CN113556682A - 一种异频部署的uwb定位***及其实现方法 - Google Patents

一种异频部署的uwb定位***及其实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种异频部署的UWB定位***及其实现方法，属于UWB定位技术领域，该定位***由一个或多个支持多个频段的UWB定位标签、四个及四个以上支持不同频段的UWB定位基站和一个UWB定位服务器组成；其中，每个UWB定位基站与UWB定位服务器通过有线通信进行连接；每个UWB定位标签可同时与四个及四个以上不同频段的UWB定位基站通过无线空口进行连接，每个UWB定位标签与UWB定位服务器间接连接；该方法包括在需要进行室内定位的场所内按照六步法部署异频UWB定位基站和UWB定位服务器，选取支持不同频段的UWB定位基站在空间上进行间隔部署；本发明具有能在不同频段下同时进行快速实时定位处理的特点，帮助基于UWB定位技术的实时定位***能更及时提供位置定位服务。

Description

一种异频部署的UWB定位***及其实现方法
技术领域
本发明属于UWB定位技术领域，特别提出一种异频部署的UWB定位***及其实现方法。
背景技术
超宽带(Ultra Wide Band，UWB)技术是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据或定位，因此其所占的频谱范围很宽。UWB技术具有***复杂度低，发射信号功率谱密度低，抗干扰强，安全性高，功耗低，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。UWB脉冲通信由于其优良、独特的技术特性，已经在无线多媒体通信、雷达、精密定位、穿墙透地探测、成像和测量等领域获得日益广泛的应用。UWB技术是无线通信技术之一，所以其有效定位覆盖半径是指从发射机发出信号位置到能接收并能解析该信号最远位置的距离，其主要跟发射机的发射功率、接收机的接收灵敏度、无线信号抗干扰性、无线信号传播的环境等因素有关。目前UWB定位技术的国际标准主要是由IEEE 802.15.4标准任务组来制定的，其中分配给UWB的频段有16个频段，具体如表1所示。
表1目前分配给UWB的频段列表
Figure BDA0003105253230000011
三维的UWB定位***主要是由采用一个具有定位数据处理功能的UWB定位服务器、4个以上同频部署的UWB定位基站和一个或多个同频UWB定位标签组成，该***主要针对UWB定位标签来进行精确位置定位。其中，UWB定位标签是由一个支持某个频段的收发机模块、一个基带模块、一个定位功能模块、一个收发天线模块和一个电源管理模块组成。UWB定位基站是由一个支持某个频段的收发机模块、一个基带模块、一个定位功能模块、一个时钟同步客户端模块、一个收发天线模块、一个或多个有线通信接口模块和一个电源管理模块组成。UWB定位服务器是由一个定位数据处理模块、一个时钟同步服务端模块、一个通信模块以及一个电源管理模块组成。
UWB定位技术中可以使用很多无线定位算法，比较常见的定位算法有TDOA定位算法。TDOA定位算法是一种利用时间差进行定位的方法，该定位算法是通过测量UWB定位标签定位广播信号到达已经完全时钟同步的UWB定位基站的时间，可以计算定位广播信号到达不同UWB定位基站的时间差来确定信号源(UWB定位标签)的距离,即：上行TDOA定位算法，或，通过测量已经完全时钟同步的UWB定位基站同时发送的定位广播信号到达UWB定位标签的时间，可以计算定位广播信号到达UWB定位标签的时间差来确定信号源(UWB定位基站)的距离，即：下行TDOA定位算法。利用信号源到信号监测点的信号接收或到达时间差，就能作出以UWB定位基站为焦点，距离差为长轴的双曲线，双曲线的交点就是UWB定位标签的位置，就能确定UWB定位标签的位置。由于该定位算法下需要两两时间差来得到一个算法公式，为了实现三维定位，故所需UWB定位基站至少需要4个才能完成定位，如实现二维定位，则只需要3个UWB定位基站即可。
