本申請涉及智能交通領(lǐng)域，特別涉及一種基于uwb技術(shù)的城市車輛管理方法、定位基站及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，應(yīng)用于停車場收費、路內(nèi)停車、道路稽查、車輛識別、路徑識別、定位跟蹤、車輛防盜等車輛管理手段多種多樣，且沒有一個統(tǒng)一的標準，各管理方采用各自獨立的管理方式；

1、在停車場，在車輛通行方面，有采用發(fā)卡人工收費、車牌識別、5.8getc自動收費等方式；

2、路內(nèi)停車，現(xiàn)有方式采用地磁檢測配合人工繳費的方式；

3、車輛識別，目前大多采用車牌識別，同時也有射頻卡識別的方式；

4、路徑識別、定位跟蹤、車輛防盜，目前大多采用gps定位。

對以上各種場景的應(yīng)用，均無法在其他各場景的應(yīng)用使用，同時，即使是對現(xiàn)有的方案，也無法完全滿足安全、高效的管理需求，例如車牌識別，無法解決套牌車輛的問題；gps在城市中，受限于高樓大廈等，無法準確定位，因此，需要一種新的城市智能車輛管理系統(tǒng)，來滿足市場的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于uwb技術(shù)的城市車輛管理方法，包括，

在城市的目標區(qū)域設(shè)置定位基站組，所述定位基站組包括復(fù)數(shù)個間隔布設(shè)在所述目標區(qū)域的uwb定位基站，其中所述目標區(qū)域為室內(nèi)停車場、露天停車場、城市道路或路側(cè)停車區(qū)域；

當攜帶有定位標簽的目標車輛進入所述目標區(qū)域時，定位基站組接收所述定位標簽發(fā)送的定位幀，從而獲得定位數(shù)據(jù)；

所述定位基站組將所述定位數(shù)據(jù)上傳至后臺服務(wù)器，以使所述后臺服務(wù)器根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)和所述uwb定位基站的位置確定所述目標車輛的位置，并根據(jù)所述目標車輛的位置對所述目標車輛進行管理。

進一步的，所述定位數(shù)據(jù)包括所述定位基站組中各所述uwb定位基站接收到所述定位幀的時間；

則所述方法還包括：

定位數(shù)據(jù)校準步驟；

所述定位基站組中包括至少一個主基站和至少一個從基站，其中所述主基站和所述從基站均為所述定位基站組中的uwb定位基站，則所述定位數(shù)據(jù)校準步驟具體為：

所述主基站以固定周期發(fā)送時間同步幀，其中t10時間發(fā)送第n個時間同步幀，t11時間發(fā)送第n+1個時間同步幀，所述從基站在t20時間收到所述第n個時間同步幀，在t21時間收到所述第n+1個時間同步幀；

所述主基站在t1t時間收到所述定位幀，所述從基站在t2t時間收到所述定位幀，其中所述t1t時間大于t11時間，所述t2t時間大于t21時間；

則校準后所述從基站接收到所述定位幀的時間t2t'為：

t11+(t2t–t21)*(t11-t10)/(t21-t20)+tof

其中tof為時間同步幀從所述主基站傳輸?shù)剿鰪幕舅璧臅r間。

進一步的，所述tof通過測量步驟獲取，所述測量步驟具體為：

發(fā)送基站在t30時間發(fā)送第一測試信號；

接收基站在t40時間接收到所述第一測試信號并在t41時間返回響應(yīng)信號；

所述發(fā)送基站在t31時間接收到所述響應(yīng)信號，并在t32時間發(fā)送確認信號；

所述接收基站在t42時間接收到所述確認信號；

其中當所述發(fā)送基站為主基站時，所述接收基站為從基站；當所述發(fā)送基站為從基站時，所述接收基站為主基站；t40時間到t41時間為所述接收基站處理信號所用時間，t32時間到t31時間為發(fā)送基站處理信號所用時間，則所述tof為：

