：UWB定位脉冲收发装置，用于发送定位脉冲和接收定位响应脉冲；UWB定位芯片，所述UWB定位芯片电连接所述UWB定位脉冲收发装置，用于通过所述UWB定位脉冲收发装置向所述UWB定位系统中的至少三个UWB定位基站分别发送定位脉冲，以及用于在收到至少三个所述UWB定位基站中的任何一个返回的定位响应脉冲后再向对应的所述UWB定位基站发送定位脉冲，以使至少三个所述UWB定位基站能够获得其与所述UWB定位标签的实时距离数据；存储器，用于存储所述UWB定位芯片的定位脉冲发送参数及所述UWB定位脉冲收发装置的通信参数；微控制单元，所述微控制单元与所述UWB定位芯片、所述存储器均电连接；所述微控制单元用于生成所述UWB定位芯片的定位脉冲发送参数和用于生成所述UWB定位脉冲收发装置的通信参数，以及用于基于定位脉冲发送参数控制所述UWB定位芯片向至少三个所述UWB定位基站发送定位脉冲；气压传感器，所述气压传感器与所述微控制单元电连接，用于获取所述UWB定位标签所在位置的实时气压数据并传送给所述微控制单元；运动传感器，所述运动传感器与所述微控制单元电连接，用于获取所述UWB定位标签的运动数据并传送给所述微控制单元；无线通信电路，所述无线通信电路与所述微控制单元电连接，以使所述微控制单元基于所述无线通信电路通过无线网络将所述UWB定位标签的实时气压数据和运...

【专利技术属性】
技术研发人员：何理，
申请(专利权)人：成都旭光科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：