一种导航定位系统的制作方法

1.本实用新型属于导航技术领域，具体涉及一种导航定位系统。


背景技术：

2.物联网(internet of things，iot)，顾名思义就是物物相连的互联网，是新一代信息技术的重要组成部分，物联网作为新兴的技术正快速进入各个行业，影响到社会的方方面面，特别是在视频监控领域。物联网的核心和基础仍然是互联网，为了实现视频监控信息交换和通信，需要在室内或室外架设物联网通信基站。
3.目前，在室外多采用自建或租用铁塔安装有线或无线通信基站，在室内如办公楼、写字楼、工厂车间等多采用吸顶安装有线或无线通信基站，但不论是室外还是室内，架设物联网通信基站都存在诸多问题，如通信基站的安装和取电问题，网络覆盖依赖运营商，偏远地区无法保证网络覆盖率；复杂环境下存在信号盲区或信号差的问题；公共网络私密性差，无法保证网络安全；布线繁琐，扩展性差，这些都是物联网技术急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种导航定位系统，能够解决现有物联网需要重新架设物联网基站的问题。
5.本实用新型采用以下技术方案：
6.一种导航定位系统，包括：云服务器，云服务器连接多个物联网接入设备，每个物联网接入设备连接多个uwb定位设备，uwb定位设备用于将设定范围内uwb标签设备的位置信息经物联网接入设备发送给云服务器；
7.物联网接入设备包括第一存储模块、位置比对模块和第一通信模块；第一存储模块用于存储uwb定位设备发送的位置数据；位置比对模块用于对接收的位置数据和设定阈值进行比对以确定实际位置信息；第一通信模块用于将实际位置信息发送给云服务器；
8.uwb定位设备包括采集模块、第二通信模块和第二存储模块；采集模块与 uwb标签设备连接，用于获取uwb标签设备的位置数据；第二通信模块与采集模块连接，用于将位置数据发送给物联网接入设备；第二存储模块与采集模块连接。
9.具体的，物联网接入设备还包括设备网关模块，云服务器通过无线的方式与 uwb定位设备进行通讯连接。
10.进一步的，设备网关模块安装在照明设备上。
11.进一步的，设备网关模块为wifi模块、蓝牙模块、zigbee模块和lora无线通信模块。
12.具体的，uwb定位设备安装在照明设备上。
13.具体的，导航定位系统还包括：终端设备，终端设备与云服务器连接，终端设备用于显示云服务器中存储的导航路径信息。
14.进一步的，终端设备包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑。
15.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
16.本实用新型一种导航定位系统，每个物联网接入设备与至少一个uwb定位设备连接，uwb定位设备设置在照明设备上，通过与每个uwb定位设备对应的物联网接入设备对位置数据进行存储和分析，实现了位置数据的分布式存储和分析，节约了占用的带宽，uwb定位设备将获取的位置信息发送至物联网接入设备，物联网接入设备用于分析位置数据得到路径导航信息，并将得到的路径导航信息发送给云服务器，云服务器对最终的位置数据和路径规划数据进行读取和保存，大大节省了服务器资源，降低了云服务器的运行压力，解决了目前底细停车场，或者其他gps，北斗系统无法达到的场所的定位的问题，结合灯具分布广泛的特性可以低成本的部署定位系统。系统本身既可以利用相应的专业的定位标签设备，也可以利用已有的支持uwb定位的手机，完成室内的高精度的定位，从而完成室内定位导航服务，增强生活的便利行。
17.进一步的，位置数据内容巨大，数据内容繁杂，实时性要求高，如果在云服务器直接进行存储分析，一方面会造成对于网络资源的大幅的占用与浪费，且传输过程中，可能导致位置数据的丢失，从而造成后续云服务器数据进一步分析的问题。所以在云服务器前部设置第一存储模块，位置比对模块和第一通信模块对位置数据进行存储，获取，分析及发送，通过对位置数据内容的分析与清洗，保证关键数据的安全，通过对数据进行压缩，减少数据从位置数据获取侧到云服务器的数据传输量，提高网络的传输效率；位置比对模块直接对位置数据进行存储，获取与分析，对数据内容进行分析与清洗，保证关键数据的安全，第一通信模块保证采集的位置数据可以相应的高效的传输模式进行传输。