[(t31-t30)-(t41-t40)+(t32-t31)-(t32-t11)]/4。

進一步的，所述定位基站組還包括至少一個轉(zhuǎn)發(fā)基站，所述主基站發(fā)送的時間同步幀包括發(fā)送的時間，則：

所述轉(zhuǎn)發(fā)基站接收到所述主基站發(fā)送的時間同步幀后；

所述轉(zhuǎn)發(fā)基站轉(zhuǎn)發(fā)所述時間同步幀時附加所述轉(zhuǎn)發(fā)基站自身的轉(zhuǎn)發(fā)時間，以使和所述轉(zhuǎn)發(fā)基站相連的其他轉(zhuǎn)發(fā)基站或從基站根據(jù)所述時間同步幀校準。

進一步的，在城市的目標區(qū)域設(shè)置定位基站組，所述定位基站組包括復(fù)數(shù)個間隔布設(shè)在所述目標區(qū)域的uwb定位基站步驟具體為：

在城市的目標區(qū)間隔布設(shè)復(fù)數(shù)個uwb定位基站，所述uwb定位基站通過自組網(wǎng)技術(shù)以有線或無線的方式信號相連。

進一步的，根據(jù)所述目標車輛的位置對所述目標車輛進行管理步驟具體為：

為目標車輛選擇停車場提供參考；和/或，

為目標車輛在停車場內(nèi)提供停車引導(dǎo)；和/或，

根據(jù)目標車輛的位置進行擁堵收費管理；和/或，

對目標車輛進行路內(nèi)停車管理。

再一方面，本發(fā)明還提供了一種用于的城市車輛管理的uwb定位基站，所述uwb定位基站被設(shè)置在目標區(qū)域，其中所述目標區(qū)域為室內(nèi)停車場、露天停車場、城市道路或路側(cè)停車區(qū)域，包括：

接收模塊，用于當攜帶有定位標簽的目標車輛進入所述目標區(qū)域時，接收所述定位標簽發(fā)送的定位幀，從而獲得定位數(shù)據(jù)；

發(fā)送模塊，用于將所述定位數(shù)據(jù)上傳至后臺服務(wù)器，以使所述后臺服務(wù)器根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)和所述uwb定位基站的位置確定所述目標車輛的位置，并根據(jù)所述目標車輛的位置對所述目標車輛進行管理。

還包括：

同步發(fā)送模塊，用于以固定周期發(fā)送時間同步幀；

同步接收模塊，用于接收時間同步幀；

校準模塊，用于根據(jù)接收到的時間同步幀對接收到所述定位幀的時間進行校準。

時間差計算模塊，用于計算時間同步幀從發(fā)出，到被所述uwb定位基站接收到時所經(jīng)歷的時間。

再一方面，本發(fā)明還提供了一種基于uwb技術(shù)的城市車輛管理系統(tǒng)，包括復(fù)數(shù)個間隔在所述目標停車區(qū)域的如上所述的uwb定位基站，和所述uwb定位基站相連的后臺服務(wù)器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果為：

本系統(tǒng)可以適用于各種城市應(yīng)用場景，滿足城市車輛管理中各種停車收費，車輛識別、車輛定位跟蹤的需求。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本申請?zhí)峁┑囊环N基于uwb技術(shù)的城市車輛管理方法的流程圖；

圖2是本申請?zhí)峁┑囊环N主從同步方法的示意圖；

圖3是本申請?zhí)峁┑囊环N計算時間同步幀從主基站傳輸?shù)綇幕緯r間的方法示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。

實施例一，本發(fā)明提供的一種基于uwb技術(shù)的城市車輛管理方法包括：

如圖1所示：在城市的目標區(qū)域設(shè)置定位基站組，所述定位基站組包括復(fù)數(shù)個間隔布設(shè)在所述目標區(qū)域的uwb定位基站，其中所述目標區(qū)域為室內(nèi)停車場、露天停車場、城市道路或路側(cè)停車區(qū)域；

