具有自动智能补偿UWB定位精度装置及方法转让专利
申请号 : CN202111237192.4
文献号 : CN113677001B
文献日 : 2022-02-08
发明人 : 刘金华 , 王聪
申请人 : 山东开创电气有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种具有自动智能补偿UWB定位精度装置,其特征在于:包括云平台和UWB模组,所述UWB模组包括N个UWB基站及M个标识卡,M≥1,所述标识卡安装在被测人或物体上,且与每一所述UWB基站通信连接,与基站配合实现距离测量;
每一所述UWB基站均包括一基站高度测量模块,通过基站高度测量模块测出基站高度;
标识卡包括标识卡高度测量模块,通过标识卡高度测量模块,测出标识卡高度;
其中一UWB基站将测距信息及高度信息通过有线或网线传输回云平台,云平台用于实现所有数据显示和数据控制;
所述N=3,具体为不同高度位置的UWB主基站A、UWB从基站B和UWB从基站C,位置不重叠,UWB主基站A、UWB从基站B及UWB从基站C均与标识卡通讯连接,所述UWB主基站A与云平台通讯连接,
所述UWB主基站A包括第一基站高度测量模块,用于测量该基站高度,并将采集到的基站高度数据发送到第一MCU主控芯片;第一UWB定位模块,用于与标识卡配合测量两者之间直线距离,并将采集到的直线距离数据发送到第一MCU主控芯片;与所述第一基站高度测量模块、第一UWB定位模块相连的所述第一MCU主控芯片,用于对接收到的该基站高度数据、直线距离数据进行处理,并将处理后的基站高度数据、直线距离数据发送到第一无线通讯模块;与所述第一MCU主控芯片相连的第一无线通讯模块,用于接收所述处理后的基站高度数据、直线距离数据,并将所述处理后的基站高度数据、直线距离数据通过无线网络发送到云平台,所述测距信息是通过无线电波光速乘以基站获取到标识卡的时间得到这个标识卡距离基站的距离,
UWB主基站A通过第一基站高度测量模块测出UWB主基站A竖向高度的步骤,具体如下:步骤1:通过第一基站高度测量模块测出UWB主基站A高度为a2,确定坐标点A2;
步骤2:通过第四标示卡高度测量模块测出标识卡高度为B1,确定坐标点b1,因为标识卡不固定,随时移动,所以需要实时测量高度,校准;
步骤3:将a2‑B1得到高度差a12,确定坐标点A1;
步骤4:利用第一UWB定位模块,与标识卡配合测量两者直线距离,测得基站坐标点A2的到标识卡坐标点b1的直线距离;
步骤5:通过以上步骤根据勾股定理 计算可以得出坐标点A1至坐标点b1距离;
步骤6:获取坐标点A1至坐标点b1距离后,通过相同方法可以获取标识卡和另外2个基站的相对距离。
2.根据权利要求1所述的具有自动智能补偿UWB定位精度装置,其特征在于:所述UWB主基站A还包括与第一MCU主控芯片相连的第一供电模块及第一显示模块,第一供电模块为第一MCU主控芯片供电,第一显示模块用于数据显示。
3.根据权利要求2所述的具有自动智能补偿UWB定位精度装置,其特征在于:所述UWB从基站B包括第二基站高度测量模块,用于测量该基站高度,并将采集到的该基站高度数据发送到第二MCU主控芯片;
第二UWB定位模块,用于与标识卡配合测量两者直线距离,并将采集到的距离数据发送到第二MCU主控芯片,第二UWB定位模块兼具数据传输通讯及定位功能;
与所述第二基站高度测量模块、第二UWB定位模块相连的所述第二MCU主控芯片,用于对接收到的基站高度数据、直线距离数据进行处理;
第二UWB定位模块与第一UWB定位模块无线互联,实现第一MCU主控芯片、第二MCU主控芯片双向通信,将第二MCU主控芯片所述处理后的基站高度数据、直线距离数据通过无线网络发送到第一MCU主控芯片;
所述UWB从基站B与UWB从基站C的结构相同,第二UWB定位模块、第一UWB定位模块均与UWB从基站C的第三UWB定位模块无线互联,第三MCU主控芯片分别与第一MCU主控芯片、第二MCU主控芯片双向通信。
4.根据权利要求3所述的具有自动智能补偿UWB定位精度装置,其特征在于:所述标识卡包括第四标识卡高度测量模块,用于测量标识卡高度,并将采集到的标识卡高度数据发送到第四MCU主控芯片;
与所述第四MCU主控芯片相连接的第四UWB定位模块,分别用于与第一UWB定位模块、第二UWB定位模块、第三UWB定位模块配合测量两者之间直线距离,并将处理后的标识卡高度数据通过无线网络发送到第一MCU主控芯片或第二MCU主控芯片或第三MCU主控芯片。
5.根据权利要求4所述的具有自动智能补偿UWB定位精度装置,其特征在于:所述标识卡还包括与第四MCU主控芯片相连的第四供电模块及第四显示模块,第四供电模块为第四MCU主控芯片供电,第四显示模块用于数据显示。
