CN109375244A - 一种定位装置及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种定位装置及其定位方法，涉及定位技术领域，能够解决室内外融合无缝定位的问题。该定位装置包括：卫星定位模块、超宽带UWB定位模块、核心处理器、自组网模块和电源模块；卫星定位模块用于根据卫星信号进行室外定位；UWB定位模块用于根据UWB基站的信号进行定位；核心处理器用于采集所述卫星定位模块和/或所述UWB定位模块的定位数据确定定位位置，并按照统一的标准数据格式进行位置信息的存储；自组网模块用于传输所述位置信息；电源模块用于为所述定位装置供电。本发明实施例还提供一种定位方法，应用于定位装置。本公开提供的定位装置或方法，可以满足室外定位，室内定位和多种环境下的混合定位需求，实现融合无缝定位。

Description

一种定位装置及其定位方法

技术领域

本公开涉及定位技术领域，尤其涉及一种定位装置及其定位方法。

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。

随着GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、北斗等全球卫星导航定位系统的日益成熟，人们享受到了快速准确地定位服务。但是基于卫星信号的导航定位系统，当定位接收机天线和卫星天线之间有物体遮挡后，定位的精度和可靠性就会受到影响，特别是在大型建筑物内部，受水泥墙体遮挡的影响，卫星信号将急剧减弱以至于无法实现定位。

UWB(Ultra-Wide band，超宽带)定位是一种可行的室内定位技术，UWB定位的脉冲信号容易受到障碍物的遮挡而产生反射，降低了UWB的测距精度，从而大幅度影响其定位精度。

可见，单一定位系统均无法自主完成真正的无缝定位任务，室内外融合无缝定位问题亟待解决。

发明内容

本公开实施例提供一种定位方法及装置，能够解决室内外融合无缝定位的问题。所述技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种定位装置，该装置包括：卫星定位模块、超宽带UWB定位模块、核心处理器、自组网模块和电源模块；其中，卫星定位模块用于根据卫星信号进行室外定位；UWB定位模块用于根据UWB基站的信号进行室内定位；核心处理器用于采集卫星定位模块和/或UWB定位模块的定位数据、确定定位位置，并按照统一的标准数据格式进行位置信息的存储；自组网模块用于传输位置信息；电源模块用于为定位装置供电。

可选的，卫星定位模块可以包括北斗定位模块和/或全球定位系统GPS定位模块。

可选的，核心处理器还可以用于根据卫星信号的覆盖强度确定是否启动所述UWB定位模块。

可选的，核心处理器还可以用于按照所述自组网模块采用的通信协议对所述定位数据进行传输格式转换。

可选的，自组网模块还可以用于接收数据调用请求，根据所述数据调用请求发送位置信息。

可选的，定位装置还包括显示模块，用于所述定位位置的显示。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种定位方法置，应用于定位装置，包括：根据卫星信号确定卫星定位数据；根据UWB基站信号确定UWB定位数据；根据卫星定位数据和UWB定位数据确定定位位置，并按照统一的标准数据格式进行位置信息存储；传输位置信息。

可选的，当所述卫星信号强度小于预定门限时根据UWB基站信号进行定位，得到所述UWB定位数据。

可选的，该方法还包括对所述定位数据按照通信协议进行传输格式转换。

可选的，该方法还包括接收数据调用请求，根据所述数据调用请求发送所述位置信息。

本公开实施例提供的定位装置和方法，把卫星定位和UWB定位融合，实现了室内外融合无缝定位。可以满足室外定位，室内定位和多种环境下的混合定位、室内外移动定位的需求，定位精度高，实时性强。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本公开实施例提供的一种定位装置的结构框图；

图2是本公开实施例提供的一种定位方法的流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本公开实施例提供一种定位装置，图1是本公开提供的一种定位装置的结构框图。如图1所示，该定位装置100包括：卫星定位模块101、UWB定位模块102、核心处理器103、自组网模块104和电源模块105.