根据不同的定位算法所需要的定位数据内容不尽相同。若以下行TDOA定位算法为例，则该定位数据包括每个参与定位的UWB定位基站标识及坐标数据、UWB定位广播信号到达各个UWB定位标签的绝对时间数据。
目前同频UWB定位***部署方法包括六步，即：绘制地图、确定坐标系、部署UWB定位基站、UWB定位基站坐标测绘、网络调试和软件调试。
目前，现在部署的UWB定位***全部都是同频部署的，即采用相同频率的UWB定位基站和UWB定位标签组成。在同频部署情况下，在同一时刻每个UWB定位基站或UWB定位标签只能跟一个UWB定位标签或UWB定位基站通信，不然就会产生同频信号的干扰，而UWB定位基站之间的同频干扰会引起的测量误差、定位实时性不好等问题。为了解决该问题，现有专利文献给出了一套解决方法，如：《基于轮流唤醒锚点的新型室内定位***和定位方法》(专利申请号：201810181803.X)。其中提到的UWB定位锚点即为UWB定位基站，并且该专利提到使用三个UWB定位锚点来定位只能完成二维平面的定位，而无法完成三维空间定位。该专利公开的一种基于轮流唤醒UWB定位基站的新型室内定位***的组网图如图1所示，组成包括待测标签、同频的三个UWB定位锚点、由通信模块、控制器驱动模块和UWB管理模块组成的UWB控制器模块、定位服务器，其定位方法为：UWB控制器模块采用轮流唤醒UWB定位基站的机制，该模块每次只唤醒一个UWB定位基站工作，让待测标签轮流着与被唤醒的UWB定位基站建立通信，始终保证待测标签每时每刻只与一个UWB定位基站建立通信连接，其他定位基站此刻处于休眠状态(也可以叫休眠模式)。该方案可以有效避免由于UWB定位基站之间的同频干扰而造成获取定位参数的误差，从而可以提高室内定位的精度。在该方案中，虽然保证了同频UWB定位技术的正常定位功能，但通过轮流唤醒UWB定位基站的方法会引入一些延时，使得UWB定位标签的定位结果不能实时获取，而对于移动的UWB定位标签来说，实时定位结果的准确性也会降低，并影响到其定位精度，即：定位精度较低。另外，该现有技术还增加了UWB控制器模块，引入了不同UWB定位基站之间协调管理功能，使得该***实现难度较大。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种异频部署的UWB定位***及其实现方法，本发明具有能在不同频段下同时进行快速实时定位处理的特点，帮助基于UWB定位技术的实时定位***能更及时提供位置定位服务。
本发明提出一种异频部署的UWB定位***，其特征在于，该定位***由一个或多个支持多个频段的UWB定位标签、四个及四个以上支持不同频段的UWB定位基站和一个UWB定位服务器组成；其中，每个UWB定位基站与UWB定位服务器通过有线通信进行连接；每个UWB定位标签可同时与四个及四个以上不同频段的UWB定位基站通过无线空口进行连接，每个UWB定位标签与UWB定位服务器间接连接，所有UWB定位基站同时周期性发送定位广播消息；记该UWB定位***中UWB定位基站有K个，可使用频段有N个，UWB定位标签有M个，其中，K和N为大于等于4的整数，并且K大于等于N，M为大于等于1的整数。
本发明还提出一种上述异频部署的UWB定位***的实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：在需要进行室内定位的场所内按照六步法部署异频UWB定位基站和UWB定位服务器，在部署过程中选取支持不同频段的UWB定位基站，并基于不同频段在空间上进行间隔部署；
