[发明专利]基于超宽带的被动式定位系统及定位方法

说明书

本发明涉及无线通信网络定位技术领域，具体涉及一种基于超宽带的被动式定位系统及定位方法，该定位系统包括三个以上的定位基站、超宽带定位器，所述的超宽带定位器包括天线、超宽带（UWB）接收机、高精度时钟、定位器数据处理单元、定位引擎；所述的定位基站包括基站编码ID生成单元、时间同步单元、数据处理单元、超宽带（UWB）收发机、高精度时钟和天线。本发明利用极窄脉冲超宽带信号和TDOA等定位技术相结合进行定位，实现了独立于外在通信网络的水平和垂直方向的高精度定位，解决了卫星、通信等信号较差的区域定位问题，能够广泛用于室内外工作环境，特别是信号中断的人防、救灾等应急现场，隧道等封闭环境。

技术领域

本发明涉及无线通信网络定位技术领域，具体涉及一种基于超宽带的被动式定位系统及定位方法。

背景技术

全球卫星定位系统广泛用于室外定位，但对于室内环境无法提供令人满足的定位精度。另外，人们对室内定位系统的需求也与日俱增，需要使用准确的室内定位信息，对可用空间和库存物资实现高效的管理，跟踪危险地带的救火人员等。因此，提高室内环境的定位精度、稳定度以及降低系统复杂性等，最终实现室内与室外的定位系统无缝对接成为未来研究与发展的趋势。

目前，室内定位系统依赖的技术主要有超声波、蓝牙等。超宽带(Ultra wide-band，UWB)技术拥有极宽电磁频谱，在穿透能力、精细分辨、精确测距、抗多径和抗干扰等方面具有独特的优势，其系统实现具有低复杂度、低功耗、低成本的潜力，成为室内定位最有前景的技术方案之一。目前美国、加拿大、英国等发达国家近年来投入了大量的人力和物力来对相关技术和产品进行研究和开发，但是针对超宽带与室内定位的结合，还有众多问题亟待深入研究和完善。本发明公开的基于超宽的被动式定位方法和系统利用极窄脉冲超宽带信号、TDOA定位方法和惯导技术等相结合进行定位，实现了独立于外在通信网络的水平和垂直方向的高精度定位，有高可靠性、高精度等特点，解决了卫星、通信等信号较差的区域定位问题，能够广泛用于室内外工作环境，特别是信号中断的人防、救灾等应急现场，隧道等封闭环境。

发明内容

综上所述，为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于超宽带的被动式定位系统及定位方法，解决了信号较差的区域定位问题，适用于环境恶劣封闭的环境。

一种基于超宽带的被动式定位系统，该定位系统包括三个以上的定位基站、超宽带定位器，所述的超宽带定位器包括天线、超宽带(UWB)接收机、高精度时钟、定位器数据处理单元、定位引擎；所述的定位基站包括基站编码ID生成单元、时间同步单元、数据处理单元、超宽带(UWB)收发机、高精度时钟和天线；

所述定位基站采用无线时钟同步技术统一校准时钟，并采用交错式等固定间隔的方式，向外部超宽带定位器发送包含基站编码ID信息和同步信息的广播信号；

所述超宽带定位器在其定位引擎中利用到达时间差定位方法解算其准确位置；

所述超宽带(UWB)收发机为通信系统的物理层，除了基本的通信作用外，结合高精度时钟，生成精准的超宽带信号的接收时间戳和发送时间戳；

所述高精度时钟为超宽带(UWB)收发机和超宽带(UWB)接收机提供精准时钟；

所述定位器数据处理单元驱动超宽带(UWB)接收机，提取广播信息中的基站编码ID和对应的接收时间，将其传给定位引擎；并获得定位引擎反馈的位置信息，对位置信息进行处理和整合，将位置信息输出；

所述定位引擎根据数据处理单元传过来的时间戳，计算出到达时间差，并采用到达时间差定位算法，解算超宽带定位器的位置信息，反馈给数据处理单元；

所述基站编码ID生成单元用于产生包含有基站编码ID信息，并通过广播信息向外广播；

所述时间同步单元用于产生无线同步信息，并将无线同步信息发送给数据处理单元。