卫星定位模块101用于根据卫星信号进行定位；可以是北斗定位模块，也可以是GPS定位模块；主要用于室外的定位。以通过北斗卫星定位系统定位为例，卫星定位模块101为北斗定位模块，北斗定位模块采集卫星定位数据以后通过通信串口实现数据编码传输，存储到核心处理器103中。

UWB定位模块102用于根据UWB基站的信号进行室内定位；具体的，UWB定位模块102与UWB基站间可以采用TOF(Time of flight，飞行时间)测距法测距，即通过TDOA(TimeDifference of Arrival，到达时间差)算法进行数据计算，通过空间信息传输时间差计算距离，以确定定位坐标信息。具体的，通过UWB定位模块102发射脉冲无线电的第一时间，多个UWB基站接收该脉冲无线电的第二时间，根据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102到每个UWB基站的距离，因为UWB基站的位置坐标是已知的，这样就可以TDOA算法确定UWB定模块102的定位坐标信息，得到定位数据。UWB定位模块102采集的定位数据可以通过通信串口传输给核心处理器103进行数据存储和处理。在具体实现时，可以是当所述卫星信号的覆盖强度小于预定门限时，

UWB定位模块根据UWB基站的信号进行定位。在一些实施例中卫星信号的覆盖强度可以通过收星数量来表示，收星数量多则信号的覆盖强度强，否则说明覆盖强度弱；预定的门限可以根据用户对定位精度的要求，定位场景、信号干扰情况等的一种或多种因素综合考虑确定。例如：根据用户对定位精度的要求，当北斗卫星收星数量低于4颗后认为其覆盖强度弱，启用UWB定位模块根据UWB基站的信号进行定位。

核心处理器103用于采集所述卫星定位模块101和/或UWB定位模块102的定位数据，确定定位位置，并按照统一的标准数据格式进行位置信息的存储。例如：常用的GPS模块大多采用NMEA-0183协议。NMEA-0183是美国国家海洋电子协会(National MarineElectronics Association)所指定的标准规格，这一标准制订所有航海电子仪器间的通讯标准，其中包含传输资料的格式以及传输资料的通讯协议。GPS上电后，每隔一定的时间就会返回一定格式的数据，数据格式为：$信息类型，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x每行开头的字符都是'$'，接着是信息类型，后面是数据，以逗号分隔开。一行完整的数据如下：

$GPRMC,080655.00,A,4546.40891,N,12639.65641,E,1.045,328.42,170809,,,A*60。其中，信息类型包括：GPGLL地理定位信息；GPRMC推荐最小定位信息等。本发明实施例中卫星定位模块101和UWB定位模块102的定位数据可以按照统一的标准数据格式进行位置信息的存储；该统一的标准数据格式可以根据用户的需要进行定义，例如可以统一转换成GPRMC推荐最小定位信息进行存储。在一些实施例中，核心处理器103还用于按照所述自组网模块采用的通信协议对所述定位数据进行传输格式转换。

核心处理器103作为数据处理的核心，可以通过3个通信串口分别与UWB定位模块、北斗定位模块、自组网模块互相通信。核心处理器103采集到UWB的定位数据、北斗定位数据后，由于北斗定位数据具有自己数据帧格式，UWB定位数据也拥有自己的数据帧格式，因此核心处理器103需要按照统一的标准数据格式进行存储，具体的，核心处理器103需要按照自组网通信数据传递协议，根据自组网模块的要求输出帧格式，即需要对采集到的数据进行数据格式转换，转换为自组网模块输出帧格式要求相同的数据格式，以实现数据的远程传输。可见，整个过程中核心处理器103起到了数据协议转换、存储等作用。在一些实施例中，核心处理器103可以用MCU(Micro Control Unit，微控制单元)实现，也直接称为MCU或MUC核心处理器。

