CN106772236A - 应用于超宽带定位系统的定位基站、系统及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于超宽带定位系统的定位基站、系统及定位方法。在本申请实施例中，超宽带定位系统中的定位基站被配置为多个定位基站共用一个定位处理机，定位基站不具备定位处理机的功能。与现有技术相比，在需要配置相同数量的定位场景下。采用本申请实施例中的定位基站，相比现有技术可以节省大量的定位处理装置，使得整体定位系统的布置成本降低。另一方面，多个定位基站共用一个定位处理机，多个定位基站的脉冲信号可以被用一个定位处理机处理，使得多个定位基站可以工作在相同的时间基准下。不必如现有系统中对多个定位处理装置进行时间基准的统一，减小了配置工作量，消除了时间基准配置不统一带来的定位精度下降的问题。

Description

应用于超宽带定位系统的定位基站、系统及定位方法

技术领域

本发明涉及超宽带定位技术领域，具体而言，涉及应用于超宽带定位系统的定位基站、系统及定位方法。

背景技术

UWB(Ultra Wideband，超宽带)技术使用的频段规定为3.1～10.6GHz之间，由于工作频率高，信号绕射能力和穿透能力有限。现有的使用UWB进行定位的技术，每一个参考节点拥有独立的天线、传输线和定位处理装置。利用定位处理装置对信号进行解算，以实现对信号源的定位。在对同一个区域进行定位时，通常需要3～4个参考节点同时工作，在室内多个小房间的应用中，每个房间必须布设3个或以上的参考节点才能实现平面定位，由于每一个参考节点都需要配置一个定位处理装置，且定位处理装置的单机成本高，从而使系统的整体成本居高不下。而且由于多个定位基站配置有独立的定位处理装置，需要对数量较多的定位处理装置配置相同的时间基准，配置工作量大，精度难以保证。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种应用于超宽带定位系统的定位基站、系统及定位方法，可以解决上述问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种应用于超宽带定位系统的定位基站，所述超宽带定位系统包括多个定位基站和与多个定位基站连接的定位处理机，其中，所述定位基站包括：用于接收脉冲信号的天线；与所述天线连接，用于将接收到的脉冲信号放大的信号放大装置；与所述信号放大装置连接，用于将放大后的脉冲信号进行模数转换的信号转换装置；

所述定位处理机包括多个与所述定位基站连接的端口，接收所述定位基站发送的经过模数转换后的脉冲信号，获取所述脉冲信号包含的位置数据。

进一步的，所述定位基站还包括与所述信号放大装置连接，用于对放大后的脉冲信号进行检波的检波装置。

进一步的，所述超宽带定位系统还包括：

与所述定位处理机相连接，用于控制所述定位处理机的时间基准的同步控制器。

进一步的，所述定位基站通过传输线与所述定位处理机连接，所述传输线包括同轴电缆、双绞线、网线、光纤中的一种或几种。

进一步的，所述天线包括UWB时域脉冲天线、WiFi接收天线、Zigbee接收天线和RF453M接收天线中的任意一种。

本发明还提供了一种超宽带定位系统，多个定位基站和定位处理机；

所述定位基站包括：用于接收脉冲信号的天线；与所述天线连接，用于将接收到的脉冲信号放大的信号放大装置；与所述信号放大装置连接，用于将放大后的脉冲信号进行模数转换的信号转换装置；

所述定位处理机包括多个与所述定位基站连接的端口，接收所述定位基站发送的经过模数转换后的脉冲信号，获取所述脉冲信号包含的位置数据。

进一步的，所述定位基站还包括与所述信号放大装置连接，用于对放大后的脉冲信号进行检波的检波装置。

进一步的，所述超宽带定位系统还包括：

与所述定位处理机相连接，用于控制所述定位处理机的时间基准的同步控制器。

进一步的，所述定位基站通过传输线与所述定位处理机连接，所述传输线包括同轴电缆、双绞线、网线、光纤中的一种或几种。

本发明还提供了一种超宽带定位方法，应用于超宽带定位系统，所述超宽带定位系统包括定位基站和定位处理机，所述定位基站包括：用于接收脉冲信号的天线；与所述天线连接，用于将接收到的脉冲信号放大的信号放大装置；与所述信号放大装置连接，用于将放大后的脉冲信号进行模数转换的信号转换装置；

