CN110519841A - 基于智慧室分的定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于智慧室分的定位系统及方法，该定位系统包括：服务器、组网交换机、多台UWB定位基站和标签设备。其中，标签设备用于向UWB定位基站发送第一UWB定位帧；UWB定位基站用于将标签设备发送的第一UWB定位帧转换成第二UWB定位帧，以及将第二UWB定位帧发送给组网交换机或上一级的UWB定位基站；组网交换机用于将第二UWB定位帧通过有线网络转发给服务器；服务器用于根据接收到的第二UWB定位帧和UWB定位基站的位置信息对标签设备进行定位。上述基于智慧室分的定位系统由于通过UWB定位技术进行定位，因此，本申请提供的基于智慧室分的UWB定位系统的定位精度很高，可以应用于不同的应用场景，进而增大了该定位系统的应用范围。

Description

基于智慧室分的定位系统及方法

技术领域

本申请涉及智慧室分技术领域，尤其涉及一种基于智慧室分的定位系统及方法。

背景技术

随着5G信息时代的来临，传统室分因不可管控、业务单一的先天性不足已不能适应信息化时代发展的需要，因而智慧室分应运而生，智慧室分可以极大的降低运营商建网及运营的成本。

目前，智慧室分在增值业务领域增加了室内定位服务，当前基于智慧室分的定位系统和方法通常采用蓝牙室内定位系统和方法、或无线局域网(Wireless Fidelity，Wifi)室内定位系统和方法，一般定位精度可以达到3～7米，可以被广泛应用于各种企业、工厂、学校、办公楼等室内场景。

但是，上述智慧室分的定位系统和方法存在定位精度低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够有效提高定位精度的基于智慧室分的定位系统及方法。

第一方面，一种基于智慧室分的定位系统，所述定位系统包括：服务器、组网交换机、多台UWB定位基站和标签设备；

标签设备用于向UWB定位基站发送第一UWB定位帧；

UWB定位基站用于将标签设备发送的第一UWB定位帧转换成第二UWB定位帧，以及将第二UWB定位帧发送给组网交换机或上一级的UWB定位基站；

组网交换机用于将第二UWB定位帧通过有线网络转发给服务器；

服务器用于根据接收到的第二UWB定位帧和UWB定位基站的位置信息对标签设备进行定位。

在其中一个实施例中，UWB定位基站包括：UWB收发模块、预制交换机、受电模块、控制模块、电源模块；控制模块分别与UWB收发模块、预制交换机、受电模块、以及源模块连接；

UWB收发模块用于接收标签设备发送的第一UWB定位帧，以及将第二UWB定位帧发送给组网交换机或上一级的UWB定位基站；

预制交换机用于级联上一级的UWB定位基站和下一级的UWB定位基站；

控制模块用于控制受电模块向上一级的UWB定位基站获取电能，并将获取到的电能提供给当前级的UWB定位基站和/或下一级的UWB定位基站；

电源模块用于为UWB定位基站中的各部件提供电能。

在其中一个实施例中，UWB定位基站还包括：

蓝牙收发模块，蓝牙收发模块与控制模块连接；

蓝牙收发模块用于接收标签设备发送的第一业务数据和/或标签设备发送的第一蓝牙定位信号，以及将第二业务数据和/或第二蓝牙定位信号发送给所述组网交换机或所述上一级的UWB定位基站。

在其中一个实施例中，服务器包括：设备管理服务器、位置服务器、业务服务器；位置服务器分别与设备管理服务器和业务服务器连接；

设备管理服务器用于管理服务器、组网交换机、UWB定位基站和标签设备；

位置服务器用于根据UWB定位基站的位置信息和UWB定位基站通过组网交换机发送的第二UWB定位帧，对标签设备的位置进行解算，得到标签设备的位置坐标；

业务服务器用于根据位置服务器发送的标签设备的位置坐标和/或UWB定位基站通过组网交换机发送的第二业务数据，执行相关的业务操作。

在其中一个实施例中，位置服务器还用于解析第二UWB定位帧中携带的数据信息，得到标签设备的状态信息；状态信息包括标签设备电量信息、故障信息、按键信息中的至少一种。

在其中一个实施例中，第一业务数据包括物联网业务数据，服务器包括物联网数据服务器，物联网数据服务器用于收集标签设备上报的物联网业务数据。

在其中一个实施例中，业务服务器还用于根据用户输入的查询指令从所述位置服务器中查询得到所述标签设备的位置坐标；

位置服务器用于接收所述业务服务器发送的查询指令，并根据所述查询指令查询所述标签设备的位置坐标，并在预设地图上显示位置坐标。

在其中一个实施例中，标签设备包括：蓝牙发送模块、UWB发送模块、电源模块、控制模块、以及传感器；

控制模块用于控制UWB发送模块用于以预设频次向UWB定位基站发送第一UWB定位帧；

蓝牙发送模块用于向UWB定位基站发送第一业务数据，和/或第一蓝牙定位信号；

电源模块用于为蓝牙发送模块、UWB发送模块、传感器、控制模块提供电能；

传感器用于采集各种类型的信号，并将各种类型的信号转换成第一业务数据。

在其中一个实施例中，传感器为加速度传感器，加速度传感器用于监测标签设备的运动状态，并将运动状态发送给所述控制模块；

控制模块用于根据运动状态调整所述预设频次。

在其中一个实施例中，所述定位系统还包括：至少一台小基站；

小基站用于级联多台UWB定位基站，并将所述多台UWB定位基站发送的第二UWB定位帧通过有线网络转发给服务器。

第二方面，一种基于智慧室分的定位方法，所述定位方法应用于第一方面所述的基于智慧室分的定位系统，所述定位系统包括：服务器、组网交换机、多台UWB定位基站和标签设备，所述定位方法包括：