在部署六步法的网络调试环节确保所有UWB定位基站和UWB定位服务器之间是时钟同步状态；在软件调试环节确认所有UWB定位基站上的配置满足下行TDOA定位算法中同步发送定位广播消息的要求；
步骤2：支持多个频段的UWB定位标签同时接收其附近工作在不同频段上的UWB定位基站发送的定位广播消息，UWB定位标签或UWB定位服务器在收集到的基于下行TDOA定位算法所需定位数据基础上完成该UWB定位标签位置定位并输出其位置定位结果；
步骤3：UWB定位标签或UWB定位服务器输出其定位结果后，将定位结果进行本地保存，并结合具体应用场景来使用；
步骤4：UWB定位标签或UWB定位服务器根据定位需求重复步骤2和步骤3的过程，直到UWB定位***关闭为止。
本发明的特点及有益效果如下：
1、能快速同时获得多个异频UWB定位基站连接并进入定位状态，并同时执行定位消息交互，将原同频部署的UWB定位基站串行轮流定位改成并行同时定位，定位更快；
2、相对同频UWB定位******来说减少了UWB定位基站之间较为复杂的协同调度处理，实现更简单；
3、相对同频UWB定位***来说，本发明的异频部署UWB定位***由于增加了信道资源并采用了下行TDOA定位算法，故可以支持更多的UWB定位标签同时定位，即：提高了***的容量；
4、通过异频部署方案避免同频UWB定位基站之间同频信号的干扰。
附图说明
图1是现有技术《基于轮流唤醒锚点的新型室内定位***和定位方法》专利的原理图；
图2是本发明UWB定位标签的组成框图；
图3是本发明UWB定位基站的组成框图；
图4是本发明UWB定位服务器的组成框图；
图5是本发明方法的整体流程图；
图6是本发明实施例1的UWB定位***不同频段蜂窝模式部署图；
图7是本发明实施例1中频段为CH5的三个UWB定位基站部署距离要求图例；
图8是本发明实施例2的UWB定位***不同频段连续方格模式部署图
图9是本发明实施例2的频段为CH5的两个UWB定位基站部署距离要求图例。
具体实施方式
本发明提出一种异频部署的UWB定位***，本发明的UWB定位***是由一个或多个支持多个频段的UWB定位标签、四个及四个以上支持不同频段的UWB定位基站和一个UWB定位服务器组成的一个定位***。
UWB定位***的连接方式为：UWB定位基站与UWB定位服务器通过有线通信进行连接；UWB定位标签跟UWB定位基站通过无线空口进行连接，UWB定位标签与UWB定位服务器间接连接(例如通过UWB定位基站间接连接，还可以通过非UWB方式，如：无线局域网或5G蜂窝移动通信网等)所有UWB定位基站同时周期性发送定位广播消息，设该UWB定位***中UWB定位基站有K个，可使用频段有N个，UWB定位标签有M个，UWB定位服务器有1个。其中，K和N为大于等于4的整数，并且K大于等于N，M为大于等于1的整数。每个UWB定位标签可同时与四个及四个以上不同频段的UWB定位基站连接。
其中，支持多个频段的UWB定位标签是指在定位过程中同时可以在多个频段上进行定位交互的UWB定位终端。支持多个频段的UWB定位标签是由一组支持不同频段的收发机模块组成、一个基带模块、一个支持下行TDOA定位算法的定位功能模块、一个收发天线模块和一个电源管理模块组成，如图2所示。
支持不同频段的UWB定位基站是指在UWB定位***中所规划使用的多个频段中支持某一确定频段的UWB定位基站，在部署中可以根据部署区域的频段需要而配置所需频段。该支持不同频段的UWB定位基站是由一个支持某确定频段发机模块、一个基带模块、一个支持下行TDOA定位算法的定位功能模块、一个时钟同步客户端模块、一个收发天线模块、一个有线通信接口模块和一个电源管理模块组成，如图3示。
