本實(shí)用新型涉及電子通訊設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及的是一種塔式高精度定位智能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在工業(yè)上：智能制造，智能搬運(yùn)倉(cāng)儲(chǔ)，自動(dòng)化工廠很多還是采用軌道式的小車，路徑修改很困難，或者采用的是慣性導(dǎo)航的算法，存在較大的誤差。迫切需要一種高精度定位裝置能讓移動(dòng)裝置能識(shí)別自身的位置，特別是絕對(duì)定位。

在家庭上：家用機(jī)器人、無(wú)人醫(yī)療護(hù)理，目前大多是采用算法+慣性導(dǎo)航的方式，以及攝像頭識(shí)別特定目標(biāo)特征的算法，存在需要能提供足夠特征點(diǎn)的圖形來(lái)定位，導(dǎo)致在環(huán)境光線改變或缺乏足夠特征的情況下無(wú)法推算出位置，導(dǎo)致穩(wěn)定性不足實(shí)用性不強(qiáng)的問(wèn)題。

在農(nóng)業(yè)上：區(qū)域自動(dòng)化種植，農(nóng)業(yè)種植的自動(dòng)化養(yǎng)護(hù)等行業(yè)需要能夠識(shí)別自身和特定對(duì)象的位置，從而建立路徑和作物的SLAM地圖。

在新興行業(yè)上：AR和VR等新興行業(yè)也對(duì)區(qū)域高精度絕對(duì)定位有很強(qiáng)烈的需求，這能實(shí)現(xiàn)人物在虛擬世界的定位，絕對(duì)定位裝置可以提供一種全新的多人VR定位方式，能進(jìn)一步推動(dòng)該行業(yè)的發(fā)展。

現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)公開(kāi)的發(fā)明創(chuàng)造有：

1)室內(nèi)定位裝置及系統(tǒng)，申請(qǐng)?zhí)枺?01210437760.X，關(guān)于照明燈和光通信的發(fā)明專利，已經(jīng)授權(quán)。

2)室內(nèi)定位系統(tǒng)、手機(jī)及定位方法，申請(qǐng)?zhí)枺?01310493142.1，利用光傳感器和攝像頭以及電子羅盤進(jìn)行定位的發(fā)明專利，已經(jīng)授權(quán)。

3)一種室內(nèi)定位的方法和裝置-201310279351.6；103402254B；利用Wifi的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算定位的發(fā)明專利，已經(jīng)授權(quán)。

4)一種基于超聲波的室內(nèi)定位系統(tǒng)及方法-201410330642.8；104062633B；利用超聲波的時(shí)間順序進(jìn)行計(jì)算定位的專利，已經(jīng)授權(quán)。

5)一種基于UWB的TOF定位裝置申請(qǐng)?zhí)枺?01620513952.8一種安置在輪式裝置上的UWB定位硬件。

以上技術(shù)中，捕捉技術(shù)一必須使用特殊的燈光來(lái)替代現(xiàn)有燈光，安裝不方便，且技術(shù)單一，定位效果很粗糙。不屬于高精度室內(nèi)定位。

捕捉技術(shù)二和捕捉技術(shù)一一樣，需要特殊燈光和攝像頭，技術(shù)單一。

捕捉技術(shù)三使用wifi信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行定位，受限于精度和環(huán)境，只能做到米級(jí)精度。

捕捉技術(shù)四使用超聲波定位，受到超聲波反射角度的限制，死角位置較多，實(shí)際應(yīng)用中導(dǎo)致正常使用中遇到遮擋或者特殊角度就無(wú)法計(jì)算出位置。

捕捉技術(shù)五使用UWB定位的裝置，輪式裝置，占用室內(nèi)地面空間，位置易于被移動(dòng)，進(jìn)而影響其計(jì)算出的定位精度。

因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種定位精度高、便于安裝和維護(hù)的塔式高精度定位智能系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：一種塔式高精度定位智能系統(tǒng)，包括分別安裝在定位空間墻壁頂端不同方向和位置的至少2定位塔和在定位空間上的可移動(dòng)接收器；其中，每一定位塔由上到下順序包括有塔頂、塔身和塔底座，塔頂與塔身、以及塔身與塔底座之間分別通過(guò)其邊緣設(shè)置的卡槽卡扣連接；并且，塔頂、塔身和塔底座上分別安裝固定有UWB高精度電磁波TOF定位芯片、多種光學(xué)和聲學(xué)輔助定位裝置、環(huán)境數(shù)據(jù)溫濕度采集裝置、智能家居紅外和無(wú)線控制裝置、語(yǔ)音信號(hào)的采集和播放、攝像頭模組、wifi和藍(lán)牙通訊模塊、深度傳感器中的一種或任意幾種；并且，塔頂、塔身和塔底座兩兩之間還通過(guò)設(shè)置的插針連接器提供電源和總線連接。

應(yīng)用于上述技術(shù)方案，所述的塔式高精度定位智能系統(tǒng)中，塔身設(shè)置為多層疊加的塔身，每?jī)蓪铀碇g通過(guò)其邊緣設(shè)置的卡槽卡扣連接，并且，每?jī)蓪铀碇g通過(guò)設(shè)置的插針連接器提供電源和總線連接。

