CN213847024U - 一种基于uwb技术的精准三维定位设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于UWB技术的精准三维定位设备，包括UWB主机、定位***和显示模块，UWB主机的输入端与定位***连接，UWB主机的输出端与显示模块连接；所述定位***包括有三维坐标系构建模块和三维坐标定位模块，三维坐标系构建模块和三维坐标定位模块相连接；所述三维坐标定位模块包括有定位点距离测量单元、定位点角度测量单元和定位点坐标计算单元。本实用新型利用三维坐标系构建模块构建三维指教坐标系，并通过定位点距离测量单元用于测量定位点与参照远点o之间的距离l，定位点角度测量单元用于测量距离l与x轴、y轴、z轴之间的角度，定位点坐标计算单元用于根据距离l和各个角度计算定位点的坐标值，对定位点进行精确定位。
Description
技术领域
本实用新型涉及UWB技术领域，具体是一种基于UWB技术的精准三维定位设备。
背景技术
UWB是一种无载通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传编数据，相较于传统的窄频带***的无线湾通方式，UWB有本质的区别。UWB定位过程中，先确定一个参照标签的具***置，然后，通过网周安装好的接收器得出目标携带的UWB标签相对于参照标签的位置信息，最终传远给主机，有人称它为无线电领域的一次革命性进展，认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。
因此，针对以上现状，迫切需要开发一种基于UWB技术的精准三维定位设备，以克服当前实际应用中的不足。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于UWB技术的精准三维定位设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于UWB技术的精准三维定位设备，包括UWB主机、定位***和显示模块，UWB主机的输入端与定位***连接，UWB主机的输出端与显示模块连接；
所述定位***包括有三维坐标系构建模块和三维坐标定位模块，三维坐标系构建模块和三维坐标定位模块相连接；
所述三维坐标定位模块包括有定位点距离测量单元、定位点角度测量单元和定位点坐标计算单元，定位点距离测量单元、定位点角度测量单元和定位点坐标计算单元依次连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述UWB主机包括有UWB信号发射器、UWB信号接收器、信号处理器和信号收发器，UWB信号发射器和UWB信号接收器相连接，UWB信号接收器和信号处理器相连接，UWB信号发射器、UWB信号接收器、信号处理器均与信号收发器相连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述UWB主机还包括有存储单元和电源模块，存储单元与信号收发器连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述三维坐标系构建模块包括有UWB基站摆放单元、坐标轴定义单元和坐标系构建单元，UWB基站摆放单元包括由若干沿横轴摆放UWB基站排列而成的基站列A、由若干沿竖轴摆放的UWB基站排列而成的基站列B、由若干沿纵轴摆放的UWB基站排列而成的基站列C，基站列A、基站列B和基站列C两两正交，基站列A 为x轴、基站列B为y轴、基站列C为z轴，基站列A、基站列B和基站列C的交点为参照原点o。
作为本实用新型进一步的方案：所述UWB主机还连接有移动控制终端，移动控制终端与UWB主机无线连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述UWB主机还连接有运动轨迹预估模块，运动轨迹预估模块包括有依次连接的运动距离记录单元、时间记录单元、加速度计算单元和运动轨迹预估单元。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型利用三维坐标系构建模块构建三维指教坐标系，并通过定位点距离测量单元用于测量定位点与参照远点o之间的距离 l，定位点角度测量单元用于测量距离l与x轴、y轴、z轴之间的角度，定位点坐标计算单元用于根据距离l和各个角度计算定位点的坐标值，对定位点进行精确定位。
附图说明
图1为基于UWB技术的精准三维定位设备的结构框图。
图2为基于UWB技术的精准三维定位设备中UWB主机的结构框图。
图3为基于UWB技术的精准三维定位设备中三维坐标系构建模块的结构框图。
图4为基于UWB技术的精准三维定位设备中三维坐标定位模块的结构框图。
图5为基于UWB技术的精准三维定位设备中运动轨迹预估模块的结构框图。
