[发明专利]超宽带室内定位方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及超宽带与定位技术领域，特别是涉及超宽带室内定位方法与系 统。

背景技术

随着信息技术的发展，基于位置的服务正在生活变得越来越重要。室外有 车辆、船舶和建筑物等的定位需求，室内也有各种机器人、仪器设备和仓储货 物等的定位需求，这些都极大的促进了定位技术的发展。定位技术分为室外定 位技术和室内定位技术。室外定位技术中应用最广泛的是GPS，定位精度达到 5-20m，但卫星信号不能穿透水泥墙壁，导致GPS在室内定位中的精度很差， 因此必须开发新的技术来用于室内定位。

常用的室内定位技术有WIFI技术、ZigBee技术、RFID(RadioFrequency IDentification，射频识别)技术以及超宽带技术等。其中，WIFI技术和ZigBee 技术的定位精度较低，一般为3-20m，对于室内定位而言，这样的精度太低，不 实用。另外，WIFI定位还很容易受到环境中其他WIFI信号的干扰，进一步影 响精度。RFID技术的定位精度可以达到1-2m，但是要求标签的密度必须足够大， 铺设系统和管理都很麻烦，而且成本高。而超宽带技术的定位精度可以达到厘 米级，定位精度高，抗干扰能力强，并且不需布设大量节点，从而成为室内定 位的热门技术。

已有的超宽带室内定位系统一般采用估计信号到达时间的方式来完成测 距，进一步计算出目标的坐标。因此，二维的平面定位系统至少需要三个固定 锚节点才能完成定位，三维的空间定位系统至少需要四个固定锚节点才能实现， 这样，从二维定位到三维定位需要增加一个节点，这增加了系统的成本的复杂 度。另外，由于各个节点间是独立的，因此在时间上是不同步的，即异步的， 这给估计信号到达时间带来了麻烦，若采用数据线将各锚节点连接起来实现同 步，则会增加系统的复杂度和成本。并且，不同的节点，晶振的频率也有偏差， 这也会降低估计信号到达时间的准确度，从而降低定位精度。

发明内容

基于此，有必要针对一般宽带室内定位方法复杂且精度低的问题，提供一 种简单且定位精度高的超宽带室内定位方法与系统。

一种超宽带室内定位方法，包括步骤：

确定目标节点和至少三个锚节点，其中，目标节点固定于待定位目标，至 少三个锚节点不共线固定于室内任意位置；

控制目标节点与每个锚节点至少进行两次回程通信，并当目标节点和锚节 点收到信号时等待预设时间再发出信号，分别记录目标节点发出信号和接收到 信号的目标节点本地时间以及每个锚节点发出信号和接收到信号的锚节点本地 时间；

根据目标节点发出信号和接收到信号的目标节点本地时间以及每个锚节点 发出信号和接收到信号的锚节点本地时间，分别计算至少三个锚节点与目标节 点之间的距离，获得距离计算结果；

根据距离计算结果，确定目标节点位置。

一种超宽带室内定位系统，包括：

确定模块，用于确定目标节点和至少三个锚节点，其中，目标节点固定于 待定位目标，至少三个锚节点不共线固定于室内任意位置；

时间记录模块，用于控制目标节点与每个锚节点至少进行两次回程通信， 并当目标节点和锚节点收到信号时等待预设时间再发出信号，分别记录目标节 点发出信号和接收到信号的目标节点本地时间以及每个锚节点发出信号和接收 到信号的锚节点本地时间；

距离计算模块，用于根据目标节点发出信号和接收到信号的目标节点本地 时间以及每个锚节点发出信号和接收到信号的锚节点本地时间，分别计算至少 三个锚节点与目标节点之间的距离，获得距离计算结果；

位置确定模块，用于根据距离计算结果，确定目标节点位置。

本发明超宽带室内定位方法与系统，确定目标节点固定于待定位目标，至 少三个锚节点不共线固定于室内任意位置，分别记录目标节点发送信号至锚节 点的目标节点本地时间和锚节点反馈至目标节点的目标节点本地时间，并且在 至少两次信号发送过程采用间隔相同预设时间方式，巧妙的避开传统距离计算 过程中锚节点与目标节点间需要时间同步的问题，实现对信号传播时间的异步 测量，提高锚节点与目标节点之间距离计算的精度，进而实现对目标节点(待 定位目标)的准确定位。

附图说明

图1为本发明超宽带室内定位方法第一个实施例的流程示意图；