标签设备向UWB定位基站发送第一UWB定位帧；

UWB定位基站将标签设备发送的第一UWB定位帧转换成第二UWB定位帧，以及将第二UWB定位帧发送给所述组网交换机或上一级的UWB定位基站；

组网交换机将第二UWB定位帧通过有线网络转发给服务器；

服务器根据接收到的第二UWB定位帧和UWB定位基站的位置信息对标签设备进行定位。

在其中一个实施例中，UWB定位基站包括：所述定位方法还包括：

UWB定位基站向上一级的UWB定位基站获取电能，并将获取到的电能提供给当前级的UWB定位基站和/或下一级的UWB定位基站。

在其中一个实施例中，所述定位方法还包括：

UWB定位基站接收标签设备发送的第一业务数据和/或标签设备发送的第一蓝牙定位信号，以及通过组网交换机向所述服务器发送第二业务数据和/或第二蓝牙定位信号。

在其中一个实施例中，所述定位方法还包括：

服务器解析第二UWB定位帧中携带的数据信息，得到标签设备的状态信息；状态信息包括所述标签设备电量信息、故障信息、按键信息中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述定位方法还包括：

所述服务器收集所述UWB定位基站通过所述组网交换机上报的所述物联网业务数据。

在其中一个实施例中，所述定位方法还包括：

服务器将用户输入的标签设备标识查询标签设备标识对应的标签设备的位置坐标，并在预设地图上显示所述位置坐标。

在其中一个实施例中，所述定位系统还包括至少一台小基站，所述定位方法还包括：

小基站级联多台UWB定位基站，并将多台UWB定位基站发送的第二UWB定位帧通过有线网络转发给所述服务器。

本申请提供的一种基于智慧室分的定位系统及方法，是通过UWB定位技术进行定位，由于UWB定位技术是一种无载波通信技术，其利用的是纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，所占的频谱范围很宽，具备极强的抗干扰能力，极大的减少了定位误差，定位精度极高，可以具有高达10-20cm的定位精度。而传统的基于智慧室分的定位系统中通过蓝牙或wifi定位技术进行定位，且蓝牙或wifi定位技术是根据信号强弱来判断物体位置的方法，容易受到外部影响，抗干扰能力极弱，定位精度低，一般定位精度仅达3-7米，适用于精度要求不高的场景。因此，本申请提供的基于智慧室分的UWB定位系统的定位精度很高，可以应用于不同的应用场景，进而增大了该定位系统的应用范围。

附图说明

图1为一个实施例提供的一种基于智慧室分的定位系统的结构示意图；

图2为一个实施例提供的一种UWB定位基站的结构示意图；

图3为一个实施例提供的另一种UWB定位基站的结构示意图；

图4为一个实施例提供的一种服务器的结构示意图；

图5为一个实施例提供的一种标签设备的结构示意图；

图6为一个实施例提供的一种基于智慧室分的定位系统的结构示意图；

图7为一个实施例提供的一种基于智慧室分的定位系统的结构示意图；

图8为一个实施例提供的一种基于智慧室分的定位方法的流程图；

图9为一个实施例提供的一种计算机设备内部结构的示意图。

具体实施方式

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

下面将通过实施例并结合附图具体地对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

图1为一个实施例提供的一种基于智慧室分的定位系统的结构示意图，如图1所示，该定位系统包括：服务器、组网交换机、多台UWB定位基站和标签设备。其中，标签设备用于向UWB定位基站发送第一UWB定位帧；UWB定位基站用于将标签设备发送的第一UWB定位帧转换成第二UWB定位帧，以及将第二UWB定位帧发送给组网交换机或上一级的UWB定位基站；组网交换机用于将第二UWB定位帧通过有线网络转发给服务器；服务器用于根据接收到的第二UWB定位帧和UWB定位基站的位置信息对标签设备进行定位。

上述第一超宽带(Ultra Wideband，UWB)定位帧是由标签设备向UWB基站发送的信号帧，其中携带标签设备的标签标识，还可以携带少量的数据信息，该数据信息可以表示标签设备的一些诸如电池电量、故障、报警、按键等信息。第二UWB定位帧是UWB定位基站将第一定位帧转换后形成的数据帧，该数据帧包括标签设备发送第一定位帧和UWB定位基站接收第一定位帧的时间戳，便于之后服务器使用该时间戳解算标签设备的位置坐标。UWB定位基站的位置信息可以用该UWB定位基站的位置坐标表示，其可以预先由服务器存储在数据库中，以便提取使用。