18.进一步的，设备网关模块负责支持不同通讯方式的uwb定位设备连接到数据存储分析设备，以及云服务器；保证支持各种不同通讯方式的物联网设备接入本系统中，无需接入设备本身考虑与云服务器之间通讯与数据的兼容情况。
19.进一步的，网关设备搭载在照明设备上面，利用照明本身与工作密切相关的特性保证了系统本身的覆盖的全面性，方便了监控设备的迅速接入。由于本身的位置处于相对的高处可以最大程度的减少遮挡对通讯造成的影响。
20.进一步的，设备网关模块可以最大程度上的兼容各种不同的网络通讯协议，如移动通讯的4g，5g，6g协议，lora，nb-iot，蓝牙，wi-fi，uwb的通讯协，满足多种不同的协议的物联网设备的接入物联网络，可以及时的对位置数据进行存储和分析处理。
21.进一步的，uwb定位设备用于获取位置数据；并将位置数据发送给物联网接入设备；以及位置数据的暂存。
22.进一步的，控制模块可以对位置数据进行简单的分析，得到如位置信息标识、数据类型、时间戳、地点等分析数据；控制模块还可以对位置数据进行复杂的分析，得到如心率识别、速度检测等分析数据。
23.进一步的，终端设备与云服务器相连，完成不同场景的路径规划，实时获取 uwb标签设备的数据。
24.进一步的，终端设备还能够获取用户的导航指令，不必与终端之间传输大量的数据，只需要根据终端发送的导航指令传输相应的数据即可，减少了数据传输的数量，并保证终端快速获取所需要的数据。
25.进一步的，采用不同的终端设备，能够方便系统用户根据场景和自身的情况选择
合适的设备完成相应的动作。
26.综上所述，本实用新型解决了目前在室内，地下设施中gps北斗系统信号无法到达的地方的定位与导航问题。充分利用了在室内、地下设施中灯具分布广泛易于取电的特点，以及uwb技术定位精度高的特性。大幅减少重新搭建定位系统的成本。
27.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
28.图1为本实用新型监控系统结构图；
29.图2为本实用新型物联网接入设备结构图；
30.图3为本实用新型uwb标签设备结构图。
31.其中：1.云服务器；2.物联网接入设备；201.第一存储模块；202.位置比对模块；203.第一通信模块；3.uwb定位设备；301.采集模块；302.第二通信模块； 303.第二存储模块；304.控制模块；4.uwb标签设备。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.还应当理解，在本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
34.还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
35.在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
36.请参阅图1，本实用新型一种导航定位系统，包括云服务器1、与云服务器1 连接的至少一个物联网接入设备2以及至少一个uwb定位设备3；每个物联网接入设备2通过照明设备上设置的uwb定位设备3与至少一个uwb标签设备 4连接；uwb标签设备4用于获取位置数据，并将位置数据发送给uwb定位设备3，uwb定位设备3用于接收位置数据，并将位置数据发送给物联网接入设备2，物联网接入设备2用于分析接收到的位置数据，得到路径导航信息，并将位置数据和路径导航信息发送给云服务器1，云服务器1存储路径导航信息，实现导航定位。
37.鉴于照明设备广泛分布的特性，可优化物联网通信基站的分布，根据实际需求进
行任意扩展，降低构建物联网系统的建设成本并提供性能。同时，通过与每个uwb定位设备对应的物联网接入设备对位置数据进行存储和分析，实现了位置数据的分布式存储和分析，节约了占用的带宽；另外，云服务器对最终的位置数据和路径规划数据进行读取和保存，大大节省了服务器资源，降低了云服务器的运行压力。