在一些实施例中，定位装置100可以获取自身的的运动速度和运动方向，并根据运动速度和运动方向进行位置或空间的预判，在数据库中切换调用位置数据，设定相关的切换规则，进行定位数据切换。具体的，当判断当前处于室内时，根据UWB定位模块102的定位数据确定定位位置；当判断处于室外时，根据卫星定位模块101的定位数据确定定位位置。或者在一些实施例中，当判断当前处于室内时，以UWB定位模块102的定位数据为主，参考卫星定位模块101的定位数据来确定定位位置；当判断处于室外时，以卫星定位模块101的定位数据为主，参考UWB定位模块102的定位数据确定定位位置。此外，获取到的运动速度和运动方向也可以辅助定位位置的确定。在一些实施例中，也可以综合卫星信号的覆盖强度和UWB基站信号的强度来确定更为准确的定位数据。例如，北斗卫星收星数量低于4颗以后定位准确度较差；UWB基站信号强度低于-107dBm时定位准确度较差。

在一些实施例中，核心处理器103可以根据位置或空间的预判，当处于室内时启动UWB定位模块102；也可以根据卫星信号的覆盖强度确定是否启动所述UWB定位模块；例如，核心处理器判断卫星信号的覆盖强度小于预定门限时，启动所述UWB定位模块进行定位。具体的，当在卫星覆盖不到的空间区域，或者是卫星信号较弱不足以支撑定位的时候，启用UWB模块进行定位。在一些实施例中，可以是当所述卫星信号的覆盖强度小于预定门限时，UWB定位模块根据UWB基站的信号进行定位。在一些实施例中卫星信号的覆盖强度可以通过收星数量来表示，收星数量多则信号的覆盖强度强，否则说明覆盖强度弱；预定的门限可以根据用户对定位精度的要求，定位场景、信号干扰情况等的一种或多种因素综合考虑确定。例如：根据用户对定位精度的要求，当北斗卫星收星数量低于4颗后认为其覆盖强度弱，启用UWB定位模块根据UWB基站的信号进行定位。

自组网模块104用于无线数据远程传输，可以将存储的位置信息进行编码后传输到后台或其他远端设备；也可以根据后台或其他远端设备的信息数据调用要求，实时将本地的定位数据进行编码传输到后台或其他远端设备。例如：自组网模块104可以接收远端设备发送的定位请求，根据所述定位请求将所述定位数据编码后发送给远端设备。

电源模块105用于为所述定位装置供电；具体的，电源模块105可以通过AC-DC转换分别为卫星定位模块101、UWB定位模块102、核心处理器103、及自组网模块104供电；当定位装置100还包含其他模块(如显示模块等)时，电源模块105也可以用于为这些模块供电。

在一些实施例中，定位装置100还包括显示模块106，用于定位位置的显示。显示模块106，可以是LCD屏或者LED屏，可以显示出核心处理器101确定定位位置。显示模块106可以与定位装置100一体设计，作为定位装置100的一部分，也可以作为定位装置100的外接模块，通过外设接口进行连接。在一些实施例中，可以通过应用软件实现定位数据的实时调用，结合全息GIS系统进行应用开发，构建全空域的定位实时显示。

本公开实施例提供的定位装置，把卫星定位和UWB定位融合，实现了室内外融合无缝定位。可以满足室外定位，室内定位和多种环境下的混合定位、室内外移动定位的需求，定位精度高，实时性强。

基于上述图1对应的实施例提供的定位装置，本公开另一实施例提供一种定位方法，该方法可以应用于定位装置，以及包含定位装置的终端。图2是本发明实施例提供的一种定位方法流程图。如图2所示，该定位方法，包括：

201、定位装置根据卫星信号确定卫星定位数据；

202、定位装置根据UWB基站信号确定UWB定位数据；

203、定位装置根据上述卫星定位数据和UWB定位数据确定定位位置，并按照统一的标准数据格式进行位置信息存储；

204、定位装置传输上述位置信息。

在一些实施例中，根据卫星信号确定卫星定位数据，可以是根据北斗定位系统进行定位，也可以是根据GPS系统进行定位。

根据UWB基站的信号进行定位；具体的，定位装置与UWB基站间可以采用TOF测距，即通过TDOA算法进行数据计算，通过空间信息传输时间差计算距离，以确定定位坐标信息。