上述服务器的类型可以根据实际应用需求定义，具体可以是一台服务器，也可以是多台不同类型的服务器，还可以是服务器集群。

上述组网交换机可以根据实际组网情况选择具体型号，具体的可以采用不同数量网口的交换机，例如，12、16数量的网口，对此本实施例不做限制。本实施例中为了使整个定位系统采用低功耗设计，采用的组网交换机的单端口可提供最大的30W输出，其设备本身功耗可以小于3W，可支持达到8台UWB定位基站的级联，采用6类网线，设备间的通信距离以100米为限。需要说明的是，上述组网交换机的具体型号或参数仅为举例说明，具体可以根据实际应用需求确定，对此本实施例不做限定。组网交换机与上述服务器通过有线网络进行通信，其中的有线网络可以具体采用以太网。

上述多台UWB定位基站在图1定位系统中连接组网交换机进行组网，具体可以支持星型组网，也可以支持菊花链组网。具体在连接的时候，定位系统中的头端UWB定位基站与组网交换机连接，其它位置的基站可以通过级联的方式进行连接。

上述标签设备可以但不限于是各种类型的计算机设备、测量设备、机器人等具有能够发射UWB信号的功能的设备。

参见图1进行说明上述基于智慧室分的定位系统的工作原理：在实际应用中，当定位系统需要对某一标签设备进行定位时，标签设备可以周期性的，或是事件触发性的向UWB定位基站发送携带标签标识的第一UWB定位帧，UWB定位基站在接收到该第一UWB定位帧后，对该第一UWB定位帧进行处理和封装，将其转换成携带有时间戳的第二UWB定位帧。当此时的UWB定位基站为头端定位基站时，之后直接将该第二UWB定位帧通过组网交换机发送给服务器；当此时的UWB定位基站不是头端定位基站时，之后需要将该第二UWB定位帧发送给与该UWB定位基站级联的上一级的UWB定位基站，使上一级的UWB定位基站继续传送该第二UWB定位帧，直到组网交换机接收到该第二UWB定位帧，并将该第二UWB定位帧通过有线网络发送给服务器为止。服务器在接收到UWB定位基站上报的第二UWB定位帧时，可以从数据库中得到该UWB定位基站的位置信息，并采用相应的定位方法，根据该UWB定位基站的位置信息和上报的第二UWB定位帧对发送第一UWB定位帧的标签设备进行定位。

本申请提供的基于智慧室分的定位系统，是通过UWB定位技术进行定位，UWB定位技术是一种无载波通信技术，其利用的是纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，所占的频谱范围很宽，具备极强的抗干扰能力，极大的减少了定位误差，定位精度极高，可以具有高达10-20cm的定位精度。而传统的基于智慧室分的定位系统中通过蓝牙或wifi定位技术进行定位，且蓝牙或wifi定位技术是根据信号强弱来判断物体位置的方法，容易受到外部影响，抗干扰能力极弱，定位精度低，一般定位精度仅达3-7米，适用于精度要求不高的场景。因此，本申请提供的基于智慧室分的UWB定位系统的定位精度很高，可以应用于不同的应用场景，进而增大了该定位系统的应用范围。

图2为一个实施例提供的一种UWB定位基站的结构示意图，如图2所示，该UWB定位基站包括：UWB收发模块、预制交换机、受电模块、控制模块、电源模块，控制模块分别与UWB收发模块、预制交换机、受电模块、以及电源模块连接。其中，UWB收发模块用于接收标签设备发送的第一UWB定位帧，以及将第二UWB定位帧发送给组网交换机或上一级的UWB定位基站；预制交换机用于级联上一级UWB定位基站和下一级的UWB定位基站；电源模块用于为UWB定位基站中的各部件提供电能。

上述预制交换机为一种小型交换机，具体可以采用3口100M交换芯片，支持层二交换即可；上述UWB收发模块具体可以采用Decawave的DW1000芯片；受电模块具体可以为一种PD电路。电源模块可以包括隔离性的DC-DC电源电路，可选的，在一种应用中，电源模块还可以包括可充电电池和充电电电路。

参见图2进行说明上述UWB定位基站的工作原理：当UWB定位基站中的UWB收发模块接收标签设备发送的第一UWB定位帧时，控制模块可以对该第一UWB定位帧进行数据处理，得到携带时间戳的第二UWB定位帧，然后控制UWB收发模块将第二UWB定位帧发送给组网交换机或上一级的UWB定位基站。在实际应用中，UWB定位基站中的受电模块可以向上一级的UWB定位基站取电，并将获取到的部分电能提供给电源模块，以保证电源模块能够正常为UWB定位基站中各部件供电。同时，受电模块还可以预留一部分电能提供给下一级的UWB定位基站，使下一级的UWB定位基站能够正常取电。可选的，在实际应用中，还存在一种应用场景，具体为：当该UWB定位基站中的电源模块中包含有可充电的电池，且该电池的电量不足时，UWB定位基站中的受电模块在向上一级的UWB定位基站取电后，还可以给该电池进行充电，以保证电池的电量充足。UWB定位基站中的预制交换机用于级联上一级的UWB定位基站和下一级的UWB定位基站，以使多台UWB定位基站可以正常进行组网连接。