當攜帶有定位標簽的目標車輛進入所述目標區(qū)域時，定位基站組接收所述定位標簽發(fā)送的定位幀，從而獲得定位數(shù)據(jù)；

可以理解的，定位標簽也為uwb標簽，其通過uwb技術(shù)和uwb定位基站交互，并發(fā)送定位幀以使系統(tǒng)對定位標簽進行定位，由于定位標簽是安裝在車輛上的，因此定位標簽的位置也就是車輛的位置。定位標簽除了被用于定位外，還可以發(fā)送攜帶自身或車輛的信息的身份幀，該身份幀和定位幀可以為同一幀數(shù)據(jù)，也可以是不同的幀數(shù)據(jù)，在此不做限定。

所述定位基站組將所述定位數(shù)據(jù)上傳至后臺服務(wù)器，以使所述后臺服務(wù)器根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)和所述uwb定位基站的位置確定所述目標車輛的位置，并根據(jù)所述目標車輛的位置對所述目標車輛進行管理。

本實施例中，定位方式采用基于tdoa(到達時間差)定位的方式對所述定位標簽進行定位，后臺服務(wù)器接收到定位基站組發(fā)送的其中各uwb定位基站接收到定位幀的時間，根據(jù)該時間和發(fā)送該時間對應(yīng)的uwb定位基站的位置計算出定位標簽的位置，其中向后臺發(fā)送自身接收到定位幀時間的uwb定位基站不少于3個。容易理解的，在其他實施例中，也可以是由任一個uwb定位基站計算出定位標簽的位置后，將定位標簽的位置發(fā)送給后臺服務(wù)器。

同時，定位基站組還會轉(zhuǎn)發(fā)根據(jù)身份幀獲取定位標簽的身份信息，身份信息可以包含對應(yīng)車輛的車牌等信息以方便后臺服務(wù)器進行車輛跟蹤、扣費、身份識別等管理。可以理解的，該后臺服務(wù)器可以是以城市為單位統(tǒng)一管理的，也可以是分布式的，即在每個目標定位區(qū)域分別設(shè)置的，然后再統(tǒng)一管理的，在此不做限定。本系統(tǒng)可以適用于各種城市應(yīng)用場景，滿足城市車輛管理中各種停車收費，車輛識別、車輛定位跟蹤的需求。

實施例二，本發(fā)明的定位方式采用基于tdoa(到達時間差)定位的方式，這就要求uwb定位基站的時間必須保持高度一致，基站間時間同步精度決定了定位精度，通常時間同步需到達納秒級別。為保證基站時間的時間同步，需采用時間同步幀的方式。

因此本方法還包括定位數(shù)據(jù)校準步驟；

所述定位基站組中包括至少一個主基站和至少一個從基站，其中所述主基站和所述從基站均為所述定位基站組中的uwb定位基站，多個從基站收到主基站的時間同步幀后，根據(jù)時間同步幀中的時間，再加上時間同步幀傳輸?shù)臅r間，即可將從基站的時間設(shè)置成主基站一致，當然，由于基站硬件之間的差別，必然存在基站之間的基準時間存在一定的誤差，這就需要將時間同步幀以一定的頻率來發(fā)送，確?；局g的時間同步。時間同步幀的傳輸可采用有線或無線的方式。

如圖2所示：以一個主基站和一個從基站為例，所述定位數(shù)據(jù)校準步驟具體為：

所述主基站以固定周期發(fā)送時間同步幀，其中t10時間發(fā)送第n個時間同步幀，t11時間發(fā)送第n+1個時間同步幀，所述從基站在t20時間收到所述第n個時間同步幀，在t21時間收到所述第n+1個時間同步幀；

