本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)領(lǐng)域裝置，尤其是一種解決了UWB精確定位時(shí)遇到的信號(hào)減損、基站坐標(biāo)錯(cuò)誤和時(shí)鐘同步錯(cuò)誤等問題，實(shí)現(xiàn)了定位子站和基站保持通訊的UWB和ZigBee綜合精確定位系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)：

利用RFID、ZigBee、Wi-Fi、UWB 等多種技術(shù)的定位系統(tǒng)基本架構(gòu)均為固定部署讀卡基站，人員攜帶標(biāo)識(shí)卡，讀卡基站接收來自人員攜帶的標(biāo)識(shí)卡的信息，根據(jù)其場(chǎng)強(qiáng)、相位、TOF、TDOF等信息進(jìn)行識(shí)別和定位。TOF和TDOF測(cè)距主要的錯(cuò)誤來源：

1，信號(hào)減損

室內(nèi)定位的測(cè)距信息是假設(shè)在視距的情況下測(cè)得的距離，如果非視距，比如中間有障礙物或者通過反射到達(dá)，都將會(huì)導(dǎo)致接收的時(shí)間變長，從而測(cè)得的距離會(huì)變大。

2，基站坐標(biāo)錯(cuò)誤

標(biāo)識(shí)卡的坐標(biāo)是相對(duì)于基站坐標(biāo)而言的，如果基站的坐標(biāo)本身就有錯(cuò)誤，那我們的定位數(shù)據(jù)就沒有什么意義了。

3，時(shí)鐘同步錯(cuò)誤

每一個(gè)基站他們的時(shí)鐘都會(huì)有略微的差距，但是如果差距在1ns就會(huì)有30厘米的誤差，所以需要系統(tǒng)中所有基站的時(shí)間同步，進(jìn)一步提升定位精度。

UWB的精確定位過程，都是以標(biāo)識(shí)卡與讀卡基站之間保持苛刻的時(shí)鐘同步為前提的，而在礦山、施工隧道、化工廠等復(fù)雜環(huán)境條件下，往往存在各種各樣的障礙物，因而，要實(shí)現(xiàn)比較精確的定位，就需要安裝大量的讀卡基站，將復(fù)雜環(huán)境劃分為許多相對(duì)無遮擋的小定位空間，或形成以讀卡基站為中心的若干個(gè)大小不同的定位圈，因此，其定位精度的提高依賴于增加定位基站的部署密度。

而由于成本、無法布線等各種因素的考慮，這樣做往往變得不現(xiàn)實(shí)，系統(tǒng)的可靠性也迅速降低。因此，傳統(tǒng)的方法難以實(shí)現(xiàn)低成本高精度的定位。

針對(duì)人員定位，專利權(quán)人熊海良等發(fā)明了一種“一種基于UWB、RFID、INS多源聯(lián)合定位技術(shù)的定位系統(tǒng)及定位（公告號(hào)CN106093858A）”，該系統(tǒng)包括定位終端、UWB定位模塊、RFID定位模塊、INS定位模塊；UWB定位模塊向定位終端發(fā)送UWB信號(hào)，判斷定位終端轉(zhuǎn)發(fā)回來的UWB信號(hào)是否滿足預(yù)設(shè)的定位要求，如果滿足，則采用TDOA和AOA定位估計(jì)中的相關(guān)算法獲取定位終端的位置；否則，則采用RFID 定位技術(shù)和INS定位技術(shù)獲取所述定位終端的位置。專利CN106019221 也公開了一種基于AoA的UWB定位系統(tǒng)，包括發(fā)射模塊、多個(gè)接收模塊以及信號(hào)處理模塊；發(fā)射模塊用于發(fā)射信號(hào)；多個(gè)接收模塊用于接收發(fā)射模塊發(fā)射的信號(hào)，信號(hào)處理模塊用于根據(jù)AoA算法計(jì)算發(fā)射模塊與多個(gè)接收模塊的角度，并融合后得到發(fā)射模塊與接收模塊的位置關(guān)系。以上2種方法的共性在于：UWB的精確定位過程，都是以標(biāo)識(shí)卡與讀卡基站之間保持苛刻的時(shí)鐘同步為前提的，并且距離受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的技術(shù)存在的不足, 本發(fā)明提供一種UWB和ZigBee綜合精確定位系統(tǒng)及其工作方法，該UWB和ZigBee綜合精確定位系統(tǒng)及其工作方法解決了UWB精確定位時(shí)遇到的信號(hào)減損、基站坐標(biāo)錯(cuò)誤和時(shí)鐘同步錯(cuò)誤等問題，實(shí)現(xiàn)了定位子站無線和基站保持通訊，既滿足了不同場(chǎng)景對(duì)定位精度按需部署的靈活要求，又實(shí)現(xiàn)了低成本高精度的定位效果。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明包括基站、標(biāo)識(shí)卡、定位子站；