本申请提供的UWB定位基站，由于其中内嵌了用于级联上一级和下一级的预制交换机，相比于在UWB定位基站外部设置级联各UWB定位基站的交换机方法，使整个网络结构更加紧凑。且由于其中还内嵌了可以向上一级的UWB定位基站取电，以及为下一级的UWB定位基站供电的受电模块，使UWB定位基站可以向相邻的UWB定位基站取电，不必向远端的组网交换机取电，或是还需要在网络中提供独立的供电设备，本申请提供的这种定位基站的供电模式可以极大的提高供电效率，保证网络的供电稳定性。另外，UWB定位基站中的电源模块中还可以设置有可充电的电池，以便受电模块可以给电池充电，这种方法提供了多种供电方式，使UWB定位基站可以级联更多的UWB定位基站，进而提高了UWB定位基站的续航能力。

图3为一个实施例提供的另一种UWB定位基站的结构示意图，如图3所示，基于图2实施例中所示的UWB定位基站，该UWB定位基站还包括：蓝牙收发模块，蓝牙收发模块与控制模块连接；蓝牙收发模块用于接收标签设备发送的第一业务数据和/或标签设备发送的第一蓝牙定位信号，以及将第二业务数据和/或第二蓝牙定位信号发送给组网交换机或上一级的UWB定位基站。

上述蓝牙收发模块可以采用Dialog DA1458系列和Nodic nRF52系列的SOC芯片，工作在蓝牙的Central模式，也可以采用其它能够发送蓝牙信号的蓝牙装置。该蓝牙收发模块用于为现场低频次、低数据量第一业务数据提供传输通道，可以接收广播包的数据或定期通过连接方式收集数据，最大程度方便行业应用。

参见图3进行说明上述UWB定位基站的工作原理：本实施例涉及UWB定位基站传递第一业务数据，或传递第一蓝牙信息的过程，具体包括：当UWB定位基站中的蓝牙收发模块接收标签设备发送的第一业务数据，或第一蓝牙信号时，控制模块可以对该第一业务数据或第一蓝牙信号进行数据处理，得到携带标签设备标识的第二业务数据或第二蓝牙信号，然后控制蓝牙收发模块将第二业务数据或第二蓝牙信号发送给组网交换机或上一级的UWB定位基站。

本申请提供的UWB定位基站，由蓝牙收发模块接收标签设备上报的第一业务数据，以及将第一业务数据上传至服务器进行业务数据处理，因此上述包含UWB定位基站的基于智慧室分的UWB定位系统不仅具有定位标签设备的功能，还具有处理各种类型的第一业务数据的功能。

图4为一个实施例提供的一种服务器的结构示意图，如图4所示，服务器包括：设备管理服务器、位置服务器、业务服务器；位置服务器分别与设备管理服务器和业务服务器连接；设备管理服务器用于管理服务器、组网交换机、UWB定位基站和标签设备；位置服务器用于根据UWB定位基站的位置信息和第二UWB定位帧，对标签设备的位置进行解算，得到标签设备的位置坐标；业务服务器用于根据位置服务器发送的标签设备的位置坐标和/或第二业务数据，执行相关的业务操作。

上述设备管理服务器实现对上述定位系统中各设备的管理功能，具体可以包括设备监控参数管理、地图管理及工程资料管理等。上述设备监控参数管理一般包括但不限于设备型号、序列号、设备IP地址、设备管理服务器IP地址及端口号、位置管理服务器IP地址及端口号、回传网络的IP地址及端口号、固件版本、UWB参数配置等；地图管理包括存储和管理各种类型的场景地图的功能，实现地图的增删改查等功能以及在地图中UWB定位基站位置坐标添加及修改。上述地图具体可以是CAD图，也可以采用其它类型地图。工程资料管理实现资料的增加删除等功能，方便工程维护查询。考虑设备管理服务器数据处理压力较小，一般省级部署一台即可，采用BS架构支持多客户端，容量超大时亦可考虑分布式部署主要缓解通信部分的压力。

上述位置服务器实现标签设备的位置的解算，具体可以按照预设定位算法对位置进行解算，例如，TDOA定位算法，同时可以按需实现零维、一维、二维或三维的位置解算。在外部接口方面可以提供API接口输出标签设备的位置坐标。

上述业务服务器是一种运营商业务运营管理的服务器，所有的行业应用及用户都是通过该业务服务器获得授权位置数据及特定物联网数据，可以具体为一种特定行业或场景的应用服务器，通过位置服务器获得标签设备的位置和原始地图信息，其无需管理定位基础设施建设及运维，聚焦于具体场景业务。

上述设备管理服务器、位置服务器、业务服务器在与UWB定位基站建立链路连接时，均可以采用TCP通信协议。具体的设备管理服务器在与UWB定位基站建立链路连接时可以采用直放站通信协议或基于TR069通信协议框架。位置服务器或业务服务器在与UWB定位基站建立链路连接时，可采用websocket协议框架。

参见图4进行说明上述服务器的工作原理：本实施例中，当位置服务器接收到UWB定位基站通过组网交换机发送的第二定位帧时，可以进一步的从自身数据库中查询发送第二定位帧的UWB定位基站的位置信息，可选的，位置服务器也可以从设备管理服务器上查询发送第二定位帧的UWB定位基站的位置信息，然后再采用相应的解算算法，例如，TOF定位算法、TDOA定位算法、AOA定位算法，根据第二定位帧中携带的时间戳和UWB定位基站的位置信息，解算出发送第一定位帧的标签设备的位置坐标，实现对该标签设备的定位。