所述主基站在t1t時間收到所述定位幀，所述從基站在t2t時間收到所述定位幀，其中所述t1t時間大于t11時間，所述t2t時間大于t21時間；

可以理解的：以主基站時鐘為參考，主基站在t10時刻發(fā)送第n個時間同步幀，t11時刻發(fā)送第n+1個時間同步幀，其中t11-t10＝tc；tc為固定周期，收到定位標簽的定位幀時間為t1t

以從基站時鐘為參考，從基站在t20時刻收到第n個時間同步幀，在t21時刻收到第n+1個時間同步幀，t2t時刻收到定位標簽的定位幀，理論上，t21-t20＝tc，但由于基站之間的硬件差別，基站定時器會存在誤差，所以t21-t20＝tc并不成立；

因此為了計算定位標簽幀到達主基站和從基站之間的時間差，需將t2t時間轉(zhuǎn)換為以主基站時間為參考的時間，轉(zhuǎn)換后的時間可根據(jù)如下公式計算：

也就是校準后所述從基站接收到所述定位幀的時間t2t'為：

t11+(t2t–t21)*(t11-t10)/(t21-t20)+tof

其中tof為時間同步幀從所述主基站傳輸?shù)剿鰪幕舅璧臅r間。

在本實施例中，

主基站和從基站之間的時間同步幀傳輸時間，可根據(jù)主基站和從基站之間的距離除以射頻信號的傳輸速度得出，但在施工以及測量的過程中，或多或少的會存在一些誤差，同時，也不排除基站之間存在一些引起射頻信號傳輸速度降低的障礙物，這會導(dǎo)致tof存在一些不必要的誤差，為此，可采用自動測量tof的方式。

如圖3所示，自動測量tof量步驟具體為：

發(fā)送基站在t30時間發(fā)送第一測試信號；

接收基站在t40時間接收到所述第一測試信號并在t41時間返回響應(yīng)信號；

所述發(fā)送基站在t31時間接收到所述響應(yīng)信號，并在t32時間發(fā)送確認信號；

所述接收基站在t42時間接收到所述確認信號；

其中當所述發(fā)送基站為主基站時，所述接收基站為從基站；當所述發(fā)送基站為從基站時，所述接收基站為主基站；t40時間到t41時間為所述接收基站處理信號所用時間，t32時間到t31時間為發(fā)送基站處理信號所用時間，則所述tof為：

[(t31-t30)-(t41-t40)+(t32-t31)-(t32-t11)]/4。

該自動測量tof量步驟可以由基站不定時的發(fā)起，從而調(diào)整tof值。

可以理解的，在其他實施例中，可以按上述方式以其他數(shù)量的傳輸次數(shù)進行調(diào)整，并不局限于4次。

再一個實施例中，所述定位基站組還包括至少一個轉(zhuǎn)發(fā)基站，所述主基站發(fā)送的時間同步幀包括發(fā)送的時間，則：

所述轉(zhuǎn)發(fā)基站接收到所述主基站發(fā)送的時間同步幀后；

所述轉(zhuǎn)發(fā)基站轉(zhuǎn)發(fā)所述時間同步幀時附加所述轉(zhuǎn)發(fā)基站自身的轉(zhuǎn)發(fā)時間，以使和所述轉(zhuǎn)發(fā)基站相連的其他轉(zhuǎn)發(fā)基站或從基站根據(jù)所述時間同步幀校準。

進一步的，在城市的目標區(qū)域設(shè)置定位基站組，所述定位基站組包括復(fù)數(shù)個間隔布設(shè)在所述目標區(qū)域的uwb定位基站步驟具體為：

