本發(fā)明涉及無線電定位，尤其涉及一種基于雙通道超寬帶(ultrawideband，以下簡稱：uwb)到達時間的單基站一維定位系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

1、在隧道、礦井、線性道路各種一維定位場景中，工作面一般處于地下，存在人員多、交通擁擠、空氣不暢等危險因素。因此，如何精確快速地定位工作人員的位置，及時發(fā)現(xiàn)和處理事故，是保障隧道、礦井等施工安全的重要問題。針對這種一維定位場景，通常是在特定基準點布設(shè)定位基站，工作人員攜帶標簽卡，通過檢測定位基站和標簽卡之間的距離，即可知道工作人員可能的位置。

2、目前現(xiàn)有基站與標簽卡之間的測距方案之一為：在單個定位基站中內(nèi)置一個主射頻模塊和一個輔射頻模塊，利用兩條等長的饋線分別連接兩個射頻天線，然后通過標簽分別和這兩個射頻模塊來進行測距；最后再將與兩個射頻模塊進行測距的測距結(jié)果上傳給上層服務(wù)器，實現(xiàn)定位。然而，該方案存在的問題是：1.需要標簽卡與同一個基站測距兩次才能完成定位，因此增加了標簽的功耗，降低了標簽卡的續(xù)航能力。2.需要兩條等長的饋線與射頻天線連接，在實際應(yīng)用中，很難實現(xiàn)完全等長的要求，從而定位容易引入誤差。現(xiàn)有基站與標簽卡之間的另一測距方案為：使用時鐘單元提供同步的時鐘信號給測距模塊和監(jiān)聽模塊，其中監(jiān)聽模塊專門負責(zé)監(jiān)聽標簽卡的方向，測距模塊負責(zé)實現(xiàn)測距功能；由此實現(xiàn)單基站定位功能，該方案雖然在一定程度上能夠減少信道占用，降低標簽卡的功耗，但是該方案存在以下問題：1.硬件上需要專門的時鐘模塊，對硬件有一定要求，會額外的增加硬件成本。2.測距模塊和監(jiān)聽模塊功能不同，必須專模塊專用，而對隧道這種有要求覆蓋距離大的場景，無法使用定向天線來有效提升覆蓋范圍。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決以上存在的問題，提供一種基于雙通道uwb到達時間的單基站一維定位系統(tǒng)與方法。

2、一種基于雙通道uwb到達時間的單基站一維定位系統(tǒng)，包括：

3、第一超帶寬uwb通道，用于與標簽卡之間進行測距通信；

4、第二超帶寬uwb通道，用于與標簽卡之間進行測距通信；

5、標簽卡，用于發(fā)送測距請求給所述第一uwb通道或第二uwb通道，并根據(jù)第一uwb通道或第二uwb通道反饋的信息確定其與相應(yīng)通道之間的距離，并將距離信息發(fā)送給邊緣數(shù)據(jù)處理模塊；

6、邊緣數(shù)據(jù)處理模塊，用于接收標簽卡發(fā)送的距離信息；還用于根據(jù)所述第一uwb通道或第二uwb通道反饋的時間信息，確定標簽卡的方向信息。

7、進一步地，如上所述的基于雙通道uwb到達時間的單基站一維定位系統(tǒng)，所述第一uwb通道包括：第一基帶模塊和第一天線；所述第一天線安裝在所述第一基帶模塊上；

8、所述第二uwb通道包括：第二基帶模塊和第二天線；所述第二天線安裝在所述第二基帶模塊上。

9、進一步地，如上所述的基于雙通道uwb到達時間的單基站一維定位系統(tǒng)，所述第一天線與第二天線為全向天線或者定向天線。

10、進一步地，如上所述的基于雙通道uwb到達時間的單基站一維定位系統(tǒng)，所述第一基帶模塊與第二基帶模塊的時間同步。

11、一種利用如上任一所述定位系統(tǒng)的定位方法，包括：

12、步驟一:標簽卡分別向第一uwb通道和第二uwb通道發(fā)送測距請求幀poll，并記錄相應(yīng)通道針對所述測距請求幀的發(fā)送時間，其中，測距請求幀又稱作輪詢(poll)幀；

