一种基于UWB的重点区域外来人员定位系统及方法与流程

本发明涉及uwb定位领域，具体涉及一种基于uwb的重点区域外来人员定位系统及方法。

背景技术：

随着无线通信技术的发展，21世纪的世界将很快从网络时代进入无线互联时代。新兴的无线网络技术，例如wifi、wimax、zigbee、adhoc、bluetooth和ultrawideband(uwb，超宽频)，在办公室、家庭、工厂、公园等大众生活的方方面面得到了广泛应用，基于无线网络的定位技术的应用更加具有广阔的发展前景。

除了全球定位系统(gps)在导航和室外环境的应用定位以外，人们对室内定位、园区室外精确定位、短距离定位等应用不甚了解。未来无线定位技术的趋势是室内定位与室外定位相结合，实现无缝的、精确的定位。现有的网络技术还不能完全满足这个要求，而uwb技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点，在众多无线定位技术中脱颖而出，成为未来无线定位技术的热点。

无线定位技术和方案很多，常用的定位技术包括红外线、超声波、射频信号等，但都不适合室内定位。红外线只适合短距离传播，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性；超声波受多径效应和非视距传播影响很大，不能用于室内环境；而射频信号普遍用在室外定位系统中，应用于室内定位存在局限。

gps是目前应用最为广泛的室外定位技术，利用gps进行定位的优势是卫星有效覆盖范围大，定位导航信号免费；缺点是定位信号到达地面是较弱，不能穿透建筑物，因此不适合室内定位、建筑物密集的园区或是具有保密要求的机关单位，此外定位器终端的成本较高。gps所能达到的定位精度范围在5m-20m。

当前比较流行的wi-fi定位是ieee802.11的一种定位解决方案。目前，它应用于小范围的室内定位，成本较低，但wi-fi收发器只能覆盖半径90m以内的地理区域，很容易受到其他信号干扰，从而影响定位精度，并不十分可靠，而且定位器的能耗较高。

蓝牙技术应用于定位，与wi-fi有很多相似之处，主要应用于小范围定位，例如单层大厅或仓库；同样有定位误差不稳定，受噪声信号干扰大的缺点。

由此可见，随着定位技术的发展和定位服务需求的不断增加，无线定位技术必须克服现有技术的缺点，满足以下几个条件：a)高抗干扰能力；b)高精度定位；c)低生产成本；d)低运营成本；e)高信息安全性；f)低能耗及低发射功率；g)小的收发器体积。

以上几种技术方案，都不可能完全满足这些要求。而uwb用在无线定位上，能够基本满足上述要求，因此成为未来无线定位的首选。uwb是一种高速、低成本和低功耗新兴无线通信技术。uwb信号是带宽大于500mhz或基带带宽和载波频率的比值大于0.2的脉冲信号(uwbwg，2001)，具有很宽的频带范围，fcc规定uwb的频带从3.1ghz～10.6ghz，并限制信号的发射功率在-41dbm以下。由此可见，uwb聚焦在两个领域的应用上，一是符合ieee802.15.3a标准的短距离高速数据通信，即无线无延迟地传播大量多媒体数据，速率要达到1oombit/s-500mbit/s；另一个是符合ieee802.15.4a的低速低功率传输。uwb信号的特点说明它在定位上具有低成本、抗多径干扰、穿透能力强的优势，所以可以应用于静止或者移动物体以及人的定位跟踪，能提供十分精确的定位精度。尤其适用于各类园区重点区域的人员精确定位管理。

下表展示了uwb对比其他无线定位技术的综合优势：

uwb定位技术属于无线定位技术的一种。无线定位技术是指用来判定移动用户位置的测量方法和计算方法，即定位算法。目前最常用的定位技术主要有：时差定位技术、信号到达角度测量(aoa)技术、到达时间定位(toa)和到达时间差定位(tdoa)等。其中，tdoa技术是目前最为流行的一种方案，除了用于gsm系统，在其他诸如amps和cdma系统中也广泛应用，本系统uwb定位采用的也是这种技术。

根据各类园区的研究与现场调研分析，发现目前诸多园区管理信息化手段落后，各业务部门之间没法实现信息共享，形成信息孤岛。缺乏业务管理系统的支撑，管理流程复杂效率底下，使得管理制度不能落到实处，造成很多管理漏洞。例如：外来来访人员是否已离开园区无法查询、外来来访人员是否处于正确的访问区域内无法自动判别、外来访客可能擅自闯入未经授权的楼宇或室内重点敏感区域等等。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提出了一种基于uwb的重点区域外来人员定位系统及方法。