在城市的目標區(qū)間隔布設(shè)復(fù)數(shù)個uwb定位基站，所述uwb定位基站通過自組網(wǎng)技術(shù)以有線或無線的方式信號相連?？梢岳斫獾幕局g的組網(wǎng)方式，包括但不限于有線連接、wifi、zigbee等方式，同時，定位基站組和后臺服務(wù)器的連接，根據(jù)需求，可通過基站內(nèi)的3g/4g模塊，也可通過有線的方式。自組網(wǎng)過程中，定位基站組在確定主基站后，可以根據(jù)連接關(guān)系自行決定是從基站還是轉(zhuǎn)發(fā)基站，可以理解的，轉(zhuǎn)發(fā)基站包括從基站的所有功能，進一步的，主基站，從基站和轉(zhuǎn)發(fā)基站都可以完成對定位標簽的定位功能。

在定位基站組搭建完成后，后臺服務(wù)器根據(jù)對定位標簽的定位及身份信息可以對目標車輛進行管理，包括但不限于：

為目標車輛選擇停車場提供參考；和/或，

為目標車輛在停車場內(nèi)提供停車引導(dǎo)；和/或，

根據(jù)目標車輛的位置進行擁堵收費管理；和/或，

對目標車輛進行路內(nèi)停車管理。

具體的：

當目標車輛進入停車場出入口區(qū)域時，可通過uwb的精確定位以及uwb信號中的車輛信息，通過車道機以及后臺的自動扣費，完成車輛的進入/離開停車場；

通過在停車場內(nèi)安裝定位基站組，目標車輛進入停車場區(qū)域后，定位基站組定位出目標車輛的精確位置，并將位置信息傳送給后臺服務(wù)器，當需查找目標車輛時，通過后臺服務(wù)器即可查到車輛所在位置。

通過在道路區(qū)域布設(shè)定位基站組，采集經(jīng)過此區(qū)域的車輛信息，由于定位精度高，精確識別車輛通行情況，車輛漏檢的概率極低，能夠提升對通行車輛的識別成功率，同時，還可根據(jù)不同的路段區(qū)域，設(shè)置不同的收費規(guī)則。

通過uwb的精確定位，可對停入路邊泊位的目標車輛，進行收費，同時，能夠記錄車輛進入泊位以及駛出泊位的軌跡，確保收費有跡可循。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種用于的城市車輛管理的uwb定位基站，所述uwb定位基站被設(shè)置在目標區(qū)域，其中所述目標區(qū)域為室內(nèi)停車場、露天停車場、城市道路或路側(cè)停車區(qū)域，包括：

接收模塊，用于當攜帶有定位標簽的目標車輛進入所述目標區(qū)域時，接收所述定位標簽發(fā)送的定位幀，從而獲得定位數(shù)據(jù)；

發(fā)送模塊，用于將所述定位數(shù)據(jù)上傳至后臺服務(wù)器，以使所述后臺服務(wù)器根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)和所述uwb定位基站的位置確定所述目標車輛的位置，并根據(jù)所述目標車輛的位置對所述目標車輛進行管理。

進一步的，還包括：

同步發(fā)送模塊，用于以固定周期發(fā)送時間同步幀；

同步接收模塊，用于接收時間同步幀；

校準模塊，用于根據(jù)接收到的時間同步幀對接收到所述定位幀的時間進行校準。

時間差計算模塊，用于計算時間同步幀從發(fā)出，到被所述uwb定位基站接收到時所經(jīng)歷的時間。

轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于轉(zhuǎn)發(fā)接收到的時間同步幀及對應(yīng)的時間。

再一方面，本發(fā)明還提供了一種基于uwb技術(shù)的城市車輛管理系統(tǒng)，，包括復(fù)數(shù)個間隔在所述目標停車區(qū)域的如上一實施例所述的uwb定位基站，和所述uwb定位基站相連的后臺服務(wù)器。其中所述后臺服務(wù)器包括用于為目標車輛選擇停車場提供參考的引導(dǎo)模塊；用于為目標車輛在停車場內(nèi)提供停車引導(dǎo)的指引模塊；用于根據(jù)目標車輛的位置進行擁堵收費管理的擁堵收費處理模塊和用于對目標車輛進行路內(nèi)停車管理的路內(nèi)停車管理模塊。

需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬范圍。