UWB定位服务器是指能作为时钟同步服务器跟所有UWB定位基站之间进行周期时钟同步、保证该UWB定位***中所有UWB定位基站之间时钟同步的计算机服务器。该UWB定位服务器能从UWB定位标签获取其计算得到的定位结果，或，从UWB定位标签获取到下行TDOA定位算法对应定位数据，并按照下行TDOA定位算法来计算UWB定位标签的位置并输出该定位结果。UWB定位服务器还可通过其他通信***(如：无线局域网、移动蜂窝通信网络等)的途径获取UWB定位标签的定位结果或下行TDOA定位算法对应的定位数据。UWB定位服务器是由一个时钟同步服务端模块、一个或多个通信接口模块以及一个电源管理模块组成。该UWB定位服务器组成模块中还可选地包括一个基于下行TDOA定位算法对应定位数据进行定位计算的定位数据处理模块，如图4所示。
UWB定位服务器中所述定位数据处理模块也可与其中一个UWB定位基站集成作为该UWB定位***的UWB定位服务主基站，用来完成该UWB定位***中UWB定位标签计算的定位结果收集功能，或，完成其他下行TDOA定位算法相关定位数据收集和定位计算功能，以及时钟同步服务端功能，即：UWB定位服务器所具备的功能。
由于本发明***采用的是下行TDOA定位算法，UWB定位标签无需与UWB定位基站交互或发送任何消息，只需接收时钟同步并工作在不同频段的UWB定位基站发送定位广播消息即可实现自身位置定位，所以本发明中的UWB定位标签的数量理论上可以支持无限个，其UWB定位***容量非常大是本发明的一个突出特点。
本发明还提出一种异频部署的UWB定位方法，其整体的流程图如图5所示，其详细的步骤如下：
步骤1：在需要进行室内定位的场所内按照六步法部署异频UWB定位基站和UWB定位服务器，在部署过程中选取支持不同频段的UWB定位基站，并基于不同频段在空间上进行间隔部署。
该步骤1中的异频UWB定位基站部署具体步骤跟背景技术中现有同频UWB定位基站部署的六步法一样，不同点在于本发明UWB定位***中不同的UWB定位基站工作在不同频段，这些UWB定位基站所支持的不同频段在该UWB定位***部署前确定，UWB定位基站根据应用场景不同可以按照蜂窝模式来将不同的UWB定位基站基于不同频段来间隔部署，也可以按照线型连续方格网络将不同的UWB定位基站基于不同频段来间隔部署。
在部署六步法的网络调试环节需要确保所有UWB定位基站和UWB定位服务器之间是时钟同步状态。在软件调试环节需要确认所有UWB定位基站上的配置满足下行TDOA定位算法中同步发送定位广播消息的要求。
步骤2：支持多个频段的UWB定位标签同时接收其附近工作在不同频段上的UWB定位基站发送的定位广播消息，UWB定位标签或UWB定位服务器在收集到的基于下行TDOA定位算法所需定位数据基础上完成该UWB定位标签位置定位并输出其位置定位结果。
其中，UWB定位基站发送的定位广播消息中携带该UWB定位基站的标识及坐标信息。
具体地，UWB定位标签具体的定位过程为：UWB定位标签在收集到的基于下行TDOA定位算法所需定位数据基础上完成该UWB定位标签位置定位并输出其计算的位置定位结果，或，UWB定位服务器具体的定位过程为：UWB定位服务器通过某种通信方式(如：无线局域网或蜂窝移动通信网络等通信方式)从UWB定位标签接收到UWB定位标签记录的基于下行TDOA定位算法所需定位数据后，其针对收集到的基于下行TDOA定位算法所需定位数据用下行TDOA定位算法计算出该UWB定位标签位置定位并输出其位置定位结果。
步骤3：UWB定位标签或UWB定位服务器输出其定位结果后，将定位结果进行本地保存，并结合具体应用场景来使用。
步骤4：UWB定位标签或UWB定位服务器根据定位需求重复步骤2和步骤3的过程直到UWB定位***关闭为止。