本发明的技术方案为：

一种基于uwb的重点区域外来人员定位系统，用于对访问重点区域的外来人员进行定位，所述系统包括：访客登记设备、定位标签、多个定位小区、定位解算模块和信息管理模块；

所述访客登记设备：用于对外来人员进行身份验证并录入外来人员信息；

所述定位标签：佩戴在外来人员身上，用于生成和发送带有自身设备信息的uwb脉冲信号；

所述定位小区：布设在重点区域内，包括四个uwb定位基站，用于接收定位标签发送的uwb脉冲信号，将接收到的定位标签的uwb脉冲信号时刻及基站位置信息发送至定位解算模块；

所述定位解算模块：用于对一个定位小区的四个uwb定位基站发送的数据进行解算得到定位标签的定位坐标；

所述信息管理模块，用于提供重点区域的地理信息服务，并根据定位解算模块提供的定位坐标进行报警。

作为上述系统的一种改进，所述系统还包括：量子随机数发生器和量子加密网关；

所述量子随机数发生器，用于生成量子加密密钥；

所述量子加密网关，用于利用量子加密密钥对uwb定位基站发送的数据进行加密。

作为上述系统的一种改进，所述定位标签有唯一id标识，所述定位标签包括：uwb测距模块、第一uwb收发天线、rfid无线模块和运动传感模块；

所述uwb测距模块，用于生成带有自身设备信息的uwb脉冲信号；

所述第一uwb收发天线，用于发射所述uwb测距模块生成的uwb脉冲信号，接收uwb定位基站发送的应答信号；

所述rfid无线模块，用于提供刷卡识别功能；

所述运动传感模块，用于根据来访人员的运动状态自适应调节数据频率、自动进入休眠。

作为上述系统的一种改进，所述uwb定位基站包含第二uwb收发天线、数据记录单元和网络通讯单元；

所述第二uwb收发天线，用于接收定位标签发送的uwb脉冲信号；

所述数据记录单元，用于记录该uwb定位基站接收到的定位标签的uwb脉冲信号的时刻；

所述网络通讯单元，用于将数据记录单元记录的数据和基站的位置信息发送至定位解算模块。

作为上述系统的一种改进，所述信息管理模块包括：

地理信息服务单元，用于选择导入多种格式的2d或3d地图，地图上标示当前外来人员定位图标，支持多地图切换、人员信息查看和条件筛选；

实时轨迹显示单元，用于根据定位解算模块提供的定位标签的定位坐标显示外来人员的实时轨迹，支持任意时段单个或多个标签轨迹回放，支持自定义绘制区域内所有标签的轨迹回放，支持回放速率调节，支持自动跳过无位置数据时间段；和

电子围栏报警单元，用于提供电子围栏，根据定位解算模块提供的定位标签的定位坐标生成各类异常状态的报警信息，报警信息分为：

禁区闯入报警：外来人员闯入敏感禁区时报警；

未授权闯入报警：外来人员闯入无授权楼宇、楼层时报警；

轨迹偏离报警：外来人员轨迹偏离预设区域时报警；

超范围报警：外来人员越出允许活动区域时报警；

标签绝对静止报警：外来人员佩戴标签处于绝对静止状态时报警；

超时未还卡报警：外来人员超时未归还卡片报警。

基于上述一种基于uwb的重点区域外来人员定位方法，所述方法包括：

步骤1)所述第一uwb定位基站设定发送时间同步信息的一个周期的时间；所述第一定位uwb基站向第二uwb定位基站、第三uwb定位基站、第四uwb定位基站和定位标签发送时间同步信息，实现所述第二uwb定位基站、第三uwb定位基站、第四uwb定位基站和定位标签与所述第一uwb定位基站的时间同步；

步骤2)所述定位标签根据时隙型aloha算法，向第一uwb定位基站、第二uwb定位基站、第三uwb定位基站和第四uwb定位基站发送自身设备信息；

步骤3)所述第一uwb定位基站、第二uwb定位基站、第三uwb定位基站和第四uwb定位基站分别接收定位标签发送的uwb脉冲信号数据，将接收到的定位标签的uwb脉冲信号时刻及基站信息发送至定位解算模块；