應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的塔式高精度定位智能系統(tǒng)中，每一層塔身或塔頂或塔底座分別安裝固定有UWB高精度電磁波TOF定位芯片、多種光學(xué)和聲學(xué)輔助定位裝置、環(huán)境數(shù)據(jù)溫濕度采集裝置、智能家居紅外和無(wú)線控制裝置、語(yǔ)音信號(hào)的采集和播放、攝像頭模組、wifi和藍(lán)牙通訊模塊、深度傳感器中的一種。

應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的塔式高精度定位智能系統(tǒng)中，多種光學(xué)和聲學(xué)輔助定位裝置包括光學(xué)圖案發(fā)射裝置、光學(xué)編碼發(fā)射裝置和聲波以及超聲波發(fā)射裝置。

應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的塔式高精度定位智能系統(tǒng)中，wifi和藍(lán)牙通訊模塊中的無(wú)線通訊Wifi裝置為帶有開(kāi)放協(xié)議的SDK的無(wú)線通訊Wifi裝置。

應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的塔式高精度定位智能系統(tǒng)中，包括分別安裝在定位空間墻壁頂端不同方向和位置的優(yōu)選的3定位塔和在定位空間上的可移動(dòng)接收器。

應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的塔式高精度定位智能系統(tǒng)中，包括分別安裝在定位空間墻壁頂端不同方向和位置的優(yōu)選的4定位塔和在定位空間上的可移動(dòng)接收器。

采用上述方案，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.高精度定位系統(tǒng)，定位精度可以達(dá)到分米級(jí)別。

2.多種定位方式復(fù)合使用，大大提高了設(shè)備定位的成功率。

3.塔式組合結(jié)構(gòu)，便于安裝和增減功能，便于維護(hù)。

4.系統(tǒng)安裝在建筑物墻角頂端等位置，不占用用戶現(xiàn)有和常用空間。

附圖說(shuō)明

圖1為L(zhǎng)BS的三點(diǎn)定位原理示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型中定位塔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型中定位塔的結(jié)構(gòu)分解圖；

圖5為本實(shí)用新型的兩點(diǎn)定位原理示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本實(shí)施例提供了一種塔式高精度定位智能系統(tǒng)的推薦實(shí)例，塔式高精度定位智能系統(tǒng)包括分別安裝在定位空間墻壁頂端不同方向和位置的定位塔和在定位空間中的可移動(dòng)接收器，其中，如圖2所示，可以在一個(gè)四方體的定位空間101內(nèi)，優(yōu)選的安裝有4個(gè)定位塔，如，定位空間101的墻壁頂端分別安裝定位塔101、定位塔102、定位塔103和定位塔104，可移動(dòng)接收器可以為智能自動(dòng)化機(jī)器人，可移動(dòng)接收器接收來(lái)至4個(gè)定位塔的信號(hào)，通過(guò)計(jì)算和數(shù)據(jù)融合，可以得到其所在空間的位置。

本實(shí)施例的基本計(jì)算原理是利用了空間的三點(diǎn)定位原理，其中，假設(shè)定位塔坐標(biāo)為A，定位塔坐標(biāo)B，定位塔坐標(biāo)C三點(diǎn)，D為測(cè)距目標(biāo)模塊的坐標(biāo)，首先在空間中獲取ABC三個(gè)定位塔到D的相對(duì)距離da，db，dc，然后根據(jù)圖1的三個(gè)圓相交于1點(diǎn)的示意圖可以用幾何的方式計(jì)算出測(cè)距目標(biāo)D在空間中的坐標(biāo)位置。

通過(guò)目標(biāo)和固定點(diǎn)A，固定點(diǎn)B，固定點(diǎn)C的距離測(cè)量和公式：

因而可以推算出目標(biāo)的XY位置為：

如此，可以根據(jù)以上計(jì)算公式，即可以計(jì)算出其所在空間的位置并共享給空間中的所有固定點(diǎn)和目標(biāo)。如果采用4個(gè)點(diǎn)，可以多次計(jì)算并取其中可信度高的做平均值。

優(yōu)選的如果空間中只安裝2個(gè)定位塔，假定如圖5，并定A點(diǎn)的位置坐標(biāo)為(0,0)且兩個(gè)定位塔安裝在空間中的其中一面墻上，通過(guò)已知目標(biāo)D和固定定位塔A，固定定位塔B的距離測(cè)量，我們可以得知距離Dd，Da，Dab，和墻壁高度Dh，因而先計(jì)算其在ABD平面上的坐標(biāo)為:

然后根據(jù)幾何空間的投影法則，計(jì)算出其在平面上的實(shí)際坐標(biāo)：

定位塔的結(jié)構(gòu)如圖3所示，每一定位塔由上到下順序包括有塔頂201、塔身202和塔底座203，塔頂201與塔身202、以及塔身202與塔底座203之間分別通過(guò)其邊緣設(shè)置的卡槽卡扣連接，其中，塔身202設(shè)置為多層疊加的塔身，每?jī)蓪铀碇g通過(guò)其邊緣設(shè)置的卡槽卡扣連接；塔身202的層數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要安裝裝置的數(shù)量確定，例如，塔頂201、塔身202和塔底座203上分別安裝固定有UWB高精度電磁波TOF定位芯片、多種光學(xué)和聲學(xué)輔助定位裝置、環(huán)境數(shù)據(jù)溫濕度采集裝置、智能家居紅外和無(wú)線控制裝置、語(yǔ)音信號(hào)的采集和播放、攝像頭模組、wifi和藍(lán)牙通訊模塊中的一種或任意幾種；其中，優(yōu)選的，每一塔頂或每一層塔或每一塔頂身分別安裝有以上的一種裝置，例如，以上一共有七種裝置，可以設(shè)置五層的塔身，則五層塔身加上塔頂和塔底座，則剛好每一塔頂、每一層塔身和每一塔底座分別安裝有以上中一種裝置。優(yōu)選的，為了節(jié)省成本和空間，在不影響信號(hào)質(zhì)量的情況下，也可以在同一層塔身同時(shí)容納以上的一種或者數(shù)種裝置。

如圖4所示，塔身301和塔身302之間分別通過(guò)其邊緣設(shè)置的卡槽304和卡扣305連接，其中，塔身301和塔身302可以均勻的設(shè)置多組卡槽304和卡扣305，其中，優(yōu)選地，可以設(shè)置兩組，如此，可以通過(guò)兩組相對(duì)的卡槽304和卡扣305將塔身301和塔身302之間鎖緊連接。

同理，塔身302和塔底座303之間分別通過(guò)其邊緣設(shè)置的卡槽306和卡扣307連接，其中，塔身302和塔底座303可以均勻的設(shè)置多組卡槽306和卡扣307，其中，優(yōu)選地，可以設(shè)置兩組，如此，可以通過(guò)兩組相對(duì)的卡槽306和卡扣307將塔身302和塔底座303之間鎖緊連接。

同理，塔身302與塔頂?shù)倪B接也如此類推；每?jī)蓪铀碇g、塔身與塔底之間、以及塔身與塔頂之間均通過(guò)設(shè)置的插針連接器提供電源和總線連接。

具體地，定位塔的結(jié)構(gòu)構(gòu)成說(shuō)明如下：一整套可組合的塔式結(jié)構(gòu)體，其分為塔底座，可多層疊加的塔身，還有塔頂三部分結(jié)構(gòu)。其中塔底座內(nèi)置有電源裝置以及無(wú)線通訊Wifi裝置，塔底和塔身，塔身與塔頂之間結(jié)構(gòu)上通過(guò)邊緣上的卡扣連接，并且在兩兩連接間通過(guò)一個(gè)插針連接器以為結(jié)構(gòu)之間提供電源和總線連接。

多層塔身和塔頂結(jié)構(gòu)分別集成有(1)本系統(tǒng)主要功能UWB高精度電磁波TOF定位芯片、(2)多種光學(xué)和聲學(xué)輔助定位裝置、(3)環(huán)境數(shù)據(jù)溫濕度采集裝置、(4)智能家居紅外和無(wú)線控制裝置、(5)語(yǔ)音信號(hào)的采集和播放、(6)攝像頭模組、(7)wifi和藍(lán)牙通訊模塊、(8)深度傳感器。

其中多種光學(xué)和聲學(xué)輔助定位裝置包括：

1)光學(xué)圖案發(fā)射裝置，通過(guò)燈光或激光把特定圖案或二維碼映射到周邊墻壁或地面,提供給外界設(shè)備利用攝像頭進(jìn)行采集，為其識(shí)別后根據(jù)自身坐標(biāo)和位姿反算出自身的方位提供輔助條件。

2)光學(xué)編碼發(fā)射裝置，利用紅外光的特定頻率或者編碼的閃爍，提供給外界設(shè)備利用攝像頭進(jìn)行采集識(shí)別，為其識(shí)別后根據(jù)自身坐標(biāo)和位姿反算出自身的方位提供輔助條件。

3)聲波以及超聲波發(fā)射裝置，通過(guò)發(fā)射特定頻率的聲波或者超聲波，由外界設(shè)備通過(guò)聲音矩陣傳感器或超聲波傳感器接收后自行計(jì)算出自己所處的方位提供輔助條件。

其中無(wú)線通訊Wifi裝置帶有開(kāi)放協(xié)議的SDK，可供外界設(shè)備查詢系統(tǒng)參數(shù)，a)定位塔之間的距離，b)定位塔和特定標(biāo)簽的位置c)請(qǐng)求輔助定位裝置發(fā)射特定圖案d)請(qǐng)求輔助定位裝置發(fā)射特定聲波或音頻e)控制智能家居的家電指令f)查詢或獲取音頻數(shù)據(jù)g)攝像頭h)深度傳感器的相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)。

以上為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。