下面结合附图和实施例，对本发明方法的具体实施方式做进一步的详细描述。以下各实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例1中的一种异频部署的UWB定位***，***实体模块组成和***架构如图2、图3和图4所示。
本发明实施例1的具体实现方法，如图6所示的不同频段蜂窝模式部署图，该蜂窝模式部署方式对应应用场景是大型商场、大型仓库或大型展馆等面积较大的室内定位场景，其实施例的步骤如下：
步骤1：在大型商场、大型仓库或大型展馆等面积较大的室内定位场景内部署一台UWB定位服务器，选取支持7个不同频段的20个UWB定位基站，并基于不同频段按照蜂窝模式来进行间隔部署。
该步骤具体内容如下：
如图6所示，其为本实施例在某个大型商场、大型仓库或大型展馆等场所内UWB定位基站网络部署情况。图6中手机形状图形的代表UWB定位标签，图6中按蜂窝方式部署的无线覆盖节点CHi则代表UWB定位基站，其图6中似蜂窝的六边形代表跟相邻UWB定位基站的位置关系，即：每个UWB定位基站可以最多跟6个不同频段的UWB定位基站为相邻关系。本实施例中UWB定位基站按照该蜂窝方式具体部署了20个。图6中右上角的服务器图形代表UWB定位服务器，跟每个UWB定位基站都通过有线通信方式连接。图6中***粗实线框代表部署的大型商场、大型仓库或大型展馆等房间四周的墙壁。
本实施例中保证不同频段的UWB定位基站间隔部署的方法之一如下：
选取7个不同频段，并将这些不同频段的UWB定位基站按照蜂窝方式组合成一个分组，即：中间部署一个频段的UWB定位基站，周围部署与其不同的6个不同频段的UWB定位基站。该分组的不同频段UWB定位基站位置相对固定，在本实施部署空间需要20个UWB定位基站部署的情况下，可以将该分组内各不同频段UWB定位基站相对固定位置的部署分组重复后放到空间进行部署，具体参考图6的部署示意图中点虚粗线部分。
另外，图中UWB定位标签跟附近UWB定位基站之间通过无线信号连接，所有UWB定位基站和UWB定位服务器之间通过有线连接。
部署前需要在选取需要部署UWB定位***的场所后绘制地图和确定坐标系，并且UWB定位基站所支持不同的频段在该UWB定位***规划前确定。本实施例在表1的IEEE802.15.4-2020中HRP UWB频段表中选择7个频段，并按照相邻部署的每两个UWB定位基站频段不同原则进行部署。
在本实施例中，UWB定位基站选取的频段都是Band group＝2频段组中的七个带宽为499.2MHz频段：CH5、CH6、CH8、CH9、CH10、CH12、CH13。这里“CH”代表“Channel”(信道)的意思，后面数字代表表1中“信道号”内容。该选取的七个频段分别为中心频点为6489.6MHz的CH5、中心频点为6988.8MHz的CH6、中心频点为7488.0MHz的CH8、中心频点为7987.2MHz的CH9、中心频点为6988.8MHz的CH10、中心频点为8985.6MHz的CH12、中心频点为9484.8MHz的CH13，这些选取不同频段的中心频点之间的间隔均大于或等于499.2MHz，其这些频段的带宽同样都为499.2MHz。每个UWB定位基站仅支持该七个频段中某一个频段，每个UWB定位标签同时需要支持该选取七个频段中的四个或四个以上频段。
如图7所示，本实施例是以频段为CH5的三个UWB定位基站为例给出部署距离要求。其中，设CH5的UWB定位基站覆盖平均半径为R，虚线圆圈为其覆盖的范围，两个CH5的UWB定位基站之间的距离为D，灰色UWB定位基站是其他频段的UWB定位基站。为了保持连续覆盖，避免出现定位盲点，则每两个相同频段CHi的相邻UWB定位基站之间部署距离D必须小于等于UWB定位基站信号有效定位覆盖平均半径R的
Figure BDA0003105253230000081
倍，即：