步骤4)所述定位解算模块对接收的数据进行计算，计算定位标签的定位坐标。

作为上述方法的一种改进，所述步骤2)具体为：

在第一uwb定位基站发送时间同步信息的一个周期内，所述定位标签随机选取时间片，在时间到达选取的时间片时，所述定位标签向第一uwb定位基站、第二uwb定位基站、第三uwb定位基站和第四uwb定位基站发送自身设备信息。

作为上述方法的一种改进，所述步骤2)还包括：

所述定位标签进行休眠计时，休眠计时结束后，所述定位标签重新开启低功耗接收状态；所述休眠计时的时间等于第一uwb定位基站发送时间同步信息的一个周期的时间减去定位标签随机选取的时间片的时间。

作为上述方法的一种改进，所述步骤4)具体包括：

步骤4-1)如果定位解算模块只接收到一个或两个uwb定位基站发送的数据，进入步骤4-2)；如果定位解算模块接收到三个uwb定位基站发送的数据，进入步骤4-3)；如果定位解算模块接收到四个uwb定位基站发送的数据，进入步骤4-4)；

步骤4-2)所述定位解算模块向信息管理模块发送“无法定位”的信息；

步骤4-3)设接收到数据的三个uwb定位基站为第一uwb定位基站、第二uwb定位基站和第三uwb定位基站，则所述定位解算模块根据第一uwb定位基站和第二uwb定位基站接收到待定位标签发送的uwb脉冲信号时刻的时间t1和t2，结合第一uwb定位基站和第二uwb定位基站的位置信息生成第一双曲线；所述定位解算模块根据第二uwb定位基站和第三uwb定位基站接收到待定位标签发送的uwb脉冲信号时刻的时间t2和t3，结合第二uwb定位基站和第三uwb定位基站的位置信息生成第二双曲线；进入步骤4-5)；

步骤4-4)所述定位解算模块首先根据步骤4-3)生成第一双曲线和第二双曲线；然后根据第三uwb定位基站和第四uwb定位基站接收到待定位标签发送的uwb脉冲信号时刻的时间t3和t4，结合第三uwb定位基站和第四uwb定位基站的位置信息生成第三双曲线；根据四个uwb定位基站的信号强度第一双曲线、第二双曲线和第三双曲线中选择两个双曲线，进入步骤4-5)；

步骤4-5)两组双曲线最多产生两个交点，再根据重点区域的先验信息从两个交点中选择出一个点作为定位标签，由此得到定位标签的定位坐标。

作为上述方法的一种改进，所述步骤4-3)中定位解算模块根据第一uwb定位基站和第二uwb定位基站接收到待定位标签发送的uwb脉冲信号时刻的时间t1和t2，结合第一uwb定位基站和第二uwb定位基站的位置信息生成第一双曲线的过程为：

假设待定位标签的位置与第一uwb定位基站和第二uwb定位基站的距离差为：

r21＝c(t2-t1)，

以第一uwb定位基站的位置(x1,y1)和第二uwb定位基站的位置(x2,y2)为两个焦点，与两个焦点的距离差恒为r21生成第一双曲线。

本发明的优势在于：

1、本发明的系统及方法针对园区安全管理方面所存在的诸多问题，通过应用现代化的高精度uwb定位、量子随机数加密技术，以及检测技术、网络技术、数据和应用集成技术、数据挖掘智能分析等手段对园区重点区域的人员安防管控问题进行有效的解决；

2、本发明的系统具有成本低、抗干扰性强、定位精度高，以及提供系统扩展接口的特点；同时系统通过不同形态的定位基站可实现室内室外的全面覆盖，通过集成访客登记系统实现对人员信息快速采集管理；