38.请参阅图2，物联网接入设备2包括第一存储模块201、位置分析模块202 和第一通信模块203。其中，第一存储模块201用于存储uwb定位设备3发送的位置数据；位置分析模块202用于对位置数据进行分析，计算获取得到路径导航信息；第一通信模块203用于将路径导航信息发送给云服务器1。
39.第一通信模块203用于将位置信息或者路径导航信息发送给云服务器。物联网接入设备可以选择将导航信息发送给云服务器，也可以只将位置信息发送给云服务器。
40.设备网关模块用于云服务器以及uwb定位设备之间进行通信，云服务器通过有线/无线的方式与uwb定位设备进行通讯。
41.设备网关模块搭建在照明设备上。
42.物联网接入设备2还包括：设备网关模块，设备网关模块用于云服务器1与 uwb定位设备3之间的通信，云服务器1可以以无线或者有线的方式与uwb 定位设备3进行通讯，设备网关模块可支持多种无线通信协议，如wifi、蓝牙、 zigbee、lora等，设备网关模块搭建在照明设备上。
43.设备网关模块以无线/有线的方式与云服务器进行通讯。
44.设备网关模块以无线/有线的方式与uwb定位设备3进行通讯。
45.请参阅图3，uwb定位设备3包括采集模块301、第二通信模块302和第二存储模块303；其中，采集模块301通过uwb通讯的方式获取uwb标签设备4 的距离计算用数据；第二通信模块302用于将uwb标签设备4的位置数据发送给物联网接入设备2；第二存储模块303用于距离计算数据的暂存。
46.uwb定位设备3还包括控制模块304，控制模块304用于完成距离信息的计算。
47.基本的测距流程如下：
48.1.uwb标签设备4通过uwb通信技术接受来自基站测距的信息包，或者相应的管理数据包；
49.2.根据包信息计算距离信息，并将信息存储到第二存储模块303；
50.3.uwb标签设备4的通信模块发送反馈信息给基站，如果基站认为该信息不需要回复，则选择不发送反馈信息包给基站。
51.在本发明公开的一个实施例中，导航定位系统还包括：终端设备，终端设备与接入物联网设备和云服务器1连接，终端设备用于显示云服务器1中存储的位置信息，位置信息中均包含路径规划的标识。在本公开实施例中，终端设备包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、pc等。
52.终端设备也可以不显示导航信息(如定位卡片)，当终端不显示导航信息的时候，客户只可以在服务器端查询或者物联网接入设备处定位卡片的位置信息。
53.当用户需要实时查看定位信息时，终端设备获取用户的导航指令，并将导航指令发送给云服务器1，请求获取自身的位置信息；云服务器1定位请求中包含的设备信息，综合从物联网接入设备2中实时上报/获取的位置信息，计算完成最终的规划路径信息与设备的
位置信息的相应数据，并推送给终端设备，终端设备跟据所获取的位置信息进行相应的显示。
54.当然，终端设备也可以与所在位置的物联网接入设备2连接，当用户无法连接网络进行实时定位的时，终端设备获取用户的导航指令，根据导航指令从物联网接入设备2中获取位置信息，并显示对应的导航路径规划，其中，导航指令中包括路径规划的标识。
55.无论是终端设备与云服务器连接，还是与物联网接入设备连接，用户都可以从位置信息中的时间、地点、路径规划标识、心率检测、速度检测等要素对位置数据进行检索需要定位的导航信息，大大降低了检索时间和复杂程度，使用户可以迅速地查找到合适的导航路径。
56.云服务器1包含公有云、私有云和混合云三种方式中的任一种。
57.公有云通过internet使用，可在当今整个开放的公有网络中提供服务，公有云作为一个支撑平台，能够整合上游的服务(如增值业务，广告)提供者和下游最终用户，打造新的价值链和生态系统。它使客户能够访问和共享基本的计算机基础设施，其中包括硬件、存储和带宽等资源。
58.私有云(private clouds)是为一个客户单独使用而构建的，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制；拥有基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式。私有云部署在企业数据中心的防火墙内，或部署在一个安全的主机托管场所。