6.根据权利要求5所述的具有自动智能补偿UWB定位精度装置,其特征在于:所述标识卡还包括标识卡本体,第四MCU主控芯片、第四标识卡高度测量模块、第四UWB定位模块、第四供电模块及第四显示模块均内置在标识卡本体中,还包括与标识卡本体相配合的充电底座。
7.一种具有自动智能补偿UWB定位精度的方法,其特征在于:应用权利要求1至6中任一项所述的具有自动智能补偿UWB定位精度装置,所述具有自动智能补偿UWB定位精度的方法,包括:
标识卡先与UWB主基站A、UWB从基站B、UWB从基站C进行测距;
UWB主基站A通过第一基站高度测量模块测出UWB主基站A竖向高度;
UWB从基站B通过第二基站高度测量模块测出UWB从基站B竖向高度;
UWB从基站C通过第三基站高度测量模块测出UWB从基站C竖向高度;
标识卡通过第四标识卡高度测量模块测出标识卡竖向高度;
测距信息及高度信息汇集至UWB主基站A,并通过UWB主基站A将测距信息及高度信息通过有线或网线传输回云平台,云平台通过算法进行数据解算处理,最终得出标识卡的位置。
说明书 :
具有自动智能补偿UWB定位精度装置及方法
技术领域
背景技术
监测系统一般包含隧道LED门禁系统、隧道视频监控系统、隧道人员定位系统、隧道应急电
话系统、隧道气体检测系统。
内施工人员的时间信息、数量信息、精准位置信息等。
果。
试数据算出的坐标和实际会有偏差,为了提高UWB室内定位精度,目前采用很多方案,比如
在安装部署时通过手动方式用皮尺测量+平台地图来确定好基站做标和高度,来达到提高
测量精度,施工复杂、成本高。
第i个参考点的真实坐标记为(xi,yi),i=1,2,3,..,,n,第i个参考点根据UWB定位系统定
位得到的定位坐标为计算第i个参考点在x方向定位误差err_xi,和y方向的定位误差err_
yi;以此得到n个参考点在x方向和y方向的定位误差,并和参考点的坐标形成n组离散的数
据点,构成曲面拟合的数据集Q和P;根据数据集Q和P构造误差拟合曲面,得到x方向的误差
曲面f(x,y)和y方向的误差曲面g(x,y);将步骤S4得到的误差曲面f(x,y)、g(x,y)结合UWB
定位得到的实际坐标值,对UWB定位误差进行校准,得到校准后的坐标。但是这种方式存在
很大缺陷:通过增加参考点来提高校准后定位坐标,这样会导致增加成本和实际场景部署
的不方便性,特别是在煤矿井下下比较恶劣的场景。
定位基站之间的距离,并且校验标签与其中一个定位基站的相对位置不变。这样,即使定位
基站的位置发生变化,仍可以通过距离检测装置检测得到的距离信息,重新确定定位基站
和校验标签的相对位置坐标,可以重新实现对系统时间修正值的确定。使UWB定位系统中的
定位精度不会因为定位基站位置的变化而改变。但是这种方式存在很大缺陷:目前很多实
施场景是基站是固定不变,同时也不能解决在基站安装不同高度和标识卡不同高度的情
况。
发明内容
量模块测出基站高度;标识卡包括标识卡高度测量模块,通过标识卡高度测量模块,测出标
识卡高度;其中一UWB基站将测距信息及高度信息通过有线或网线传输回云平台,云平台用
于实现所有数据显示和数据控制。
与云平台通讯连接。
距离数据发送到第一无线通讯模块;
送到云平台。
配合测量两者直线距离,并将采集到的距离数据发送到第二MCU主控芯片,第二UWB定位模
块兼具数据传输通讯及定位功能;与所述第二基站高度测量模块、第二UWB定位模块相连的
所述第二MCU主控芯片,用于对接收到的基站高度数据、直线距离数据进行处理;第二UWB定
位模块与第一UWB定位模块无线互联,实现第一MCU主控芯片、第二MCU主控芯片双向通信,
将第二MCU主控芯片所述处理后的基站高度数据、直线距离数据通过无线网络发送到第一
MCU主控芯片;所述UWB从基站B与UWB从基站C的结构结构相同,第二UWB定位模块、第一UWB
定位模块均与UWB从基站C的第三UWB定位模块无线互联,第三MCU主控芯片分别与第一MCU
主控芯片、第二MCU主控芯片双向通信。
UWB定位模块,分别用于与第一UWB定位模块、第二UWB定位模块、第三UWB定位模块配合测量
两者之间直线距离,并将处理后的标示卡高度数据通过无线网络发送到第一MCU主控芯片
或第二MCU主控芯片或第三MCU主控芯片。
标识卡本体相配合的底座。
位置。
影响精度。
取时间不同,不同时间通过光速相乘得到距离就不同,距离不同最后导致获取坐标就和实
际有误差。此发明就是为了解决不同环境下很更方便部署,提高测试精度。
能有效获取进入隧道洞口施工人员的时间信息、数量信息、精准位置信息等。
附图说明
或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
具体实施方式
