[发明专利]面向5G的融合UWB的一体化定位系统及定位方法

权利要求书

1.一种面向5G的融合UWB的一体化定位系统，其特征在于，该面向5G的融合UWB的一体化定位系统的架构包括数据采集层、融合位置估计层、数据传输层和用户应用层，所述数据采集层完成5G信号及UWB信号的采集，并将采集到的5G信号及UWB信号传输给所述融合位置估计层；所述融合位置估计层通过融合定位算法进行位置判断，获得位置信息；所述数据传输层利用5G网络将位置数据传输至用户应用层和应用终端或定位服务器中；所述用户应用层则基于得到的位置信息开展位置服务应用。

2.根据权利要求1所述的面向5G的融合UWB的一体化定位系统，其特征在于，所述数据采集层包括5G基站和UWB单基站定位网元，所述UWB单基站定位网元包括UWB定位基站和UWB定位标签；所述UWB定位基站由UWB信号处理模块及阵列天线模块组成，所述UWB信号处理模块基于所述阵列天线接收到UWB信号的时差及相差信息计算得到相应的距离值及角度值，并通过定位算法计算得到所述UWB定位标签的位置信息。

3.根据权利要求2所述的面向5G的融合UWB的一体化定位系统，其特征在于，通过所述定位算法得到所述UWB定位标签的位置信息具体步骤为：设所述UWB信号处理模块基于所述阵列天线得到的距离值为d，角度值为θ，则利用下述公式：

即可得到UWB定位标签的位置信息(x,y)。

4.根据权利要求1所述的面向5G的融合UWB的一体化定位系统，其特征在于，所述融合位置估计层将5G定位系统和UWB定位系统融合，并通过融合定位算法进行位置判断，所述融合定位算法包括基于贝叶斯的融合定位方法或基于卡尔曼滤波的融合定位方法或带有反馈校正的融合定位方法。

5.根据权利要求1-4任一项所述的面向5G的融合UWB的一体化定位系统，其特征在于，所述用户应用层根据用户的位置信息开展多种服务应用，包括铁路隧道或矿井的安全监测领域基于位置信息的人员安全防护，或自然灾害救援领域基于位置信息的人员搜救，或现代物流领域基于位置信息的物品实时定位跟踪。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的面向5G的融合UWB的一体化定位的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)根据5G运营商室内网络的大规模部署融合UWB单基站定位网元；

(2)获取5G信号及UWB定位信号；

(3)根据步骤(2)获得的UWB定位信号为依据选取定位系统；

(4)将定位结果发放至5G网络，实现对外提供既有通信又有位置的一体化运营平台。

7.根据权利要求6所述的面向5G的融合UWB的一体化定位的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括以下步骤：

S31判断采集到的UWB定位信号中是否存在UWB信号，若存在，则传输至UWB单基站定位系统进行定位解算，获得定位结果并输出；

S32判断采集到的UWB定位信号中是否存在UWB信号，若不存在，则采用5G局部增强定位系统进行解算，获得定位结果并输出。

8.根据权利要求7所述的面向5G的融合UWB的一体化定位的方法，其特征在于，所述步骤S31中UWB单基站定位系统进行定位解算的具体步骤为：UWB信号处理模块根据阵列天线接收到UWB信号的时差及相差信息计算得到相应的距离值及角度值，并通过定位算法计算得到UWB定位标签的位置信息，最后输出定位结果。

9.根据权利要求7所述的面向5G的融合UWB的一体化定位的方法，其特征在于，所述步骤S32中5G局部增强系统对定位辅助参考信号(PRS)及CellID进行了增强，同时利用5G大规模天线技术和高分辨率波束，获得更精确的角度信息。