59.混合云的一部分云服务使用共有的云服务器，另一部分的服务使用私有云服务器，企业的核心业务的数据部署于企业自身的私有云服务器上，将供社会使用的数据的调查，查询，和非核心数据的存储处理，放到公有云服务器上。
60.整个导航定位系统的拓扑网络包括两层网络：设备接入网络层和通讯主干网络层。
61.其中，设备接入网络层用于接入各种接入设备，该层网络由许多的小型无线局域网组成，多采用wifi、蓝牙、zigbee、lora等无线通信技术；通讯主干网络层用于联结设备接入网络层的各个独立的小型无线局域网，最终实现所有设备的互联互通；通讯主干网络层的数据通过一个网关设备以无线(wifi、lte等)或有线(以太网、光纤等)的方式将数据送到云服务器1，通过云服务器1，用户可以通过远程的方式实现定位及导航路径规划。
62.根据上述描述的基于物联网的导航定位系统，将导航系统应用与停车场的场景1中，具体如下：
63.1.当汽车驶入停车场时，获取一个标签设备，同时使用手机设备接入停车场的物联网接入设备(如使用wifi接入)，连接停车场的云服务器；
64.2.汽车驶入停车场，标签设备与基站设备进行定位通讯，定位基站把相应标签设备的距离信息传送到物联网接入设备，物联网接入设备存储相应的位置信息，并上传到云服务器；
65.3.手机连接物联网接入设备，登录导航系统的web页面，提交相应的导航申请，web页面从物联网接入设备获取标签设备的位置信息，路线导航信息，并显示到web页面；
66.4.由于标签设备与基站之间持续刷新通信计算相应的距离信息，云服务器与物联网计入设备同步计算标签设备的位置信息与导航信息，从而保证web页面上导航信息的准确，辅助司机完成在地下停车场中的定位导航过程。
67.如果客户没有相应的导航数据设备，则只能到云服务器端或者物联网接入设备处查询到自身的轨迹信息。
68.导航系统应用与停车场的场景2如下：
69.1.当汽车驶入停车场后，使用手机作为标签设备(手机设备带有uwb芯片)，同时使用手机设备接入到到停车场的物联网接入设备(如使用wifi接入)；
70.2.打开手机自身的uwb服务，登录导航系统的web页面，提交相应的导航申请，web页面从物联网接入设备获取手机的位置信息，路线导航信息，并显示到 web页面；
71.3.由于手机与基站之间持续刷新通信计算相应的距离信息，云服务器与物联网计入设备同步计算手机的位置信息与导航信息，从而保证web页面上导航信息的准确，辅助司机完成在地下停车场中的定位导航过程。
72.如果客户没有相应的导航数据设备，则只能到云服务器端或者物联网接入设备处查询到自身的轨迹信息。
73.本实用新型解决了目前底细停车场，或者其他gps，北斗系统无法达到的场所的定位的问题，结合灯具分布广泛的特性可以低成本的部署定位系统。系统本身既可以利用相应的专业的定位标签设备，也可以利用已有的支持uwb定位的手机，完成室内的高精度的定位，从而完成室内定位导航服务，增强生活的便利行。
74.综上所述，本实用新型一种导航定位系统，包括云服务器、与云服务器连接的至少一个物联网接入设备，每个物联网接入设备与至少一个uwb定位设备连接，每个物联网接入设备搭载在照明设备上，通过照明设备上的uwb定位设备与 uwb标签设备连接；uwb定位设备用于获取uwb标签设备的位置数据，并将位置数据发送给物联网接入设备，物联网接入设备用于分析位置数据，将得到的路径导航信息发送给云服务器，云服务器存储路径导航信息。通过将物联网通讯基站搭建在室内或者室外的照明设备上，利用照明设备的常带电特性和高处悬挂的特点，解决物联网通信基站的安装和取电问题；同时，自建局域网，形成自有网络的拓扑设计，能够不受到外界环境的干扰影响，为网络安全提供了可靠的保障；另外，鉴于照明设备广泛分布的特性，可优化物联网通信基站的分布，根据实际需求进行任意扩展，降低构建物联网系统的建设成本并提供性能。同时，通过与每个uwb定位设备对应的物联网接入设备对位置数据进行存储和分析，实现了位置数据的分布式存储和分析，节约了占用的带宽；另外，云服务器对路径导航信息进行读取和保存，大大节省了服务器资源，降低了云服务器的运行压力。
75.以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。