还存在一种应用场景，当位置服务器接收到UWB定位基站通过组网交换机发送的第二蓝牙定位信号时，可以进一步的通过判断该第二蓝牙定位信号的强弱，和发送第二蓝牙定位信号的UWB定位基站的位置信息确定发送第一蓝牙定位信号的标签设备的位置坐标，实现对该标签设备的定位。

还存在一种应用场景，当业务服务器接收到位置服务器发送的标签设备的位置坐标，或UWB定位基站通过组网交换机发送的第二业务数据时，可以进一步的根据标签设备的位置坐标或第二业务数据执行相关的业务操作。例如，在接收到标签设备的位置坐标时，业务服务器可以在显示屏上向用户展示出该位置坐标，以便用户可以随时监测和查看标签设备所在位置。又例如，在接收到第二业务数据时，例如，假设该第二业务数据包含标签设备所在环境的温度信息，业务服务器即可在显示屏上向用户展示出该温度信息，以便用户查看。

需要说明的是，上述各种类型的服务器的数量可以根据实际应用需求确定，可以是独立的服务器，也可以是服务器集群，对此本实施例不做限制。

本申请提供的服务器包含了各种类型的服务器，其中存在用于管理定位系统中各设备的设备管理服务器，用于定位的位置服务器，用于处理业务数据的业务服务器。各种类型的服务器独立设置，且可以实现相互交互，使系统中各UWB基站和其它设备可以协调工作。

可选的，在一种应用场景中，图4实施例中的位置服务器还用于解析第二UWB定位帧中携带的数据信息，得到标签设备的状态信息；状态信息包括标签设备电量信息、故障信息、按键信息中的至少一种。

本实施例中，当标签设备需要上报自身的一些状态信息时，例如，电量信息、故障信息、用户对标签设备的操作信息等，可以将这些信息作为第一定位帧的携带数据信息发送给UWB定位基站，以便UWB定位基站之后将该数据信息上报给服务器，服务器获取到标签设备的状态信息，并展示给用户。

可选的，还存在一种应用场景，上述第一业务数据包括物联网业务数据，服务器包括物联网数据服务器，物联网数据服务器用于收集标签设备上报的物联网业务数据。

本实施例涉及上述定位系统应用在物联网的场景，此种应用下，第一业务数据包括物联网业务数据，那么服务器包括物联网数据服务器，用于收集标签设备上报的物联网业务数据的同时，还用于对接收到的物联网业务数据进行相应的处理，并根据该物联网业务数据执行相应的操作。需要说明的是，物联网数据服务器可以是独立的服务器，也可以由上述位置服务器担任，但是链路是独立的，链路参数由设备管理服务器进行配置。具体可以根据实际规划和网络容量设置物联网数据服务器的连接形式。

可选的，业务服务器还用于根据用户输入的查询指令从位置服务器中查询得到所述标签设备的位置坐标；位置服务器用于接收业务服务器发送的查询指令查询标签设备的位置坐标，并在预设地图上显示位置坐标。

其中，预设地图可以具体为场景的CAD图，也可以为其它类型的地图，对此本实施例不做限制。本实施例涉及用户可以在业务服务器上自主查询标签设备的位置的应用场景，当业务服务器接收到用户输入的查询指令后，可以进一步的将该查询指令发送给与之连接的位置服务器，位置服务器可以根据该查询指令中携带的标签设备标识，在数据库中查找到与该标签设备标识对应的标签设备的位置坐标，然后将查找到的位置坐标发送给业务服务器，业务服务器接收到的位置坐标后，将该位置坐标在预设地图中标记出来，并显示在显示屏上，以便用户查看。需要说明的是，上述标签设备标识用于表征标签设备，其具体可以用序号、数字、字母、文字等表示。当位置服务器解算出各标签设备的位置坐标后，可以将各标签设备的位置坐标和其对应的标签设备标识的关联关系进行存储，以便之后业务服务器根据各标签设备标识查询各标签设备的位置坐标时使用。

另外，本申请还提供了应用在上述任一类型服务器的应用程序APP，例如应用在设备管理服务器上的应用程序APP，主要用于工程运维，实现UWB定位基站的位置设定、位置查找、参数查设、工程资料查阅、定位测试等。定位测试功能即为在应用程序APP上输入待测试的标签设备的标签标识，然后应用程序APP同设备管理服务器通信，由设备管理服务器向位置管理服务器实时查询该标签标识对应的位置信息，最后在应用程序APP显示的页面上显示。

图5为一个实施例提供的一种标签设备的结构示意图，如图5所示，标签设备包括：蓝牙发送模块、UWB发送模块、电源模块、控制模块、以及传感器；控制模块用于控制UWB发送模块以预设频次向UWB定位基站发送第一UWB定位帧；蓝牙发送模块用于向UWB定位基站发送第一业务数据，和/或第一蓝牙定位信号；电源模块用于为蓝牙发送模块、UWB发送模块、控制模块、以及传感器提供电能；传感器用于采集各种类型的信号，并将各种类型的信号转换成第一业务数据。