3、本发明的系统提供诸如电子围栏、轨迹回放、报警提示等多项软件功能，实现对人员行进轨迹的实时监控、活动权限的严格管理以及违规行为的报警通知。

附图说明

图1为现有技术的toa算法的原理图；

图2为现有技术的tdoa算法的原理图；

图3为本发明的基于uwb的重点区域外来人员定位系统的示意图；

图4为本发明的系统的架构图；

图5为本发明的系统的无线传输的示意图；

图6为本发明的基于uwb的重点区域外来人员定位方法的流程图；

图7为本发明的系统的场景示意图；

图8为本发明的系统软件的位置地图服务的功能界面图；

图9为本发明的系统软件的实时轨迹显示的功能界面图；

图10为本发明的系统软件的电子围栏报警的功能界面图；

图11为本发明的系统软件的历史信息的功能界面图；

图12为本发明的系统软件的设备管理的功能界面图；

图13为本发明的系统软件的小区配置的功能界面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。

下述为本发明的原理：

uwb定位方法中比较成熟的有：toa(到达时间)、tdoa(到达时间差)、aoa(到达角度或称为doa估计)定位技术和这三种技术的混合技术。

toa通过分别测量移动终端与三个或更多基站之间信号的传播时间来定位。它采用了圆周定位，假如己知待定位标签到定位基站i的直线距离ri，那么由几何原理可知，待定位标签的位置一定在以基站i的位置为圆心，ri为半径的圆周上。即若待定位标签的位置(x0,y0)，基站位置为(xi,yi)，则两者满足如下关系：

图1为toa算法的原理。然而toa定位对传播中产生的误差比较敏感，这些误差来自于传播中的反射、多径传播、非视距传播和噪声等干扰，会造成各圆无法相交或相交处不是一个点而是一个区域。同时toa定位要求待定位标签和基站之间在时间上要准确同步，1纳秒的同步误差将会给定位带来大约0.3米的不确定性。纳秒级的同步精度在许多通信系统中是达不到的。因此，实际中很少单纯的toa定位。

正因为如此，tdoa对toa技术加以了改进。

tdoa定位不必要进行基站和待定位标签之间的同步，而只需要基站之间进行同步。因为基站的位置是固定的，基站之间进行同步与基站和待定位标签之间进行同步要容易实现得多。

tdoa定位通过测量出两个不同基站与定位标签的传输时延差来进行定位。假设待定位标签的位置与定位基站1和定位基站2的距离差为r21＝r2-r1，则待定位标签的位置必定在以两个定位基站为焦点，与两个焦点的距离差恒为r21的双曲线上。若待定位标签的位置为(x0,y0)，定位基站1的位置为(x1,y1)，定位基站2的位置为(x2,y2)，则它们满足关系：

再通过另一组待定位标签与基站1基站3或基站2基站3的tdoa，可以得到另一组双曲线，两组双曲线将最多产生两个交点，再根据半径范围等先验知识即可计算出移动终端的位置，它的基本原理如图2所示。

实施例1

如图3所示，本发明的实施例1提供了一种基于uwb的重点区域外来人员定位系统，所述系统包括：访客登记设备、定位标签、多个定位小区、定位解算模块和系统软件；

访客登记设备：提供对外来人员进行身份验证和录入访客信息功能。

定位标签：提供给外来人员佩戴，与定位基站实时通信。

定位标签集成uwb测距模块，标签发出的uwb脉冲信号通过定位基站接收和传输。每一个标签都各自有唯一id标识，可通过这唯一的id将所定位的人员和标签联系起来，在后台管理系统中将人员信息与设备信息绑定，实现人员定位与状态信息感知管理。定位标签内还集成rfid无线模块，通过刷卡识别方式简化发卡流程。同时标签内含运动传感模块，可根据人员运动状态自适应调节数据频率、自动进入休眠，实现设备超低功耗，延长标签续航能力。

定位标签分为标准工牌型、防拆腕带型和防拆物资型3种，各参数如下表所示：

表1

定位标签具有如下特性：

1.防拆结构：标签均为一体式结构，无可拆卸电池，无开关机按键，防止设备被人为拆卸或断电。防拆腕表具有物理防拆结构，佩戴之后需要专用仪器拆除，非法拆除动作将触发拆卸报警。

2.超低功耗：标签核心处理器采用低功耗arm处理器，降低底板系统功耗；uwb模块工作模式配置为低功耗模式，在进入uwb基站覆盖区域时激活工作，离开uwb基站覆盖区域时自动进入休眠状态，最低功耗运行。

3.运动传感：标签内部集成加速度传感器模块，能够检测设备运动状态并依据检测值调节设备数据上报频率，当设备加速度变化值较小时，减小数据上报频率以降低功耗，当设备加速度变化值较大时，加快设备状态数据上报频率，提高监控灵敏度，通过加速度传感器保障监测的准确与低功耗的自适应调节；

