一种基于uwb的室内定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及无线室内定位领域，尤其涉及一种基于UWB的室内定位系统。
【背景技术】
[0002]室外定位技术，如全球定位系统(GPS)和北斗已成功应用于各个领域，包括室外营救，车载导航，物流运输，是目前室外定位中最为成功的一种技术，但值得注意的是，由于GPS信号或者北斗信号无法有效穿透建筑物的墙壁等障碍物，这样会导致室外定位误差增大。GPS或者北斗的定位精度在几十米范围内，能够满足室外定位的要求。但是对于室内定位而言，精度必须精确到几十厘米才能够满足需要，而室内定位技术必须结合无线传感网络，传感器技术，信号处理技术等众多交叉领域。
[0003]针对于室内外的无线定位技术多种多样，比如红外线、蓝牙、Zigbee、Wi_F1、RFID、超宽带UWB等。这些技术都分别适用于不用的环境也都有各自的优势与不足。
[0004]红外线室内定位技术，如最早的室内定位系统ActiveBadget，由于红外线自身的穿透力不强和环境中直射光线引起的散射，导致定位效果并不理想。
[0005]超声波的主要优点是传播距离远、方向性强。但是超声波的定位功能往往不如红外线技术，需要结合反射式方法(三角定位)来实现精确地定位。
[0006]蓝牙技术的最主要优点是功耗较低、对人体危害小，而且应用简单、容易实现，体积较小，方便集成在PDA、PC和手机中，所以易于推广。但是蓝牙的造价比较高，稳定性容易受环境影响。
[0007]RFID技术具有非接触识别、非可视性、高速阅读、NLOS等优点。该技术的最大缺点是工作的距离比较近，不利于与其他系统进行联合工作。
[0008]UWB技术以它自身的诸多优势崭露头角，并逐渐成为未来无线定位技术的研究热点。它的优点有:较低的功耗、很高的安全性、良好的抗多径效果、很低的系统复杂度以及能够精确提供定位精度等。更适合于作为士兵协同对抗这种对定位要求很高的室内环境使用。
【发明内容】
[0009]本实用新型所解决的技术问题在于提供一种基于UWB的室内定位系统和定位方法，利用UWB技术实现目标用户在室内环境中的动态精确定位。
[0010]本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0011]—种基于UWB的室内定位系统，包括:若干个固定设置在室内的定位锚节点；设置于每个目标用户上的移动标签;固定设置在室内且用于实现各定位锚节点之间时间同步的同步器；以及，设置有无线访问节点的服务器;其中，所述移动标签和定位锚节点之间基于UWB进行数据传输，同步器与各定位锚节点之间进行校时通信，各定位锚节点通过无线访问节点与服务器进行数据传输。
[0012]进一步的，本实用新型的基于UWB的室内定位系统，所述定位锚节点包括第一CPU、UWB无线接收器、第一W1-Fi模块、第一LED指示灯和第一精确时钟；其中，所述UWB无线接收器、第一 W1-Fi模块、第一 LED指示灯和第一精确时钟均与第一 CPU相连接。
[0013]进一步的，本实用新型的基于UWB的室内定位系统，所述移动标签包括第二CPU、UWB发射芯片、运动传感器、第二 LED指示灯和事件触发按钮;其中，所述UWB发射芯片、运动传感器、第二 LED指示灯和事件触发按钮均与第二 CPU相连接。
[0014]进一步的，本实用新型的基于UWB的室内定位系统，所述同步器包括无线通信模块、第三CPU、第三LED指示灯、第二精确时钟和备用UWB无线接收器;其中，所述无线通信模块、第三LED指示灯、第二精确时钟和备用UWB无线接收器均与第三CPU相连接。
[0015]进一步的，本实用新型的基于UWB的室内定位系统，其特征在于，所述无线通信模块采用W1-Fi功能模块。
[0016]进一步的，本实用新型的基于UWB的室内定位系统，其特征在于，所述定位锚节点的数量为4。
[0017]本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
[0018]1.本实用新型的室内定位系统安全性高，抗多径效果良好，系统复杂度低，易于操作；
[0019]2.本实用新型的室内定位系统功耗低，约为ImW?30mW;
[°02°] 3.本实用新型的室内定位系统定位精度高，达到5cm?50cm;
[0021]4.本实用新型的室内定位系统可应用在士兵协同对抗领域中，采用UWB或者W1-Fi通信，无需布线，节约人力物力和空间，提高应用效率。
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型的基于UWB的室内定位系统的框架图。
[0023]图2是本实用新型的定位锚节点的结构图。
[0024]图3是本实用新型的移动标签的结构图。
[0025]图4是本实用新型的同步器的结构图。
[0026]图5是本实用新型的基于UWB的室内定位系统的定位流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明，本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0028]以下以本实用新型应用在士兵协同对抗领域中为例进一步介绍其实施方案。
[0029]如图1所示，本实用新型的一种基于UWB的室内定位系统，包括:固定在特定环境中的定位锚节点，放在士兵身上的移动标签，使定位锚节点实现同步的同步器。在获取定位锚节点和移动标签发送的数据后，通过UWB或者W1-Fi通信协议进行解析得到可被理解的数据;然后对解析后的数据进行提取并进行预处理；由预处理所得的数据通过现有的定位算法和滤波算法得到士兵的位置;最后将计算结果通过软件或者手机展示出来。
[0030]如图2所示，本实用新型的定位锚节点包括第一CPU、UWB无线接收器、第一 W1-Fi模块、第一 LED指示灯和第一精确时钟，所述UWB无线接收器、第一 W1-Fi模块、第一 LED指示灯和第一精确时钟均与第一 CPU相连接。定位锚节点是一种高精度的定位信号测量设备，能可靠地检测低功率的超宽带脉冲，此脉冲信号时由移动标签周期性的发出，同时可以检测出直线路径和折线路径的信号差异并加以区分。锚节点配有优质的天线阵列，锚节点可以在事先规定好x，y，z轴方向的情况下测量并显示出各个锚节点的绝对坐标位置。锚节点的硬件组成除了具有无线通信功能的低功耗CPU和UWB无线接收器之外，还需要配有W1-Fi模块以及LED指示灯。其中，W1-Fi模块用于同步器和各个锚节点之间数据传输以及将各个锚节点数据打包上传到上位机进行处理。
[0031]如图3所示，本实用新型的移动标签包括第二 CPU、UWB发射芯片、运动传感器、第二LED指示灯和事件触发按钮，所述UWB发射芯片、运动传感器、第二 LED指示灯和事件触发按钮均与第二 CPU相连接。士兵佩戴的移动标签是一种小型设备，可获取精度达15cm的三维动态定位信息。电路板上的主要器件包含以下几部分:具有超低功耗CPU、UWB信号发射芯片、一个LED指示灯、一个运动传感器、一个事件触发按钮。具有无线通信功能的超低功耗的CPU可以使移动标签在发