13、步驟二：第一uwb通道和第二uwb通道分別記錄其接收所述測距請求幀poll的接收時間，第一uwb通道或者第二uwb通道發(fā)送測距響應(yīng)幀給所述標簽卡，并記錄響應(yīng)所述測距響應(yīng)幀resp的發(fā)送時間，其中，測距響應(yīng)幀又稱作redis序列化協(xié)議(redisserializationprotocol，resp)幀；

14、步驟三：標簽卡在接收到所述測距響應(yīng)幀resp后，記錄所述測距響應(yīng)幀resp的接收時間；

15、步驟四：標簽卡根據(jù)所述測距請求幀poll的發(fā)送時間、接收時間、所述測距響應(yīng)幀resp的發(fā)送時間、接收時間，確定其與相應(yīng)通道之間的距離，并將該距離信息發(fā)送給邊緣數(shù)據(jù)處理模塊；

16、步驟五：邊緣數(shù)據(jù)處理模塊接收到所述標簽卡上報的距離信息后，根據(jù)所述第一uwb通道和第二uwb通道上報的測距請求幀poll的接收時間，確定標簽卡的方向。

17、本發(fā)明提供的基于雙通道uwb到達時間的單基站一維定位方法，通過標簽卡的到達時間差信息，即可區(qū)分標簽卡所在的方向，從而實現(xiàn)單基站定位能力。該方法針對隧道等一維定位場景，可以實現(xiàn)單基站快速的一維定位。本發(fā)明提供的定位系統(tǒng)，其雙通道uwb基站內(nèi)部uwb基帶硬件部分與常規(guī)的沒有差異，不需要額外更改硬件，因此能夠有效地降低研發(fā)陳本和生產(chǎn)。而且還能夠匹配全向天線和定向天線，普適性強，能夠顯著提升單基站覆蓋范圍的能力，從而能夠減少基站的安裝數(shù)量。此外，還能明顯的降低隧道等應(yīng)用場景的安裝施工、供電線路安裝、運維等方面的成本。

技術(shù)特征：

1.一種基于雙通道uwb到達時間的單基站一維定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙通道uwb到達時間的單基站一維定位系統(tǒng)，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙通道uwb到達時間的單基站一維定位系統(tǒng)，其特征在于，所述第一天線與第二天線為全向天線或者定向天線。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙通道uwb到達時間的單基站一維定位系統(tǒng)，其特征在于，所述第一基帶模塊與第二基帶模塊的時間同步。

5.一種利用權(quán)利要求1-4任一所述定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及無線電定位技術(shù)領(lǐng)域。提供一種基于雙通道UWB到達時間的單基站一維定位系統(tǒng)與方法。該系統(tǒng)包括：第一UWB通道，用于與標簽卡之間進行測距通信；第二UWB通道，用于與標簽卡之間進行測距通信；標簽卡，用于發(fā)送測距信息給第一UWB通道或第二UWB通道，并根據(jù)第一UWB通道或第二UWB通道反饋的信息計算其與相應(yīng)通道之間的距離；邊緣數(shù)據(jù)處理模塊，用于接收標簽卡發(fā)送的距離信息；還用于根據(jù)通道反饋的時間信息，確定標簽卡的方向信息。本發(fā)明提供的定位系統(tǒng)，其雙通道UWB基站內(nèi)部UWB基帶硬件部分與常規(guī)的沒有差異，不需要額外更改硬件，因此能夠有效地降低研發(fā)成本和生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：段林甫,焦從彬,何寶珠
受保護的技術(shù)使用者：南通星睿普聯(lián)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/24