4.状态回传：uwb不仅可以用于测距，也可用于短距通讯，标签在发送uwb测距脉冲的同时，会发送标签id、标签电量、防拆状态、运动状态等设备状态信息。

5.参数配置：标签可接收后台下发、基站转发的配置信息，方便及时修改休眠时间、数据频率等设备工作参数。

所述定位小区：布设在重点区域内，包括四个uwb定位基站，用于接收定位标签发送的uwb脉冲信号，将接收到的定位标签的uwb脉冲信号时刻及基站位置信息发送至定位解算模块；

uwb定位基站：与定位标签实时通信，并回传数据至后台定位服务器进行位置计算和业务处理。定位基站根据使用环境分为室内和室外型两种，室外基站可选配备供电防水箱。由于定位标签佩戴在人员身上，与定位基站之间会有一定角度的人体遮挡，为了保障定位标签定位在各种角度下的定位精度，需要4个定位基站进行冗余定位解算，因此本系统使用4个定位基站组成一个定位小区进行tdoa定位。

所述待定位标签由人员佩戴使用，当标签处于某些特殊角度或有人体遮挡时，可能会有某个基站无法正确接收到所述待定位标签发送的自身设备信息，因此增加冗余基站进行遮挡优化及交叉计算，可提高系统精度和抗干扰能力。只要4个uwb定位基站中有至少三个基站正确接收到所述待定位标签发送的自身设备信息，所述服务器端软件由此可计算得到至少两条双曲线，即可计算得出待定位标签的位置信息。

定位基站包含uwb收发天线、数据记录单元和网络通讯设备集成模块。系统中人员所佩戴的定位标签的控制和访问是通过同步控制器来实现的。定位基站可以通过记录接收标签中发出的uwb信号的时刻，采用信号到达时间差(tdoa)测量技术，将数据传输至同步控制器及定位引擎软件，定位精度达到50cm。

定位基站分为室外工业型和室内86盒型两种，各参数如2表所示：

表2

定位解算模块：运行在后台定位服务器上，对测量数据进行分析解算得到定位坐标，并使用卡尔曼滤波、插值平滑等算法优化定位数据。

系统软件：运行在后台定位服务器上，采用b/s架构，提供gis(地理信息服务)、弹出式报警和信息管理等功能。

在需要对数据进行严格加密的应用场景，系统可选加入量子加密网关对数据进行加密传输存储。量子随机数发生器：提供系统量子加密密钥生成功能。量子加密网关：提供系统通讯加密和解密专用网关功能。

定位标签通过无线脉冲向定位基站发送信号，定位基站架设在需要提供定位服务的区域，定位基站连接加密网关进行数据加密(可选)，通过网络交换机或(加密网关同时具备网络交换机功能)将加密后的数据转发至后台服务器，由定位引擎解算处理，最终向上层应用提供定位数据。

系统施工部署：

uwb多应用于室内定位场景，但对于各类营区、保密单位、科研机构等园区的室外重点区域，存在北斗/gps信号覆盖弱、定位精度低、园区地图保密性强等问题，无法使用卫星定位等定位方式，因此本系统提供了室外重点区域人员精确定位的应用。室外应用时可选安装供电防水箱，通过路灯或其他带电设备进行充电，在断电情况下可以支持系统正常工作3天以上。同时系统可选采用4g公网传输，避免光纤走线或部署无线局域网的大量施工工作。

系统部署分为有线传输和无线传输两种。

1.有线传输

有线传输方式中每个基站通过网线直接连接到交换机，定位数据经交换机有线传输至后台服务器，数据安全性好，但需要的网线数量多、走线距离远，适合室内环境的基站部署。

2.无线传输

在布置通信线路困难的室内、外环境，可使用加密网关+无线传输模式，加密网关集成4g、wifi及以太网接口，基站定位数据有线传输至加密网关进行量子随机数加密，然后转为4g/wifi传输至后台服务器，即能保障数据安全，又减少了通信线路的施工难度。系统结构如图5所示。