上述UWB发送模块具体可以采用Decawave的DW1000芯片；蓝牙发送模块可以采用Dialog DA1458系列和Nodic nRF52系列的SOC芯片，工作在蓝牙的Central模式，也可以采用其它能够发送蓝牙信号的蓝牙装置。上述传感器可以为各种类型的传感器，用于采集各种类型的信号，例如，温度传感器、速度传感器、力传感器等具有测量和采集信号功能的传感器。上述控制模块具体可以选用SOC芯片。上述电源模块根据产品情况和应用场景来确定，可以采用可充电电池和充方电电路，也可采用自放电率极低的不可充电的锂锰电池，例如，资产定位场景。对于嵌入其它设备类产品，可以直接采用电源。上述预设频次表示UWB发送模块发送第一UWB定位帧的频率，该参数可以由标签设备中的控制模块预先定义，也可以随时调整。

参见图5进行说明上述标签设备的工作原理：在实际应用中，需要执行定位操作时，标签设备中的控制模块控制UWB发送模块以预设频次周期性的或事件触发性的发送第一UWB定位帧，以便之后位置服务器可以采用UWB定位技术对该标签设备进行定位。可选的，标签设备中的控制模块也可以控制蓝牙发送模块以预设频次周期性的或事件触发性的发送第一蓝牙定位信号，以便之后位置服务器可以采用蓝牙定位技术对该标签设备进行定位。在实际应用中，需要执行业务相关的操作时，标签设备中的控制模块控制蓝牙发送模块发送第一业务数据，以便之后业务服务器可以根据第一业务数据，执行相关的业务操作。需要说明的是，在实际智慧室分应用场景中，可能存在铺设网络时，当下的设备中存在即有的定位基站，但是该定位基站非UWB定位基站，或者UWB定位基站中的UWB发送模块故障，在该情况下，本实施例提供的标签设备中的控制模块还可以自动切换到蓝牙发送模块，以发送第一蓝牙定位信号进行蓝牙定位。这样的方法会实现定位系统的无缝连接，不存在定位失效或不稳定的问题，进一步的提高了本申请提出的定位系统的定位稳定性，以及扩大了本申请提出的基于智慧室分的定位系统的定位场景。

可选的，当图5实施例中的传感器为加速度传感器时，该加速度传感器用于监测标签设备的运动状态，并将运动状态通过控制模块发送给控制模块；控制模块用于根据运动状态调整预设频次。

其中，运动状态包括移动状态和静止状态。本实施例中，标签设备包括加速度传感器，该加速度传感器用于感应标签设备的运动状态，并将运动状态发送给控制模块，以便控制模块根据运动状态调整预设频次，例如，当运动状态若为静止状态时，控制模块可以降低预设频次，从而可以进一步的降低标签设备的功耗，并提升标签设备的续航能力。当运动状态若为移动状态，且标签设备的移动速度大于预设速度阈值时，说明此时标签设备移动的速率较快，控制模块可以提高预设频次，使标签设备可以实时上报自身的位置信息，从而可以进一步的提高该定位系统对标签设备的定位精度。

图6为一个实施例提供的一种基于智慧室分的定位系统的结构示意图，如图6所示，所述定位系统还包括：至少一台小基站；小基站用于级联多台UWB定位基站，并将多台UWB定位基站发送的第二UWB定位帧通过有线网络转发给服务器。

上述小基站与前述的组网交换机的作用相同，即将UWB定位基站的回传网络出口的数据进行透传，只是小基站通常只包括一个网口，因此只能串行级联多台UWB定位基站。小基站与服务器之间通过有线网络进行通信，小基站在接收到级联的多台UWB定位基站发送的第二UWB定位帧后，可以进一步的将第二UWB定位帧通过有线网络发送给对应的服务器进行数据交互。

参见图6进行说明上述定位系统的工作原理：本实施例所述的定位系统基于上与图1实施例所述的定位系统的定位原理相同，具体内容请参见前述对图1实施例的说明，在此不累赘重复说明。需要说明的是，图6实施例通常应用在铺设智慧室分的定位系统所在网络时，存在即有小基站的场景，为了节约资源，可以直接启用即有的小基站代替组网交换机进行组网。同时小基站成本低，可以进一步的降低定位系统的制造成本。

综上，本申请还提供了一种基于智慧室分的定位系统，如图7所示，本实施例是结合了图1-图6实施例给出的定位系统，具体的定位原理请参见前述对图1-图6实施例的说明，在此不累赘重复说明。需要说明的是，图7实施例所示的系统中，可以同时存在组网交换机和小基站，组网交换机和小基站可以被布局在不同的位置和不同分区，具体布局方式可以根据实际应用需求确定，对此本实施例不做限制。

上述实施例是对基于智慧室分的定位系统进行说明，下面实施例将对基于智慧室分的定位方法进行说明，该基于智慧室分的定位方法应用于图1-7任意实施例所述的基于智慧室分的定位系统。