所述定位处理机包括多个与所述定位基站连接的端口，接收所述定位基站发送的经过模数转换后的脉冲信号，获取所述脉冲信号包含的位置数据；该超宽带定位方法包括：

所述定位处理机确定接收该脉冲信号的定位基站；

根据接收该脉冲信号的所述定位基站的预设位置信息确根据预设算法确定所述脉冲信号对应的位置信息。

在本申请实施例中，超宽带定位系统中的定位基站被配置为多个定位基站共用一个定位处理机，定位基站不具备定位处理机的功能。与现有技术相比，在需要配置相同数量的定位场景下。采用本申请实施例中的定位基站，相比现有技术可以节省大量的定位处理装置，使得整体定位系统的布置成本降低。另一方面，多个定位基站共用一个定位处理机，多个定位基站的脉冲信号可以被用一个定位处理机处理，使得多个定位基站可以工作在相同的时间基准下。不必如现有系统中对多个定位处理装置进行时间基准的统一，减小了配置工作量，消除了时间基准配置不统一带来的定位精度下降的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种超宽带定位系统的示意图。

图2为本发明实施例提供的一种定位基站的功能模块示意图。

图3为本发明实施例提供的另一种定位基站的功能模块示意图。

图4为本发明实施例提供的一种定位方法的流程示意图。

图标：10-超宽带定位系统；100-定位基站；200-定位处理机；300-同步控制器；101-天线；102-信号放大装置；103-信号转换装置；104-检波装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例提供了一种应用于超宽带定位系统10的定位基站100，如图1所示，所述超宽带定位系统10包括多个定位基站100和与多个定位基站100连接的定位处理机200，其中，所述定位基站100包括：用于接收脉冲信号的天线101；与所述天线101连接，用于将接收到的脉冲信号放大的信号放大装置102；与所述信号放大装置102连接，用于将放大后的脉冲信号进行模数转换的信号转换装置103。

所述定位处理机200包括多个与所述定位基站100连接的端口，接收所述定位基站100发送的经过模数转换后的脉冲信号，获取所述脉冲信号包含的位置数据。

现有技术中，利用超宽带技术在对某一区域中的目标物体进行平面定位时，至少需要3个参考节点。实际使用中，一般使用3个或4个参考节点同时工作，以实现准确的定位。使用定位基站100作为参考节点，定位基站100通过接收设置在目标物体上的定位标签发出的脉冲信号，利用TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)算法或其他算法对脉冲信号进行解算，从而实现对定位标签的定位。

发明人发现，现有技术中的定位基站100在接收到脉冲信号后，经过必须的信号处理后，通过定位处理机200对脉冲信号的到达时间差等信息进行计算。由于每一个定位基站100都需要对脉冲信号进行计算，使得定位基站100需要配备独立的定位处理机200实现对脉冲信号相关信息的计算。在一个定位区域中，由于需要配置多个定位基站100，需要配置的定位处理机200的数量也与定位基站100的数量相同。而定位处理机200的成本较高，使得在一个超宽带定位应用中，整体系统的配置成本很高，阻碍了超宽带定位系统10的普及应用。

在本申请实施例中，定位基站100可以被配置为具有天线101、信号放大装置102和信号转换装置103的形式，定位基站100并不配置定位处理装置，定制基站仅对脉冲信号进行信号放大、模数转换等处理。多个定位基站100与一台定位处理机200相连接，多个定位基站100可以将各自的经过前期处理的脉冲信号传输至定位处理机200，由定位处理机200对多个定位基站100的脉冲信号进行处理，并得到相应的处理结果。

在本申请实施例中，将定位基站100配置为不包含定位处理机200的结构，且多个定位基站100可以共用一个定位处理机200。定位基站100仅进行脉冲信号的放大、模数转换等操作。使得在进行超宽带定位系统10的布置时，仅需要在定位区域布置本申请实施例提供的定位基站100，且将多个定位基站100共用一台定位处理机200。这样的定位系统，在实际应用中，通过多个定位基站100共用一个定位处理机200，不必为每一个定位基站100配置单独的定位处理装置。使得一个定位系统中需要配置的定位处理机200的数量与现有技术相比大大减少，使整体系统的造价大幅度降低。