如图4所示，从系统架构上，该系统分为硬件层、服务器定位引擎、和应用软件三大部分。硬件层包括定位标签和定位基站，在使用4g/wifi无线传输或需要对数据进行严格加密时可选使用加密网关；定位引擎包括数据库管理和定位数据解算优化等软件算法，应用软件通过浏览器页面访问，使得系统可运行在普通个人电脑、工业主机上或移动客户端，直接使用办公电脑、平板电脑或手机的浏览器即可访问，无需安装额外应用软件，支持本地多个电脑同时登陆查看。同时系统还提供开放的api接口，便于与现有的门禁系统、视频监控系统等进行集成。

实施例2

工作流程：

本发明的系统基于uwb高精度定位技术实现，定位标签与定位基站之间采用tdoa(timedifferenceofarrival)到达时间差算法，由4个uwb基站组成一个定位小区，第一uwb定位基站1向第二uwb定位基站2、第三uwb定位基站3、第四定位基站4和待定位标签发送时间同步信息，实现各个设备的时间同步；待定位标签根据时隙型aloha算法，向第一uwb定位基站1、第二uwb定位基站2、第三uwb定位基站3和第四定位uwb基站4发送带有自身设备信息的uwb脉冲；第一uwb定位基站1、第二uwb定位基站2、第三uwb定位基站3和第四uwb定位基站4接收到待定位标签发送的带有自身设备信息的uwb脉冲后，将信息通过以太网传输到加密网关进行量子加密(可选)，最后将该信息上传至定位服务器，定位服务器对获得的信息进行计算，实现对待定位标签的精确位置定位。同时系统提供zigbee通信功能，可通过后台应用软件对定位标签进行诸如修改数据上报频率、开关功率放大器等操作，服务器将配置信息发送至定位基站，定位基站通过zigbee通信将配置信息下发至目标定位标签，系统定位和配置使用不同的无线通信方式，避免冲突和定位延迟，提高系统运行效率和稳定性。

业务流程：

本系统应用于重点区域外来人员的精确定位和安全管控，从人员发卡进入园区到核实还卡离开园区，整体管控工作流程如图6所示。

1.来访人员出示身份证等证件信息；

2.通过访客机自动读取身份证信息，采集人员图像信息，人证比对通过后自动生成访客信息表；

3.将人员信息与标签id绑定，并补充人员电话、访问对象、访问时间等其他信息；

4.确认信息后发放对应id的定位标签，

5.人员佩戴定位标签在园区内活动期间，后台管理软件实时查看定位信息及活动轨迹，当访客超出预设的轨迹围栏、进入敏感禁区或有其他任何异常行为时后台立即报警；

6.当人员到达楼宇门口时，楼宇检测基站向后台发送检测信息，确认访客权限，对于有权限的访客允许通行，无权限的访客后台发布闯入报警；

7.当人员完成访问离开园区时，需在门岗处归还定位标签，值班人员查询标签信息，确认无未处理的异常报警事项后，访客方可离开。

基于实施例1的系统，本发明的实施例2提供了一种基于uwb的重点区域外来人员定位系方法，所述方法包括：

步骤1)所述待定位标签开启低功耗接收状态；

步骤2)所述第一uwb定位基站初始化数据，并设定发送时间同步信息的一个周期的时间；所述第一uwb定位基站向第二uwb定位基站、第三uwb定位基站、第四uwb定位基站和待定位标签发送时间同步信息，实现所述第二uwb定位基站、第三uwb定位基站、第四uwb定位基站和待定位标签与所述第一uwb定位基站的时间同步；

步骤3)所述待定位标签根据时隙型aloha算法，向第一uwb定位基站、第二uwb定位基站、第三uwb定位基站和第四uwb定位基站发送自身设备信息；

经过时间同步后的所述待定位标签在所述第一uwb定位基站发送时间同步信息的一个周期内，选取随机的时间片，在时间到达选取的时间片时，所述待定位标签向第一uwb定位基站、第二uwb定位基站、第三uwb定位基站和第四定位uwb基站发送自身设备信息。

所述待定位标签进行休眠计时，休眠计时结束后，所述待定位标签重新开启低功耗接收状态。所述休眠计时的时间等于所述第一uwb定位基站发送时间同步信息的一个周期的时间减去所述待定位标签选取的随机时间片的时间。

步骤4)所述第一uwb定位基站、第二uwb定位基站、第三uwb定位基站和第四uwb定位基站分别接收定位标签发送的uwb脉冲信号数据，将接收到的定位标签的uwb脉冲信号时刻及基站信息发送至定位解算模块；