Figure BDA0003105253230000082
Figure BDA0003105253230000083
其次，如图6所示，在支持不同频段的UWB定位基站按照不同频段按照蜂窝模式来间隔部署安装完毕后，对其进行坐标测量，测量的坐标系要以选定的坐标系为准。将UWB定位基站和UWB定位服务器进行联网并上电进行网络调试，该网络调制包括各个UWB定位基站跟UWB定位服务器之间时钟同步、连通性等调试，网络调试完后UWB定位基站处于待机状态，即：开机但是不进行任何实质性工作的状态。
最后，对处于待机状态的UWB定位基站进行软件调试，该软件调试主要包括参数的配置有效性、各个软件功能验证等操作，该软件调试过程中，时钟同步的UWB定位基站会配置相同的周期参数并配置同时发送定位广播消息。软件调试完后UWB定位基站进入工作状态，即：处于无线信号接收或发射的状态。
步骤2：支持7个频段的UWB定位标签同时并行与其所支持不同频段上的UWB定位基站基于下行TDOA定位算法进行定位，UWB定位标签或UWB定位服务器在收集到的基于下行TDOA定位算法所需定位数据基础上完成该UWB定位标签位置定位计算并输出其位置定位结果。
当某支持多频段的UWB定位标签进入该UWB定位***范围内，该UWB定位标签会扫描附近UWB定位基站，若在同一个定位广播周期内获得有效定位广播信号的UWB定位基站数量达到下行TDOA定位算法定位需求最少四个UWB定位基站数量情况下，其会直接进行定位，否则该UWB定位标签继续扫描附近UWB定位基站，直至在某同一个定位广播周期内获得了有效定位广播信号的UWB定位基站数量达到四个为止。
本实施例该步骤中基于下行TDOA定位算法的定位处理操作过程为：第一步，UWB定位标签在不同频段信道上接收到附近四个或四个以上UWB定位基站按周期同时分别发出的定位广播包。第二步，UWB定位标签解析这些定位广播包并记录相关定位数据，包括：UWB定位基站的标识和坐标以及定位广播包的接收时间等。其中，以UWB定位基站1和UWB定位基站2的定位广播包为例，接收到UWB定位基站1定位广播包的时间记录为T1，接收到UWB定位基站2定位广播包的时间记录为T2。第三步，计算时间差Td＝T2-T1。第四步，对于至少四个有效定位通信连接的UWB定位基站，可以得到三组这样的两两之间的定位数据。第五步，通过TDOA定位算法公式可以解算出UWB定位标签的空间坐标。
步骤3：完成该UWB定位标签定位之后，定位结果会被保存在UWB定位标签中，以供持有UWB标签的用户来跟踪其运动轨迹。
步骤4：UWB定位标签或UWB定位服务器根据定位需求重复步骤2和步骤3的过程直到UWB定位***关闭为止。
该实施例1所带来的有益效果如下：
1、能快速同时获得多个异频UWB定位基站连接并进入定位状态，并同时执行定位消息交互，将UWB定位基站串行轮流定位改成并行同时定位，定位更快；
2、相对同频***来说减少了UWB定位基站之间协同调度步骤，实现更简单；
3、相对同频UWB定位***来说，本发明的异频部署UWB定位***由于增加了信道资源并采用了下行TDOA定位算法，故可以支持更多的UWB定位标签同时定位，即：提高了***的容量；
4、通过异频部署方案避免UWB定位基站同频信号的干扰。
本发明实施例2中的一种异频部署的UWB定位***，参考本说明书前部分的描述，***实体模块组成和***架构如图2、图3和图4所示。
本实施例2的具体实施方法，如图8所示的不同频段线型连续方格模式部署，主要应用场景是隧道或管廊等室内定位场景，其具体的实现步骤如下：
步骤1：在隧道或管廊等室内定位场景内部署多个UWB定位基站，在部署过程中选取支持四个不同频段的七个UWB定位基站，并基于不同频段按照线型连续方格模式来进行间隔部署。该步骤具体内容如下：