在现有技术中，由于每一个定位基站100都包含一定位处理装置，在超宽带定位系统10中，需要不同的定位基站100的定位处理装置具有相同的时间基准。需要通过同步控制装置控制每一个定位基站100内的定位处理装置的时间基准，使不同的定位基站100具有统一的时钟状态。

例如，在一个房间中布置超宽带定位系统10，假设需要布置3个参考节点，在现有技术中，就需要布置3个定位基站100，3个定位基站100就需要对应3个定位处理机200。采用本申请的定位基站100配置方案，由于本申请实施例提供的定位基站100仅仅具有天线101、信号放大和信号转换装置103，使得如果采用本申请实施例提供的定位基站100，仅需要1台定位处理机200即可，从而节省了大量的系统开销。

进一步的，如图2所示，所述定位基站100还包括与所述信号放大装置102连接，用于对放大后的脉冲信号进行检波的检波装置104。通过检波装置104可以将脉冲信号从高频信号中分离出来，实现信号的调制。

此外，如图3所示，所述超宽带定位系统10还包括与所述定位处理机200相连接，用于控制所述定位处理机200的时间基准的同步控制器300。通过同步控制器300可以将定位处理机200的时间基准进行同步，在包括多个定位处理机200的超宽带定位系统10中，通过同步控制器300可以将多个定位处理机200的时间基准进行统一，保证整个系统工作在同一时间基准下。

所述定位基站100通过传输线与所述定位处理机200连接，所述传输线包括同轴电缆、双绞线、网线、光纤中的一种或几种。

所述天线101包括UWB时域脉冲天线101、WiFi接收天线101、Zigbee接收天线101和RF453M接收天线101中的任意一种。

本申请实施例还提供了一种超宽带定位系统10，所述超宽带定位系统10包括定位基站100和定位处理机200，所述定位基站100包括：用于接收脉冲信号的天线101；与所述天线101连接，用于将接收到的脉冲信号放大的信号放大装置102；与所述信号放大装置102连接，用于将放大后的脉冲信号进行模数转换的信号转换装置103。

所述定位处理机200包括多个与所述定位基站100连接的端口，接收所述定位基站100发送的经过模数转换后的脉冲信号，获取所述脉冲信号包含的位置数据。

本申请实施例还提供了一种应用于上述超宽带定位系统10的定位方法，如图4所示，该方法包括以下步骤。

步骤S101，所述定位处理机200确定接收该脉冲信号的定位基站100。

在本申请实施例中，定位基站100本身并不具备对定位数据解析的功能，而是通过多个定位基站100共用一个定位处理机200的方式，通过该定位处理机200实现对多个定位基站100接收到的脉冲信号的处理。定位基站100只进行脉冲信号的放大、模数转换等操作。

由于一个定位处理机200会连接多个定位基站100，且在实际应用中，多个定位基站100可能安装在不同的房间中，定位处理机200在对接收到的脉冲信号进行解析时，需要先确定接收该脉冲信号的定位基站100的信息。在一种实施方式中，本申请实施例中的定位处理机200可以包含多个物理端口，每一物理端口配置一个独立的端口地址，每一个物理端口与一个定位基站100连接。在进行定位系统的布置时，将每一个端口与每一个定位基站100的对应关系预先设置并保存。在进行脉冲信号的处理时，通过分析接收脉冲信号的物理端口的端口地址，即可知晓该脉冲信号对应的定位基站100。在进行位置信息的计算过程中，需要知晓定位基站100的位置等配置信息，通过确定脉冲信号对应的定位基站100，从而给后续的位置信息的解算提供计算基础。

步骤S102，根据接收该脉冲信号的所述定位基站100的预设位置信息确根据预设算法确定所述脉冲信号对应的位置信息。

具体的，定位处理机200可以在时域上分分辨出各个天线101对应的时域脉冲信号，测量出任意定位基站100传来的时域脉冲信号的时间之差，可以根据现有技术中的TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)算法计算出目标物体在超宽带定位系统10中的位置。