图中：1-UWB主机、11-UWB信号发射器、12-UWB信号接收器、13-信号处理器、14-信号收发器、15-存储单元、16-电源模块、2-三维坐标系构建模块、21-UWB基站摆放单元、22-坐标轴定义单元、23-坐标系构建单元、3-三维坐标定位模块、31-定位点距离测量单元、32-定位点角度测量单元、33-定位点坐标计算单元、4-运动轨迹预估模块、41-运动距离记录单元、42-时间记录单元、43-加速度计算单元、44-运动轨迹预估单元、5-显示模块、6-移动控制终端。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
实施例1
请参阅图1-4，本实用新型实施例中，一种基于UWB技术的精准三维定位设备，包括UWB主机1、定位***和显示模块5，UWB主机1的输入端与定位***连接，UWB主机1的输出端与显示模块5连接，UWB主机1通过定位***对定位点进行坐标定位，并通过显示模块5进行坐标显示；
所述UWB主机1包括有UWB信号发射器11、UWB信号接收器12、信号处理器13和信号收发器14，UWB信号发射器11和UWB信号接收器12相连接，UWB信号接收器12和信号处理器13相连接，UWB信号发射器11、UWB信号接收器12、信号处理器13均与信号收发器14相连接；
具体的，本实施例中，所述UWB主机1还包括有存储单元15和电源模块16，存储单元15与信号收发器14连接；
所述定位***包括有三维坐标系构建模块2和三维坐标定位模块3，三维坐标系构建模块2和三维坐标定位模块3相连接，三维坐标系构建模块2用于在空间中构建三维直角坐标系和指定参照点，三维坐标定位模块3用于测量定位点位置并根据已构建的三维直角坐标系得出定位点坐标，对定位点进行定位；
具体的，本实施例中，所述三维坐标系构建模块2包括有UWB基站摆放单元21、坐标轴定义单元22和坐标系构建单元23，UWB基站摆放单元21包括由若干沿横轴摆放UWB基站排列而成的基站列A、由若干沿竖轴摆放的UWB基站排列而成的基站列B、由若干沿纵轴摆放的UWB基站排列而成的基站列C，基站列A、基站列B和基站列C两两正交；所述坐标轴定义单元22定义基站列A为x轴、基站列B为y轴、基站列C为z轴，并将基站列A、基站列B和基站列C的交点定义为参照原点o，所述坐标系构建单元23以x轴、y 轴、z轴和原点o为基础构建三维指教坐标系；
进一步的，本实施例中，所述三维坐标定位模块3包括有定位点距离测量单元31、定位点角度测量单元32和定位点坐标计算单元33，定位点距离测量单元31、定位点角度测量单元32和定位点坐标计算单元33依次连接；
所述定位点距离测量单元31用于测量定位点与参照远点o之间的距离l，定位点角度测量单元32用于测量距离l与x轴、y轴、z轴之间的角度，定位点坐标计算单元33用于根据距离l和各个角度计算定位点的坐标值，对定位点进行精确定位；
具体的，本实施例中，所述UWB主机1还连接有移动控制终端6，移动控制终端6与UWB主机1无线连接，移动控制终端6用于远程控制UWB主机1，并实时掌握定位点的位置信息。
实施例2
请参阅图1-4，本实用新型实施例中，一种基于UWB技术的精准三维定位设备，包括UWB主机1、定位***和显示模块5，UWB主机1的输入端与定位***连接，UWB主机1的输出端与显示模块5连接，UWB主机1通过定位***对定位点进行坐标定位，并通过显示模块5进行坐标显示；
所述UWB主机1包括有UWB信号发射器11、UWB信号接收器12、信号处理器13和信号收发器14，UWB信号发射器11和UWB信号接收器12相连接，UWB信号接收器12和信号处理器13相连接，UWB信号发射器11、UWB信号接收器12、信号处理器13均与信号收发器14相连接；
具体的，本实施例中，所述UWB主机1还包括有存储单元15和电源模块16，存储单元15与信号收发器14连接；
所述定位***包括有三维坐标系构建模块2和三维坐标定位模块3，三维坐标系构建模块2和三维坐标定位模块3相连接，三维坐标系构建模块2用于在空间中构建三维直角坐标系和指定参照点，三维坐标定位模块3用于测量定位点位置并根据已构建的三维直角坐标系得出定位点坐标，对定位点进行定位；
具体的，本实施例中，所述三维坐标系构建模块2包括有UWB基站摆放单元21、坐标轴定义单元22和坐标系构建单元23，UWB基站摆放单元21包括由若干沿横轴摆放UWB基站排列而成的基站列A、由若干沿竖轴摆放的UWB基站排列而成的基站列B、由若干沿纵轴摆放的UWB基站排列而成的基站列C，基站列A、基站列B和基站列C两两正交；所述坐标轴定义单元22定义基站列A为x轴、基站列B为y轴、基站列C为z轴，并将基站列A、基站列B和基站列C的交点定义为参照原点o，所述坐标系构建单元23以x轴、y 轴、z轴和原点o为基础构建三维指教坐标系；
进一步的，本实施例中，所述三维坐标定位模块3包括有定位点距离测量单元31、定位点角度测量单元32和定位点坐标计算单元33，定位点距离测量单元31、定位点角度测量单元32和定位点坐标计算单元33依次连接；