標(biāo)識(shí)卡和定位子站之間通過超寬帶和ZigBee無線相連；標(biāo)識(shí)卡和基站之間的通過ZigBee無線相連。

在一個(gè)優(yōu)選或可選地實(shí)施例中，所述定位子站為四個(gè)。

在一個(gè)優(yōu)選或可選地實(shí)施例中，所述的ZigBee無線相連替換為LORA無線相連。

在一個(gè)優(yōu)選或可選地實(shí)施例中，所述的ZigBee無線相連替換為NB-IOT無線相連。

在一個(gè)優(yōu)選或可選地實(shí)施例中，所述的ZigBee無線相連替換為2.4G無線射頻相連。

在一個(gè)優(yōu)選或可選地實(shí)施例中，所述定位子站不僅限于四個(gè)。

進(jìn)一步，基站包括：基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）、基站控制器（BSC）、碼變換和速率適配器（XCDR）、無線操作維護(hù)中心（OMC_R）。

進(jìn)一步，標(biāo)識(shí)卡包括由耦合元件及芯片組成的標(biāo)簽；讀取(有時(shí)還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備的閱讀器；在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)的天線。

一種UWB和ZigBee綜合精確定位系統(tǒng)的工作方法包括以下步驟：標(biāo)識(shí)卡發(fā)送ZigBee信號(hào)和UWB超寬帶信號(hào)；在定位子站的無線信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，定位子站開始發(fā)送超寬帶定位信息，由標(biāo)識(shí)卡接收并計(jì)算得出距離后發(fā)送給基站；當(dāng)標(biāo)識(shí)卡在基站無線信號(hào)覆蓋范圍時(shí)，基站接收到標(biāo)識(shí)卡發(fā)送的距離信息，計(jì)算出標(biāo)識(shí)卡的精確位置。

本發(fā)明的有益效果是，解決了UWB精確定位時(shí)遇到的信號(hào)減損、基站坐標(biāo)錯(cuò)誤和時(shí)鐘同步錯(cuò)誤等問題，實(shí)現(xiàn)了定位子站無線和基站保持通訊，既滿足了不同場(chǎng)景對(duì)定位精度按需部署的靈活要求，又實(shí)現(xiàn)了低成本高精度的定位效果。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是UWB和ZigBee綜合精確定位系統(tǒng)實(shí)施例的構(gòu)造圖。

圖2是UWB和ZigBee綜合精確定位系統(tǒng)的工作方法實(shí)施例的構(gòu)造圖。

圖中

1、基站；2、標(biāo)識(shí)卡；3、定位子站。

具體實(shí)施方式

在圖1所示實(shí)施例中，本發(fā)明包括基站1、標(biāo)識(shí)卡2、定位子站3；標(biāo)識(shí)卡2和定位子站3之間通過超寬帶和ZigBee無線相連；標(biāo)識(shí)卡2和基站1之間的通過ZigBee無線相連；所述定位子站3為四個(gè)；所述的ZigBee無線相連替換為LORA無線相連；所述的ZigBee無線相連替換為NB-IOT無線相連；所述的ZigBee無線相連替換為2.4G無線射頻相連；所述定位子站3不僅限于四個(gè)。