图8为一个实施例提供的一种基于智慧室分的定位方法的流程图，本实施例涉及利用前述基于智慧室分的定位系统对标签设备进行定位的具体过程。如图8所示，该定位方法包括：

S101、标签设备向UWB定位基站发送第一UWB定位帧。

S102、UWB定位基站将标签设备发送的第一UWB定位帧转换成第二UWB定位帧，以及将第二UWB定位帧发送给组网交换机或上一级的UWB定位基站；

S103、组网交换机将第二UWB定位帧通过有线网络转发给服务器。

S104、服务器根据接收到的第二UWB定位帧和UWB定位基站的位置信息对标签设备进行定位。

图8实施例所述的定位方法应用图1所述的定位系统，与图1所述的定位系统的定位原理相同，具体内容请参见前述对图1实施例的说明，在此不累赘重复说明。

在实际应用中，上述UWB定位基站还会向上一级的UWB定位基站获取电能，并将获取到的电能提供给当前级的UWB定位基站和/或下一级的UWB定位基站。

本实施例所述的方法应用图2实施例所述的UWB定位基站，与图2所述的UWB定位基站的定位原理相同，具体内容请参见前述对图2实施例的说明，在此不累赘重复说明。

在实际应用中，上述UWB定位基站还会接收标签设备发送的第一业务数据和/或标签设备发送的第一蓝牙定位信号，以及通过组网交换机向服务器发送第二业务数据和/或第二蓝牙定位信号。

本实施例所述的方法应用图3所述的UWB定位基站，与图3所述的UWB定位基站的定位原理相同，具体内容请参见前述对图3实施例的说明，在此不累赘重复说明。

在一种应用场景中，当标签设备发送的第一UWB定位帧中携带有数据信息时，前述任一实施例所述的定位系统中的服务器还可以根据该第一UWB定位帧得到标签设备的状态信息。因此，本申请提供的定位系统中的服务器还可以解析第二UWB定位帧中携带的数据信息，得到标签设备的状态信息；状态信息包括所述标签设备电量信息、故障信息、按键信息中的至少一种。

本实施例所述的方法应用图4所述的服务器，与图4所述的服务器的定位原理相同，具体内容请参见前述对图4实施例的说明，在此不累赘重复说明。

在一种应用场景中，上述任一实施例中的第一业务数据包括物联网业务数据，第一业务数据包括物联网业务数据，图8实施例的定位方法还包括：服务器收集UWB定位基站通过组网交换机上报的物联网业务数据。

本实施例所述的方法应用图4所述的服务器，与图4所述的服务器的定位原理相同，具体内容请参见前述对图4实施例的说明，在此不累赘重复说明。

在一种应用场景中，上述服务器还可以将用户输入的标签设备标识查询标签设备标识对应的标签设备的位置坐标，并在预设地图上显示位置坐标。

本实施例所述的方法应用图4所述的服务器，与图4所述的服务器的定位原理相同，具体内容请参见前述对图4实施例的说明，在此不累赘重复说明。

在一种应用场景中，当图1实施例所示的定位系统中还包括至少一台小基站时，本申请还提供了一种基于智慧室分的定位方法，基于图8实施例所述的定位方法，该定位方法还包括：小基站级联多台UWB定位基站，并将多台UWB定位基站发送的第二UWB定位帧通过有线网络转发给服务器。

本实施例所述的定位方法应用图6所述的定位系统，与图6所述的定位原理相同，具体内容请参见前述对图6实施例的说明，在此不累赘重复说明。

关于基于智慧室分的定位系统的具体限定可以参见上文中对于一种基于智慧室分的定位方法的限定，在此不再赘述。上述基于智慧室分的定位系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于智慧室分的定位方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

标签设备向UWB定位基站发送第一UWB定位帧；

UWB定位基站将标签设备发送的第一UWB定位帧转换成第二UWB定位帧，以及将第二UWB定位帧发送给组网交换机或上一级的UWB定位基站；

组网交换机将第二UWB定位帧通过有线网络转发给服务器；

服务器根据接收到的第二UWB定位帧和UWB定位基站的位置信息对标签设备进行定位。

上述实施例提供的一种计算机设备，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

标签设备向UWB定位基站发送第一UWB定位帧；

UWB定位基站将标签设备发送的第一UWB定位帧转换成第二UWB定位帧，以及将第二UWB定位帧发送给组网交换机或上一级的UWB定位基站；

组网交换机将第二UWB定位帧通过有线网络转发给服务器；

服务器根据接收到的第二UWB定位帧和UWB定位基站的位置信息对标签设备进行定位。

上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双倍数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种基于智慧室分的定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：服务器、组网交换机、多台UWB定位基站和标签设备；

所述标签设备用于向所述UWB定位基站发送第一UWB定位帧；

所述UWB定位基站用于将所述标签设备发送的所述第一UWB定位帧转换成第二UWB定位帧，以及将所述第二UWB定位帧发送给所述组网交换机或上一级的UWB定位基站；

所述组网交换机用于将所述第二UWB定位帧通过有线网络转发给所述服务器；

所述服务器用于根据接收到的所述第二UWB定位帧和所述UWB定位基站的位置信息对所述标签设备进行定位。

2.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述UWB定位基站包括：UWB收发模块、预制交换机、受电模块、控制模块、电源模块；所述控制模块分别与所述UWB收发模块、所述预制交换机、所述受电模块、以及所述源模块连接；