所述定位点距离测量单元31用于测量定位点与参照远点o之间的距离l，定位点角度测量单元32用于测量距离l与x轴、y轴、z轴之间的角度，定位点坐标计算单元33用于根据距离l和各个角度计算定位点的坐标值，对定位点进行精确定位；
具体的，本实施例中，所述UWB主机1还连接有移动控制终端6，移动控制终端6与UWB主机1无线连接，移动控制终端6用于远程控制UWB主机1，并实时掌握定位点的位置信息。
请参阅图5，本实施例与实施例1的不同之处在于：
所述UWB主机1还连接有运动轨迹预估模块4，运动轨迹预估模块4包括有依次连接的运动距离记录单元41、时间记录单元42、加速度计算单元43和运动轨迹预估单元44；
所述运动距离记录单元41和时间记录单元42用于记录定位点在一定时间内的运动距离，并通过加速度计算单元43计算定位点的加速度，以此通过运动轨迹预估单元44预判定位点的运动轨迹，为定位点的精确定位提供导向。
以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。
Claims (6)
1.一种基于UWB技术的精准三维定位设备，其特征在于，包括UWB主机(1)、定位***和显示模块(5)，UWB主机(1)的输入端与定位***连接，UWB主机(1)的输出端与显示模块(5)连接；
所述定位***包括有三维坐标系构建模块(2)和三维坐标定位模块(3)，三维坐标系构建模块(2)和三维坐标定位模块(3)相连接；
所述三维坐标定位模块(3)包括有定位点距离测量单元(31)、定位点角度测量单元(32)和定位点坐标计算单元(33)，定位点距离测量单元(31)、定位点角度测量单元(32)和定位点坐标计算单元(33)依次连接。
2.根据权利要求1所述的基于UWB技术的精准三维定位设备，其特征在于，所述UWB主机(1)包括有UWB信号发射器(11)、UWB信号接收器(12)、信号处理器(13)和信号收发器(14)，UWB信号发射器(11)和UWB信号接收器(12)相连接，UWB信号接收器(12)和信号处理器(13)相连接，UWB信号发射器(11)、UWB信号接收器(12)、信号处理器(13)均与信号收发器(14)相连接。
3.根据权利要求2所述的基于UWB技术的精准三维定位设备，其特征在于，所述UWB主机(1)还包括有存储单元(15)和电源模块(16)，存储单元(15)与信号收发器(14)连接。
4.根据权利要求3所述的基于UWB技术的精准三维定位设备，其特征在于，所述三维坐标系构建模块(2)包括有UWB基站摆放单元(21)、坐标轴定义单元(22)和坐标系构建单元(23)，UWB基站摆放单元(21)包括由若干沿横轴摆放UWB基站排列而成的基站列A、由若干沿竖轴摆放的UWB基站排列而成的基站列B、由若干沿纵轴摆放的UWB基站排列而成的基站列C，基站列A、基站列B和基站列C两两正交，基站列A为x轴、基站列B为y轴、基站列C为z轴，基站列A、基站列B和基站列C的交点为参照原点o。
5.根据权利要求1所述的基于UWB技术的精准三维定位设备，其特征在于，所述UWB主机(1)还连接有移动控制终端(6)，移动控制终端(6)与UWB主机(1)无线连接。
6.根据权利要求1-5任一所述的基于UWB技术的精准三维定位设备，其特征在于，所述UWB主机(1)还连接有运动轨迹预估模块(4)，运动轨迹预估模块(4)包括有依次连接的运动距离记录单元(41)、时间记录单元(42)、加速度计算单元(43)和运动轨迹预估单元(44)。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114430524A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-03 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 一种超宽带基站的标定方法、装置及电子设备 |
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2020
- 2020-09-27 CN CN202022155654.5U patent/CN213847024U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
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| CN114430524B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-09-01 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 一种超宽带基站的标定方法、装置及电子设备 |
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