步骤5)所述定位解算模块对接收的数据进行计算，计算定位标签的定位坐标；

步骤5-1)如果定位解算模块只接收到一个或两个uwb定位基站发送的数据，进入步骤5-2)；如果定位解算模块接收到三个uwb定位基站发送的数据，进入步骤5-3)；如果定位解算模块接收到四个uwb定位基站发送的数据，进入步骤5-5)；

步骤5-2)所述定位解算模块向信息管理模块发送“无法定位”的信息；

步骤5-3)设接收到数据的三个uwb定位基站为第一uwb定位基站、第二uwb定位基站和第三uwb定位基站，则所述定位解算模块根据第一uwb定位基站和第二uwb定位基站接收到待定位标签发送的uwb脉冲信号时刻的时间t1和t2，结合第一uwb定位基站和第二uwb定位基站的位置信息生成第一双曲线；所述定位解算模块根据第二uwb定位基站和第三uwb定位基站接收到待定位标签发送的uwb脉冲信号时刻的时间t2和t3，结合第二uwb定位基站和第三uwb定位基站的位置信息生成第二双曲线；进入步骤5-5)；

步骤5-5)所述定位解算模块首先根据步骤5-3)生成第一双曲线和第二双曲线；然后根据第三uwb定位基站和第四uwb定位基站接收到待定位标签发送的uwb脉冲信号时刻的时间t3和t4，结合第三uwb定位基站和第四uwb定位基站的位置信息生成第三双曲线；根据四个uwb定位基站的信号强度第一双曲线、第二双曲线和第三双曲线中选择两个双曲线，进入步骤5-5)；

步骤5-5)两组双曲线最多产生两个交点，再根据重点区域的先验信息从两个交点中选择出一个点作为定位标签，由此得到定位标签的定位坐标。

系统软件功能：

访客信息采集环节可使用定位系统配套访客机，也可与现有的门岗访客登记系统直接集成。所有人员信息由后台统一管理、显示，gis界面可选择切换室内外不同区域地图，并提供信息分类列表用于查看搜索；用后台管理软件除了查看定位及轨迹信息外，还可设置电子围栏、设定时间节点等行为管理条件。功能场景如图7所示。

位置地图服务

本系统提供实时位置地图服务，可选择导入多种格式的2d或3d地图，界面地图上标示当前持有访客卡的人员定位图标，支持多地图切换、人员信息查看、条件筛选等功能。功能界面如图8所示。

实时轨迹显示

本系统提供持卡访客的实时轨迹追踪显示功能，支持任意时段单个或多个标签轨迹回放，支持自定义绘制区域内所有标签的轨迹回放，支持回放速率调节，支持自动跳过无位置数据时间段。功能界面如图9所示。

电子围栏报警

本系统提供电子围栏及各类异常状态报警功能，支持围栏形状、颜色、权限类型自定义，支持报警信息实时弹窗显示，支持报警记录筛选查看，支持一键还原报警现场轨迹。功能界面如图10所示。

系统报警信息分为以下几类：

1.禁区闯入报警：访客闯入敏感禁区时报警；

2.未授权闯入报警：访客闯入无授权楼宇、楼层时报警；

3.轨迹偏离报警：访客轨迹偏离预设区域时报警；

4.超范围报警：访客越出允许活动区域时报警；

5.标签绝对静止报警：访客佩戴标签处于绝对静止状态时报警；

6.超时未还卡报警：访客超时未归还卡片报警。

历史信息

本系统提供历史信息的永久存储、筛选查看功能。功能界面如图11所示。

用户管理

支持用户权限分级管理，应用软件针对不同权限用户开放不同等级功能，用户登录及操作自动记录存储。

设备管理

系统设备统一策略管理，定位基站自动生成网络拓扑图，异常设备报警提示，管理软件可下发配置设备参数，设备使用状态实时列表展示。管理界面如图12所示。

小区配置

本系统提供定位小区手动绘制功能，自定义个基站所属小区，辅助解算软件提高定位解算精度。功能界面如图13所示。

测试工具

本系统提供诸如网络延迟检测、通信接收成功率、位置坐标误差检测等多项系统测试工具，便于排查异常问题、减小系统部署难度、优化提高系统定位精度。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。