基于UWB和GPS技术的室外室内无缝对接定位系统的制作方法

本发明属于导航定位技术领域，具体涉及到一种基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统。

背景技术：

随着定位技术在应用范围的不断扩大，新兴应用对定位的需求已不局限于单纯的室外场景，在室内定位、多种环境下的混合定位等方面也提出了新的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种集室内定位功能以及室外定位功能于一体且可自由切换工作模式的基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统。

本发明是这样实现的：基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统，包括定位标签以及多个覆盖室内区域的uwb基站，所述定位标签包括有控制器、用于室外定位的gps定位模块、用于室内定位的uwb定位模块以及为各部件供电的电源模块，所述gps定位模块、所述uwb模块、所述电源模块均与所述控制器电连接；

其中，当所述定位标签位于室内区域时，所述控制器控制所述uwb定位模块工作，所述uwb定位模块发射脉冲无线电，多个所述uwb基站接收该脉冲无线电并发射反馈信号，所述uwb定位模块接收该反馈信号，并且由所述控制器分析计算得到室内定位坐标信息；

当所述定位标签处于室外区域时，所述控制器控制所述uwb定位模块停止工作，且控制所述gps定位模块工作，所述gps定位模块接收gps卫星导航系统发射的信号，并且由所述控制器分析计算得到室外定位坐标信息。

作为本发明的一个优选方案，所述定位标签还包括用于显示所述室内定位坐标信号以及所述室外定位坐标信息的状态显示模块。

作为本发明的一个优选方案，所述uwb定位模块包括用于发射脉冲无线电的第一发送模块以及用于接收所述uwb基站发射的反馈信号的第一接收模块；所述uwb基站包括用于发送反馈信号的第二发送模块以及用于接收脉冲无线电的第二接收模块。

作为本发明的一个优选方案，所述控制器包括与所述uwb定位模块连接的用于分析计算并生成所述室内定位坐标信息的第一计算模块以及与所述gps定位模块连接的用于分析计算并生成所述室外定位坐标信息的第二计算模块。

作为本发明的一个优选方案，所述uwb基站的数量至少为3个。

作为本发明的一个优选方案，任意3个uwb基站之间构成的三角形的最小夹角大于等于15°。

作为本发明的一个优选方案，所述定位标签还包括用于与外部通讯的无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述控制器电连接。

作为本发明的一个优选方案，所述控制器为arm控制器。

本发明提供的一种基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统，其中，当所述定位标签位于室内区域时，所述控制器控制所述uwb定位模块工作，所述uwb定位模块发射脉冲无线电，多个所述uwb基站接收该脉冲无线电并发射反馈信号，所述uwb定位模块接收该反馈信号，并且由所述控制器分析计算得到室内定位坐标信息；当所述定位标签处于室外时，所述控制器控制所述uwb定位模块停止工作，且控制所述gps定位模块工作，所述gps定位模块接收gps卫星导航系统发射的信号，并且由所述控制器分析计算得到室外定位坐标信息，进而本发明提供的基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统，可在室内定位以及室外定位之间无缝切换，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1是本发明实施例提供的基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统的模块示意图；

图2是本发明实施例提供的定位标签的模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例

请参阅图1、图2，基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统，包括定位标签1以及多个覆盖室内区域的uwb基站2(即uwb基站设于室内区域，且可覆盖室内区域，以用于接收定位标签发送的脉冲无线电)，定位标签1包括有控制器11、用于室外定位的gps定位模块12、用于室内定位的uwb定位模块13以及为各部件供电的电源模块14，电源模块14可以是锂电池等，gps定位模块12、uwb模块、电源模块14均与控制器11电连接；其中，具体的，控制器11可为arm控制器，例如armcortex-a50，arm处理器具有耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多三大特点。arm处理器被广泛应用于便携式通信产品、手持运算、多媒体和嵌入式解决方案等领域，已成为risc的标准。

其中，当定位标签1位于室内区域时，控制器11控制uwb定位模块13工作，uwb定位模块13发射脉冲无线电，多个uwb基站2接收该脉冲无线电并发射反馈信号，uwb定位模块13接收该反馈信号，并且由控制器11分析计算得到室内定位坐标信息；

即该基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统利用uwb技术实现室内定位，具体的，uwb(ultrawideband)是一种无载波通信技术，可利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，uwb技术能在10米左右的范围内实现数百mbit/s至数gbit/s的数据传输速率，具有抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小，可大大延长系统电源工作时间等优点。

上述中，具体的，在本实施例中，uwb定位模块13与uwb基站2间采用tof(飞行时间测距法)测距，即通过uwb定位模块13发射脉冲无线电的第一时间，多个uwb基站2接收该脉冲无线电的第二时间，进而控制器11通过分析计算第一时间与第二时间的时间差，得到脉冲无线电的飞行时间，进而计算出uwb定位模块13导每个uwb基站2的距离，进而确定uwb定位模块13的室内定位坐标信息，即确定定位标签1的室内坐标信息。