综上所述，在本申请实施例中，超宽带定位系统10中的定位基站100被配置为多个定位基站100共用一个定位处理机200，定位基站100不具备定位处理机200的功能。与现有技术相比，在需要配置相同数量的定位场景下。采用本申请实施例中的定位基站100，相比现有技术可以节省大量的定位处理装置，使得整体定位系统的布置成本降低。另一方面，多个定位基站100共用一个定位处理机200，多个定位基站100的脉冲信号可以被用一个定位处理机200处理，使得多个定位基站100可以工作在相同的时间基准下。不必如现有系统中对多个定位处理装置进行时间基准的统一，减小了配置工作量，消除了时间基准配置不统一带来的定位精度下降的问题。

本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种应用于超宽带定位系统的定位基站，其特征在于，所述超宽带定位系统包括多个定位基站和与多个定位基站连接的定位处理机，其中，所述定位基站包括：用于接收脉冲信号的天线；与所述天线连接，用于将接收到的脉冲信号放大的信号放大装置；与所述信号放大装置连接，用于将放大后的脉冲信号进行模数转换的信号转换装置；

所述定位处理机包括多个与所述定位基站连接的端口，接收所述定位基站发送的经过模数转换后的脉冲信号，获取所述脉冲信号包含的位置数据。

2.根据权利要求1所述的应用于超宽带定位系统的定位基站，其特征在于，所述定位基站还包括与所述信号放大装置连接，用于对放大后的脉冲信号进行检波的检波装置。

3.根据权利要求1所述的应用于超宽带定位系统的定位基站，其特征在于，所述超宽带定位系统还包括：

与所述定位处理机相连接，用于控制所述定位处理机的时间基准的同步控制器。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的应用于超宽带定位系统的定位基站，其特征在于，所述定位基站通过传输线与所述定位处理机连接，所述传输线包括同轴电缆、双绞线、网线、光纤中的一种或几种。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的应用于超宽带定位系统的定位基站，其特征在于，所述天线包括UWB时域脉冲天线、WiFi接收天线、Zigbee接收天线和RF453M接收天线中的任意一种。

6.一种超宽带定位系统，其特征在于，包括：多个定位基站和定位处理机；

所述定位基站包括：用于接收脉冲信号的天线；与所述天线连接，用于将接收到的脉冲信号放大的信号放大装置；与所述信号放大装置连接，用于将放大后的脉冲信号进行模数转换的信号转换装置；

所述定位处理机包括多个与所述定位基站连接的端口，接收所述定位基站发送的经过模数转换后的脉冲信号，获取所述脉冲信号包含的位置数据。

7.根据权利要求6所述的超宽带定位系统，其特征在于，所述定位基站还包括与所述信号放大装置连接，用于对放大后的脉冲信号进行检波的检波装置。

8.根据权利要求6所述的超宽带定位系统，其特征在于，所述超宽带定位系统还包括：

与所述定位处理机相连接，用于控制所述定位处理机的时间基准的同步控制器。

9.根据权利要求6至8任意一项所述的超宽带定位系统，其特征在于，所述定位基站通过传输线与所述定位处理机连接，所述传输线包括同轴电缆、双绞线、网线、光纤中的一种或几种。

10.一种超宽带定位方法，其特征在于，应用于超宽带定位系统，所述超宽带定位系统包括定位基站和定位处理机，所述定位基站包括：用于接收脉冲信号的天线；与所述天线连接，用于将接收到的脉冲信号放大的信号放大装置；与所述信号放大装置连接，用于将放大后的脉冲信号进行模数转换的信号转换装置；

所述定位处理机包括多个与所述定位基站连接的端口，接收所述定位基站发送的经过模数转换后的脉冲信号，获取所述脉冲信号包含的位置数据；该超宽带定位方法包括：

所述定位处理机确定接收该脉冲信号的定位基站；

根据接收该脉冲信号的所述定位基站的预设位置信息确根据预设算法确定所述脉冲信号对应的位置信息。