定位装置采集到UWB的定位数据、北斗定位数据后，由于北斗定位数据具有自己数据帧格式，UWB定位数据也拥有自己的数据帧格式，因此需要对采集的数据进行协议转换存储，同时还需要转换成与自组网模块输出帧格式要求相同的数据格式，以实现数据的远程传输。

在一些实施例中，定位装置可以获取自身的的运动速度和运动方向，并根据运动速度和运动方向进行位置或空间的预判，在数据库中切换调用位置数据，设定相关的切换规则，进行定位数据切换。在一些实施例中，可以根据位置或空间的预判，当处于室内时启动UWB定位；也可以根据卫星信号的覆盖强度确定是否启动所述UWB定位；具体的，当在卫星覆盖不到的空间区域，或者是卫星信号较弱不足以支撑定位的时候，启用UWB定位。在具体实现时，可以是当所述卫星信号的覆盖强度小于预定门限时，UWB定位模块根据UWB基站的信号进行定位。在一些实施例中卫星信号的覆盖强度可以通过收星数量来表示，收星数量多则信号的覆盖强度强，否则说明覆盖强度弱；预定的门限可以根据用户对定位精度的要求，定位场景、信号干扰情况等的一种或多种因素综合考虑确定。例如：根据用户对定位精度的要求，当北斗卫星收星数量低于4颗后认为其覆盖强度弱，启用UWB定位模块根据UWB基站的信号进行定位。在一些实施例中，也可以综合卫星信号的覆盖强度和UWB基站信号的强度来确定更为准确的定位数据。例如，北斗卫星收星数量低于4颗以后定位准确度较差；UWB基站信号强度低于

-107dBm时定位准确度较差。

在一些实施例中，定位装置可以将存储的位置信息进行编码后传输到后台或其他远端设备；也可以根据后台或其他远端设备的信息数据调用要求，实时将本地的定位数据进行编码传输到后台或其他远端设备。例如：可以接收远端设备发送的定位请求，根据所述定位请求将所述定位数据编码后发送给远端设备。

在一些实施例中，定位装置还可以显示出定位位置，可以通过应用软件实现定位数据的实时调用，结合全息GIS(Geographic Information System，地理信息系统)进行应用开发，构建全空域的定位实时显示。

本公开实施例提供的定位方法，可以应用于定位装置，实现卫星定位和UWB定位的融合，实现室内外无缝定位；满足室外定位，室内定位和多种环境下的混合定位的需求，实现实时精准移动定位。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种定位装置，其特征在于，所述装置包括：卫星定位模块、超宽带UWB定位模块、核心处理器、自组网模块和电源模块；

所述卫星定位模块，用于根据卫星信号进行室外定位；

当所述卫星信号的覆盖强度小于预定门限时，所述UWB定位模块，用于根据UWB基站的信号进行室内定位；

所述核心处理器，用于采集所述卫星定位模块和/或所述UWB定位模块的定位数据、确定定位位置，并按照统一的标准数据格式进行位置信息的存储；

所述自组网模块，用于传输所述位置信息；

所述电源模块，用于为所述定位装置供电。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述卫星定位模块包括北斗定位模块和/或全球定位系统GPS定位模块。

3.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述核心处理器还用于判断所述卫星信号的覆盖强度，当所述卫星信号的覆盖强度小于所述预定门限时，启动所述UWB定位模块进行定位。

4.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述核心处理器还用于按照所述自组网模块采用的通信协议对所述定位数据进行传输格式转换。

5.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述自组网模块用于接收数据调用请求，根据所述数据调用请求发送所述位置信息。

6.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括显示模块，用于所述定位位置的显示。

7.一种定位方法，其特征在于：根据卫星信号确定卫星定位数据；根据UWB基站信号确定UWB定位数据；根据所述卫星定位数据和所述UWB定位数据确定定位位置，并按照统一的标准数据格式进行位置信息存储；传输所述位置信息。

8.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于：当所述卫星信号强度小于预定门限时根据UWB基站信号进行定位，得到所述UWB定位数据。

9.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于，还包括对所述定位数据按照通信协议进行传输格式转换。

10.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于，还包括接收数据调用请求，根据所述数据调用请求发送所述位置信息。