并且，当定位标签1处于室外区域时，控制器11控制uwb定位模块13停止工作，且控制gps定位模块12工作，gps定位模块12接收gps卫星导航系统发射的信号，并且由控制器11分析计算得到室外定位坐标信息。

即该基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统，利用gps卫星导航系统实现室外定位，具体的，全球基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统(globalpositioningsystem，通常简称gps)是一种结合卫星及通讯发展的技术，利用导航卫星进行测时和测距,全球基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统是一个具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息。

上述中，可以理解的是，gps定位模块12即相当于一接收机，通过接收gps卫星导航系统中卫星发射的无线电，由控制器11分析计算出每颗卫星到接收机之间的距离，进而得到gps定位模块12的室外坐标信息，即得到定位标签1的室外定位坐标信息。

由上述描述可知，本实施例提供的基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统，其可实现定位标签1室内定位以及室外定位的自由对接，即当定位标签1移动时(如位于移动物体上)，若移动至室外区域，控制器11控制uwb定位模块13停止工作，且控制gps定位模块12工作，gps定位模块12接收gps卫星导航系统发射的信号，并且由控制器11分析计算得到室外定位坐标信息；若由室外移动至室内区域，控制器11控制gps定位模块12停止工作，控制uwb定位模块13工作，uwb定位模块13发射脉冲无线电，多个uwb基站2接收该脉冲无线电并发射反馈信号，uwb定位模块13接收该反馈信号，并且由控制器11分析计算得到室内定位坐标信息，即该基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统可根据定位标签1的位置，自动切换工作模式，进而可保证定位标签1无论实在室内区域还是室外区域，均有较高的定位精度，并且当定位标签1从室内区域移动至室外区域，或者是从室外区域运动至室内区域时，定位标签1通过自动切换工作模式，可无缝实现室内室外精准定位。

优选的，在本实施例中，定位标签1还包括用于显示室内定位坐标信号以及室外定位坐标信息的状态显示模块15，状态显示模块15与控制器11电连接，其上可显示该基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统的工作模式以及室内定位坐标信息或者室外定位坐标信息等，具体的，其可以是一lcd屏或者led屏等。

优选的，在本实施例中，uwb定位模块13包括用于发射脉冲无线电的第一发送模块以及用于接收uwb基站2发射的反馈信号的第一接收模块；uwb基站2包括用于发送反馈信号的第二发送模块以及用于接收脉冲无线电的第二接收模块。

上述中，即第一发送模块发送脉冲无线电(进而可确定发送的第一时间)，第二接收模块接收脉冲无线电(进而可确定接收的第二时间)，第二发送模块发送反馈信号(携带有第二时间信息，以用于控制器11确定第二时间)，第一接收模块接收反馈信号，进而控制器11可根据该反馈信号获取第二接收模块接收脉冲无线电的第二时间，进而控制器11可分析计算第一时间与第二时间的时间差，得到脉冲无线电的飞行时间，进而计算出uwb定位模块13导每个uwb基站2的距离，进而确定uwb定位模块13的室内定位坐标信息，即确定定位标签1的室内坐标信息。

上述中，具体的，控制器11包括与uwb定位模块13连接的用于分析计算并生成室内定位坐标信息的第一计算模块111以及与gps定位模块12连接的用于分析计算并生成室外定位坐标信息的第二计算模块112。

优选的，在本实施例中，uwb基站2的数量至少为3个，且任意3个uwb基站2之间构成的三角形的最小夹角大于等于15°，进而避免由uwb基站2确定到定位标签1的距离进而确定定位标签1的位置时，会产生互相干扰进而导致定位精度降低的情况。

作为本发明的一个优选方案，定位标签1还包括用于与外部通讯的无线通讯模块，无线通讯模块与控制器11电连接，可以将定位标签1的位置信息等传输至外部，其具体可以是蓝牙、wlan等模块。

综上所述，本发明提供的一种基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统，其中，当定位标签位于室内区域时，控制器控制uwb定位模块工作，uwb定位模块发射脉冲无线电，多个uwb基站接收该脉冲无线电并发射反馈信号，uwb定位模块接收该反馈信号，并且由控制器分析计算得到室内定位坐标信息；当定位标签处于室外时，控制器控制uwb定位模块停止工作，且控制gps定位模块工作，gps定位模块接收gps卫星导航系统发射的信号，并且由控制器分析计算得到室外定位坐标信息，进而本发明提供的基于uwb和gps技术的室外室内无缝对接定位系统，可在室内定位以及室外定位之间无缝切换，实用性强。

有以下几点需要说明：

(1)除非另作定义，本发明的实施例及附图中，同一标号代表同一含义。

(2)本发明实施例附图中，只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(3)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

(4)在不冲突的情况下，本发明的同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。