首先，部署前需要在选取需要部署UWB定位***的场所后绘制地图和确定坐标系，并且UWB定位基站所支持不同的频段在该UWB定位***规划前确定。在表1的IEEE802.15.4-2020中HRP UWB频段表中选择合适的四个频段将这些相邻的每两个UWB定位基站按照频段不同的原则来进行间隔部署。
在本实施例中，UWB定位基站选取在Band group＝2频段组的频段，这些频段的中心频点之间的频率间隔均在近1GHz左右，这些频段的带宽均为499.2MHz，每个UWB定位基站仅支持该四个频段中某一个频段，该四个频段包括中心频点为6489.6MHz的CH5、中心频点为7488.0MHz的CH8、中心频点为8486.4MHz的CH10、中心频点为9484.8MHz的CH13。该部署场景下UWB定位标签也同时需要支持该选取的四个频段，即：CH5、CH8、CH10、CH13。在某个隧道或管廊等场所内部署完的UWB定位基站网络如图8所示。
如图9所示，每两个UWB定位基站之间部署的间距距离等于或小于该两个UWB定位基站信号有效定位覆盖半径之和。图9中是以频段为CH5的两个UWB定位基站为例给出部署距离要求。其中，设CH5的UWB定位基站覆盖平均半径为R，虚线圆圈为其覆盖的范围，两个CH5的UWB定位基站之间的距离为D，其他频段的UWB定位基站分别依次部署在其两侧。为了保持连续覆盖，避免出现定位盲点，则每两个相同频段CHi的相邻UWB定位基站之间部署距离D必须小于等于UWB定位基站信号有效定位覆盖平均半径R的2倍，即：D≤2*R。
其次，如图8所示，在支持不同频段的UWB定位基站按照不同频段按照线型连续方格模式来间隔部署安装完毕后，对其进行坐标测量，测量的坐标系要以选定的坐标系为准。将UWB定位基站和UWB定位服务器进行联网并上电进行网络调试，该网络调制包括各个UWB定位基站和UWB定位服务器之间时钟同步、连通性等调试，网络调试完后UWB定位基站处于待机状态。
最后，对处于待机状态的UWB定位基站进行软件调试，该软件调试主要包括参数的配置有效性、各个软件功能验证等操作，软件调试完后进入工作状态。
步骤2：支持多个频段的UWB定位标签同时并行与这些不同频段上的UWB定位基站进行定位，UWB定位标签或UWB定位服务器在收集到的基于下行TDOA定位算法所需定位数据基础上完成该UWB定位标签位置定位并输出其位置定位结果。
本实施例该步骤中UWB定位标签的下行TDOA定位过程跟实施例1一样，此处不用赘述。
步骤3：完成该UWB定位标签定位之后，定位结果会被保存在UWB定位标签或通过可用通信连接发送UWB定位服务器中，以供持有UWB标签的用户或网络管理人员来跟踪UWB定位标签的运动轨迹。
步骤4：UWB定位标签或UWB定位服务器根据定位需求重复步骤2和步骤3的过程直到UWB定位***关闭为止。
该实施例2所带来的有益效果如下：
1、能快速同时获得多个异频UWB定位基站连接并进入定位状态，并同时执行定位消息交互，将UWB定位基站串行轮流定位改成并行同时定位，定位更快；
2、相对同频***来说减少了UWB定位基站之间协同调度步骤，实现更简单；
3、相对同频UWB定位***来说，本发明的异频部署UWB定位***由于增加了信道资源并采用了下行TDOA定位算法，故可以支持更多的UWB定位标签同时定位，即：提高了***的容量；
4、通过异频部署方案避免相邻UWB定位基站同频信号的干扰。
本发明UWB定位***异频部署的实施例中提到的部署频段个数、定位算法等信息是用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

Claims (8)