基站1包括：基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）、基站控制器（BSC）、碼變換和速率適配器（XCDR）、無線操作維護(hù)中心（OMC_R）。

標(biāo)識(shí)卡2包括由耦合元件及芯片組成的標(biāo)簽；讀取(有時(shí)還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備的閱讀器；在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)的天線。

一種UWB和ZigBee綜合精確定位系統(tǒng)的工作方法包括：標(biāo)識(shí)卡2發(fā)送ZigBee信號(hào)和UWB超寬帶信號(hào)；在定位子站3的無線信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，定位子站3開始發(fā)送超寬帶定位信息，由標(biāo)識(shí)卡2接收并計(jì)算得出距離后發(fā)送給基站1；當(dāng)標(biāo)識(shí)卡2在基站1無線信號(hào)覆蓋范圍時(shí)，基站1接收到標(biāo)識(shí)卡2發(fā)送的距離信息，計(jì)算出標(biāo)識(shí)卡2的精確位置。

具體地，圖2中的實(shí)施例給出的是4個(gè)定位子站，編號(hào)分別為D1、D2、D3和Dn，當(dāng)然定位子站可以是一個(gè)或者更多的。 系統(tǒng)的工作方法為：標(biāo)識(shí)卡2發(fā)送ZigBee信號(hào)和UWB超寬帶信號(hào)；在定位子站3的無線信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，定位子站3開始發(fā)送超寬帶定位信息，由標(biāo)識(shí)卡2接收并計(jì)算出距離，當(dāng)標(biāo)識(shí)卡2在基站1無線信號(hào)覆蓋范圍時(shí)，基站1接收到標(biāo)識(shí)卡2發(fā)送的距離信息，計(jì)算出標(biāo)識(shí)卡2的精確位置。

上述工作方法對(duì)于每個(gè)定位子站3與基站1的是否通訊以及每個(gè)定位子站3之間無論能否通訊，都能實(shí)現(xiàn)快速定位。本實(shí)施例中的編號(hào)為K1和編號(hào)為K2的標(biāo)識(shí)卡接近或遠(yuǎn)離定位子站3時(shí)，按上述工作方法進(jìn)行計(jì)算，把這兩個(gè)標(biāo)識(shí)卡以及距離信息分別發(fā)送給基站1，實(shí)現(xiàn)不同標(biāo)識(shí)卡的同時(shí)定位。

上述本發(fā)明所公開的任一技術(shù)方案除另有聲明外， 如果其公開了數(shù)值范圍， 那么公開的數(shù)值范圍均為優(yōu)選的數(shù)值范圍， 任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解 ：優(yōu)選的數(shù)值范圍僅僅是諸多可實(shí)施的數(shù)值中技術(shù)效果比較明顯或具有代表性的數(shù)值。由于數(shù)值較多，無法窮舉， 所以本發(fā)明才公開部分?jǐn)?shù)值以舉例說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并且，上述列舉的數(shù)值不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造保護(hù)范圍的限制。

同時(shí)，上述本發(fā)明如果公開或涉及了互相固定連接的零部件或結(jié)構(gòu)件，那么，除另有聲明外， 固定連接可以理解為 ：能夠拆卸地固定連接（例如使用螺栓或螺釘連接），也可以理解為 ：不可拆卸的固定連接 （例如鉚接、焊接），當(dāng)然，互相固定連接也可以為一體式結(jié)構(gòu)（例如使用鑄造工藝一體成形制造出來）所取代（明顯無法采用一體成形工藝除外）。

另外，上述本發(fā)明公開的任一技術(shù)方案中所應(yīng)用的用于表示位置關(guān)系或形狀的術(shù)語除另有聲明外其含義包括與其近似、類似或接近的狀態(tài)或形狀。本發(fā)明提供的任一部件既可以是由多個(gè)單獨(dú)的組成部分組裝而成，也可以為一體成形工藝制造出來的單獨(dú)部件。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是 :以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制 ；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明， 所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換 ； 而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。