所述UWB收发模块用于接收所述标签设备发送的所述第一UWB定位帧，以及将所述第二UWB定位帧发送给所述组网交换机或所述上一级的UWB定位基站；

所述预制交换机用于级联所述上一级的UWB定位基站和下一级的UWB定位基站；

所述控制模块用于控制所述受电模块向所述上一级的UWB定位基站获取电能，并将获取到的电能提供给当前级的UWB定位基站和/或所述下一级的UWB定位基站；

所述电源模块用于为所述UWB定位基站中的各部件提供电能。

3.根据权利要求2所述的定位系统，其特征在于，所述UWB定位基站还包括：

蓝牙收发模块，所述蓝牙收发模块与所述控制模块连接；

所述蓝牙收发模块用于接收所述标签设备发送的第一业务数据和/或所述标签设备发送的第一蓝牙定位信号，以及将第二业务数据和/或第二蓝牙定位信号发送给所述组网交换机或所述上一级的UWB定位基站。

4.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述服务器包括：设备管理服务器、位置服务器、业务服务器；所述位置服务器分别与所述设备管理服务器和所述业务服务器连接；

所述设备管理服务器用于管理所述服务器、所述组网交换机、所述UWB定位基站和所述标签设备；

所述位置服务器用于根据所述UWB定位基站的位置信息和所述第二UWB定位帧，对所述标签设备的位置进行解算，得到所述标签设备的位置坐标；

所述业务服务器用于根据所述位置服务器发送的所述标签设备的位置坐标和/或第二业务数据，执行相关的业务操作。

5.根据权利要求4所述的定位系统，其特征在于，所述位置服务器还用于解析所述第二UWB定位帧中携带的数据信息，得到所述标签设备的状态信息；所述状态信息包括所述标签设备电量信息、故障信息、按键信息中的至少一种。

6.根据权利要求4或5所述的定位系统，其特征在于，所述第一业务数据包括物联网业务数据，所述服务器包括物联网数据服务器，所述物联网数据服务器用于收集所述标签设备上报的所述物联网业务数据。

7.根据权利要求6所述的定位系统，其特征在于，所述业务服务器还用于根据用户输入的查询指令从所述位置服务器中查询得到所述标签设备的位置坐标；

所述位置服务器用于接收所述业务服务器发送的查询指令，并根据所述查询指令查询所述标签设备的位置坐标，并在预设地图上显示所述位置坐标。

8.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述标签设备包括：蓝牙发送模块、UWB发送模块、电源模块、控制模块、以及传感器；

所述控制模块用于控制所述UWB发送模块以预设频次向所述UWB定位基站发送所述第一UWB定位帧；

所述蓝牙发送模块用于向所述UWB定位基站发送所述第一业务数据，和/或所述第一蓝牙定位信号；

所述电源模块用于为所述蓝牙发送模块、所述UWB发送模块、所述传感器、所述控制模块提供电能；

所述传感器采集各种类型的信号，并将所述各种类型的信号转换成所述第一业务数据。

9.根据权利要求8所述的定位系统，其特征在于，所述传感器为加速度传感器，所述加速度传感器用于监测所述标签设备的运动状态，并将所述运动状态发送给所述控制模块；

所述控制模块用于根据所述运动状态调整所述预设频次。

10.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述定位系统还包括：至少一台小基站；

所述小基站用于级联所述多台UWB定位基站，并将所述多台UWB定位基站发送的所述第二UWB定位帧通过所述有线网络转发给所述服务器。

11.一种基于智慧室分的定位方法，其特征在于，所述定位方法应用于权利要求1-10任一项所述的基于智慧室分的定位系统，所述定位系统包括：服务器、组网交换机、多台UWB定位基站和标签设备，所述定位方法包括：

所述标签设备向所述UWB定位基站发送第一UWB定位帧；

所述UWB定位基站将所述标签设备发送的所述第一UWB定位帧转换成第二UWB定位帧，以及将所述第二UWB定位帧发送给所述组网交换机或上一级的UWB定位基站；

所述组网交换机将所述第二UWB定位帧通过有线网络转发给所述服务器；

所述服务器根据接收到的所述第二UWB定位帧和所述UWB定位基站的位置信息对所述标签设备进行定位。

12.根据权利要11所述的定位方法，其特征在于，所述定位方法还包括：

所述UWB定位基站向上一级的UWB定位基站获取电能，并将获取到的电能提供给当前级的UWB定位基站和/或所述下一级的UWB定位基站。

13.根据权利要11所述的定位方法，其特征在于，所述定位方法还包括：

所述UWB定位基站接收所述标签设备发送的第一业务数据和/或所述标签设备发送的第一蓝牙定位信号，以及通过所述组网交换机向所述服务器发送第二业务数据和/或第二蓝牙定位信号。

14.根据权利要11所述的定位方法，其特征在于，所述定位方法还包括：

所述服务器解析所述第二UWB定位帧中携带的数据信息，得到所述标签设备的状态信息；所述状态信息包括所述标签设备电量信息、故障信息、按键信息中的至少一种。

15.根据权利要11所述的定位方法，其特征在于，所述定位方法还包括：

所述服务器收集所述UWB定位基站通过所述组网交换机上报的所述物联网业务数据。

16.根据权利要11所述的定位方法，其特征在于，所述定位方法还包括：

所述服务器将用户输入的标签设备标识查询所述标签设备标识对应的标签设备的位置坐标，并在预设地图上显示所述位置坐标。

17.根据权利要11所述的定位方法，其特征在于，所述定位系统还包括至少一台小基站，所述定位方法还包括：

所述小基站级联所述多台UWB定位基站，并将所述多台UWB定位基站发送的所述第二UWB定位帧通过所述有线网络转发给所述服务器。