1.一种异频部署的UWB定位***，其特征在于，该定位***由一个或多个支持多个频段的UWB定位标签、四个及四个以上支持不同频段的UWB定位基站和一个UWB定位服务器组成；其中，每个UWB定位基站与UWB定位服务器通过有线通信进行连接；每个UWB定位标签可同时与四个及四个以上不同频段的UWB定位基站通过无线空口进行连接，每个UWB定位标签与UWB定位服务器间接连接，所有UWB定位基站同时周期性发送定位广播消息；记该UWB定位***中UWB定位基站有K个，可使用频段有N个，UWB定位标签有M个，其中，K和N为大于等于4的整数，并且K大于等于N，M为大于等于1的整数。
2.如权利要求1所述的定位***，其特征在于，所述UWB定位标签是指在定位过程中同时可以在多个频段上进行定位交互的UWB定位终端；每个UWB定位标签是由一组支持不同频段的收发机模块组成、一个基带模块、一个支持下行TDOA定位算法的定位功能模块、一个收发天线模块和一个电源管理模块组成。
3.如权利要求1所述的定位***，其特征在于，所述UWB定位基站是指在UWB定位***中所规划使用的多个频段中支持某一确定频段的UWB定位基站，该UWB定位基站是由一个支持某确定频段收发机模块、一个基带模块、一个支持下行TDOA定位算法的定位功能模块、一个时钟同步客户端模块、一个收发天线模块、一个有线通信接口模块和一个电源管理模块组成。
4.如权利要求1所述的定位***，其特征在于，所述UWB定位服务器是指能作为时钟同步服务器跟所有UWB定位基站之间进行周期时钟同步，保证该UWB定位***中所有UWB定位基站之间时钟同步的计算机服务器；该UWB定位服务器能从UWB定位标签获取其计算得到的定位结果；该UWB定位服务器由一个时钟同步服务端模块、一个或多个通信接口模块以及一个电源管理模块组成。
5.如权利要求4所述的定位***，其特征在于，所述UWB定位服务器还包括一个基于下行TDOA定位算法对应定位数据进行定位计算的定位数据处理模块，该UWB定位服务器从UWB定位标签获取到下行TDOA定位算法对应定位数据，并按照下行TDOA定位算法来计算UWB定位标签的位置并输出该定位结果。
6.如权利要求5所述的定位***，其特征在于，所述定位数据处理模块与其中一个UWB定位基站集成作为该UWB定位***的UWB定位服务主基站，用来完成该UWB定位***中UWB定位标签计算的定位结果收集功能以及时钟同步服务端功能。
7.一种如权利要求1所述异频部署的UWB定位***的实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：在需要进行室内定位的场所内按照六步法部署异频UWB定位基站和UWB定位服务器，在部署过程中选取支持不同频段的UWB定位基站，并基于不同频段在空间上进行间隔部署；
在部署六步法的网络调试环节确保所有UWB定位基站和UWB定位服务器之间是时钟同步状态；在软件调试环节确认所有UWB定位基站上的配置满足下行TDOA定位算法中同步发送定位广播消息的要求；
步骤2：支持多个频段的UWB定位标签同时接收其附近工作在不同频段上的UWB定位基站发送的定位广播消息，UWB定位标签或UWB定位服务器在收集到的基于下行TDOA定位算法所需定位数据基础上完成该UWB定位标签位置定位并输出其位置定位结果；
步骤3：UWB定位标签或UWB定位服务器输出其定位结果后，将定位结果进行本地保存，并结合具体应用场景来使用；
步骤4：UWB定位标签或UWB定位服务器根据定位需求重复步骤2和步骤3的过程，直到UWB定位***关闭为止。
8.如权利要求7所述方法，其特征在于，所述步骤1中基于不同频段在空间上进行间隔部署包括UWB定位基站根据应用场景不同按照蜂窝模式将不同的UWB定位基站基于不同频段来间隔部署，或按照线型连续方格网络将不同的UWB定位基站基于不同频段来间隔部署。
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