[发明专利]面向5G的融合UWB的一体化定位系统及定位方法

说明书

本发明提出了一种面向5G的融合UWB的一体化定位系统及方法，其中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，数据采集层完成5G信号及UWB信号的采集；融合位置估计层通过融合定位算法进行位置判断；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；用户应用层则基于得到的位置信息开展位置服务应用。融合UWB单基站定位技术利用单个UWB定位基站即可实现高精度的室内定位能力，精度可以达到厘米级，同时基于5G运营商室内网络的大规模部署的有利条件，降低了系统的规模及部署成本，提高稳定性及鲁棒性，同时解决定位精度和定位覆盖两个问题，实现一体化的通信和定位覆盖。

技术领域

本发明涉及监控技术领域，特别涉及一种面向5G的融合UWB的一体化定位系统及定位方法。

背景技术

基于全球卫星导航系统的定位技术已经广泛应用。然而，由于建筑物等对卫星定位信号的遮挡，导致室内定位精度无法满足其高精度定位要求。随着位置服务的兴起和广泛应用，用户对室内定位的精度提出了更高的要求，当前以室内定位为主要诉求点的定位技术，往往存在覆盖范围小、部署成本高等缺点。针对该问题，目前主要的方法是，将多个定位系统融合，能够有效克服各定位系统的特点，扩展适用范围，提高定位精度。然而，这种方法只是简单的将2种或3种定位系统叠加融合，解决定位精度或适用范围等某一方面的问题，缺少一种能够将多种定位技术融合在一起的，全面的、系统的、层次化的融合定位技术架构。

现有的3G/4G通信网设计原则、网络规划、信号的检测都只能满足通信需要，其中的很多原则都是和与定位需求是不一致的，本质上无法提供亚米级室内定位的能力。为了适应高精度室内定位的需求，美国联邦通讯委员会(FCC)、3GPP、IEEE等国际组织已将广域高精度室内定位确立为下一代移动通信技术的基础功能。IEEE 802.11成立了NGP(下一代定位)研究下一代高精度室内定位。中国IMT-2020(5G)推进组2015年2月发布的《5G概念白皮书》中把“移动互联网和物联网将成为5G发展的主要驱动力”作为5G系统需求基础，而高精度室内定位技术是未来移动互联网和物联网的重要核心业务之一。

超宽带(Ultra Wideband,UWB)技术是一种基于极窄脉冲的无线通信技术，采用纳秒级脉冲携带信息，时间分辨率极高，能够精确测距和精准定位，在室内高精度定位有了广泛的应用。现阶段基于UWB的定位系统大多采用到达时间(TOA)和到达时间差(TDOA)的定位方法，为了得到高精度的位置信息，系统需要至少3个或4个基站，并且依赖于这些基站布设的拓扑结构，同时，定位系统采用有线数据传输方式，这些都导致系统设备成本及布设成本的上升，使其应用受到一定限制。

智能化社会发展急需构建低成本、高精度的广域室内外定位服务系统。UWB技术由于其脉冲宽度仅为纳秒或亚纳秒级，在室内定位应用中定位精度能够达到厘米级，但通信距离较短和部署成本较高，使其应用受到一定限制，而以超密集组网、超低时延、大规模阵列天线等技术为代表的5G通信技术为解决这一问题提供了新的基础。

因此，有必要提供一种面向5G的融合UWB的一体化定位系统及定位方法，以5G通信网络为基础，充分利用5G异构定位架构，融合UWB单基站定位技术，为同时解决定位精度和定位覆盖两大核心问题提供了一种解决思路，实现一体化的通信和定位覆盖。

发明内容

本发明提出了一种面向5G的融合UWB的一体化定位系统，以5G通信网络为基础，充分利用5G异构定位架构，融合UWB单基站定位技术，为同时解决定位精度和定位覆盖两大核心问题提供了一种解决思路，实现一体化的通信和定位覆盖。