上,且与每一所述UWB基站通信连接,与基站配合实现距离测量;每一所述UWB基站均包括一
基站高度测量模块,通过基站高度测量模块测出基站高度;标识卡包括标识卡高度测量模
块,通过标识卡高度测量模块,测出标识卡高度;其中一UWB基站将测距信息及高度信息通
过有线或网线传输回云平台,云平台用于实现所有数据显示和数据控制。
UWB从基站B及UWB从基站C均与标识卡通讯连接,所述UWB主基站A与云平台通讯连接;所述
UWB主基站A包括第一基站高度测量模块,用于测量该基站高度,并将采集到的基站高度数
据发送到第一MCU主控芯片;第一UWB定位模块,用于与标识卡配合测量两者之间直线距离,
并将采集到的直线距离数据发送到第一MCU主控芯片;与所述第一基站高度测量模块、第一
UWB定位模块相连的所述第一MCU主控芯片,用于对接收到的基站高度数据、直线距离数据
进行处理,并将处理后的基站高度数据、直线距离数据发送到第一无线通讯模块;与所述第
一MCU主控芯片相连的第一无线通讯模块,用于接收所述处理后的基站高度数据、直线距离
数据,并将所述处理后的基站高度数据、直线距离数据通过无线网络发送到云平台;所述
UWB主基站A还包括与第一MCU主控芯片相连的第一供电模块及第一显示模块,第一供电模
块为第一MCU主控芯片供电,第一显示模块用于数据显示;所述UWB从基站B包括第二基站高
度测量模块,用于测量该基站高度,并将采集到的该基站高度数据发送到第二MCU主控芯
片;第二UWB定位模块,用于与标识卡配合测量两者直线距离,并将采集到的距离数据发送
到第二MCU主控芯片,第二UWB定位模块兼具数据传输通讯及定位功能;与所述第二基站高
度测量模块、第二UWB定位模块相连的所述第二MCU主控芯片,用于对接收到的基站高度数
据、直线距离数据进行处理;第二UWB定位模块与第一UWB定位模块无线互联,实现第一MCU
主控芯片、第二MCU主控芯片双向通信,将第二MCU主控芯片所述处理后的基站高度数据、直
线距离数据通过无线网络发送到第一MCU主控芯片;所述UWB从基站B与UWB从基站C的结构
结构相同,第二UWB定位模块、第一UWB定位模块均与UWB从基站C的第三UWB定位模块无线互
联,第三MCU主控芯片分别与第一MCU主控芯片、第二MCU主控芯片双向通信;所述标识卡包
括第四标示卡高度测量模块,用于测量标识卡高度,并将采集到的标志卡高度数据发送到
第四MCU主控芯片;与所述第四MCU主控芯片相连接的第四UWB定位模块,分别用于与第一
UWB定位模块、第二UWB定位模块、第三UWB定位模块配合测量两者之间直线距离,并将处理
后的标示卡高度数据通过无线网络发送到第一MCU主控芯片或第二MCU主控芯片或第三MCU
主控芯片;所述标识卡还包括与第四MCU主控芯片相连的第四供电模块及第四显示模块,第
四供电模块为第四MCU主控芯片供电,第四显示模块用于数据显示。
显示模块均内置在标识卡本体中,还包括与标识卡本体相配合的充电底座5。
充电时,前壳2与后壳3的底部嵌入限位槽中,第四MCU主控芯片电路、第四标示卡高度测量
电路、第四UWB定位电路、第四供电电路及第四显示电路均集成在核心主板1上,充电底座5
内具有充电核心板,充电核心板具体充电端及放电端,其放电端通过触点与电池4的充电端
连接,第四显示模块还包括固定在前壳2面板上的显示屏7、显示灯8,显示屏7、显示灯8均与
第四显示电路电性连接,前壳2上还具有与第四MCU主控芯片电路电性连接的按键9。
感器U1完成绝对压力测量,温度传感器J1完成温度测量,获取数据传给MCU处理。根据获取
到的温度和压力根据补偿系数进行补偿获取到的最终压力值转换成高度数据送给MCU处
理。
法,包括:标识卡先与UWB主基站A、UWB从基站B、UWB从基站C进行测距;UWB主基站A通过第一
基站高度测量模块测出UWB主基站A竖向高度;UWB从基站B通过第二基站高度测量模块测出
UWB从基站B竖向高度;UWB从基站C通过第三基站高度测量模块测出UWB从基站C竖向高度;
标识卡通过第四标示卡高度测量模块测出标识卡竖向高度;标识卡与任一基站无线互联,
且相邻基站间无线互联,测距信息及高度信息汇集至UWB主基站A,并通过UWB主基站A将测
距信息及高度信息通过有线或网线传输回云平台,云平台通过算法进行数据解算处理,最
终得出标识卡的位置。
号从基站的时间与标签到达1号主基站的时间之差;
号从基站接收标签消息的接收时间戳;表示1号主基站发同步信号的发射时间戳;表示1
号主基站接收标签消息的接收时间戳;
本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些
变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及
其等效物界定。