CN110764052A - 基于超宽带的定位方法及装置、系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种基于超宽带的定位方法及装置、系统，其中，该方法包括：基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系，其中，所述UWB主机和所述UWB标签在空间中不共线；根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位。通过本申请实施例，解决了相关技术中只能通过固定的基站进行UWB定位的技术问题。

Description

基于超宽带的定位方法及装置、系统

技术领域

本申请实施例涉及定位领域，具体而言，涉及一种基于超宽带的定位方法及装置、系统。

背景技术

相关技术中，UWB技术是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。遵循802.15.4a标准1。和WiFi、蓝牙、Zigbee、几种技术不同，其可以做到精确测距，在测距的时候，采用测量光速飞行时间的方式，计算两点之间电磁波飞行的时间，通过时间计算出两点之间的距离。其用于定位，先通过计算到达时间差来确定标签和基站之间的距离，然后通过三角定位的方式，计算出标签的位置。

相关技术中UWB定位系统使用固定式的基站，基站将测距或者测向信号传递给主机，有主机解算并将结果输出或者显示在屏幕上。其定位系统比较复杂，设备种类多，一般包含电源，路由器，电脑主机，显示器等，而且安装工程量大，配置参数多。

针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未发现有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于超宽带的定位方法及装置、系统。

根据本申请的一个实施例，提供了一种基于超宽带的定位方法，包括：基于空间中至少一个超宽带(Ultra Wideband，UWB)主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系，其中，所述UWB主机和所述UWB标签在空间中不共线；根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位。

可选的，根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位，包括：确定所述UWB主机和所述UWB标签的定点坐标；通过所述定点坐标构建定位系统；

通过所述定位系统对所述UWB目标节点进行定位。

可选的，所述UWB标签包括第一标签和第二标签，基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系包括：确定所述UWB主机的第一位置，所述第一标签的第二位置，第二标签的第三位置；将所述第一位置设置为二维定位坐标系的坐标原点；将所述第一位置与第二位置的连线设置为第一坐标轴；根据所述第三位置在所述第一坐标轴的方向设置第二坐标轴，其中，所述第一坐标轴与所述第二坐标轴垂直；基于所述坐标原点、所述第一坐标轴、所述第二坐标轴构建所述二维定位坐标系。

可选的，根据所述第三位置在所述第一坐标轴的方向设置第二坐标轴包括：确定所述第三位置与所述第一坐标轴的方位关系；在所述第三位置在所述第一坐标轴的正方位时，将所述第三位置所在方向设置为所述第二坐标轴的正方向；在所述第三位置在所述第一坐标轴的负方位时，将所述第三位置所在方向设置为所述第二坐标轴的负方向。

可选的，所述UWB标签包括第一标签和第二标签，通过所述定点坐标构建定位系统包括：获取所述第一标签到所述UWB主机的第一距离，以及所述第二标签分别到所述UWB主机和所述第一标签的第二距离和第三距离；将所述定位坐标系的坐标原点设置为所述定位坐标系的第一定点坐标，以及基于所述第一距离设置所述第一标签在所述定位坐标系的第二定点坐标；基于所述第二距离和所述第三距离设置所述第二标签在所述定位坐标系的第三定点坐标；以第一定点坐标、所述第二定点坐标、以及所述第三定点坐标构建定位系统。

可选的，在通过所述定位系统对所述UWB目标节点进行定位之后，所述方法还包括：在所述定位坐标系中记录所述UWB目标节点的节点位置，在所述定位系统中将所述UWB主机的定点坐标替换为所述节点位置，并通过所述节点位置更新所述定位系统；通过更新的定位系统对所述UWB主机和/或其他UWB目标节点进行定位。

可选的，在通过所述定点坐标构建定位系统之后，所述方法还包括：加载所述定位系统的背景图片；在所述背景图片中添加所述UWB主机的标识、以及添加所述至少两个UWB标签的标识。

可选的，在加载所述定位系统的背景图片之后，所述方法还包括：对所述背景图片进行以下操作至少之一：缩放、旋转、裁剪。

可选的，在根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位之后，所述方法还包括：确定所述UWB目标节点的节点位置是否在电子围栏的预设范围内。

根据本申请的另一个实施例，提供了一种基于超宽带的定位装置，包括：构建模块，用于基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系，其中，所述UWB主机和所述UWB标签在空间中不共线；定位模块，用于根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位。

可选的，所述定位模块包括：确定单元，用于确定所述UWB主机和所述UWB标签的定点坐标；构建单元，用于通过所述定点坐标构建定位系统；定位单元，用于通过所述定位系统对所述UWB目标节点进行定位。

可选的，所述UWB标签包括第一标签和第二标签，所述构建模块包括：确定单元，用于确定所述UWB主机的第一位置，所述第一标签的第二位置，第二标签的第三位置；第一设置单元，用于将所述第一位置设置为二维定位坐标系的坐标原点；第二设置单元，用于将所述第一位置与第二位置的连线设置为第一坐标轴；第三设置单元，用于根据所述第三位置在所述第一坐标轴的方向设置第二坐标轴，其中，所述第一坐标轴与所述第二坐标轴垂直；构建单元，用于基于所述坐标原点、所述第一坐标轴、所述第二坐标轴构建所述二维定位坐标系。

可选的，所述第三设置单元包括：确定子单元，用于确定所述第三位置与所述第一坐标轴的方位关系；设置子单元，用于在所述第三位置在所述第一坐标轴的正方位时，将所述第三位置所在方向设置为所述第二坐标轴的正方向；在所述第三位置在所述第一坐标轴的负方位时，将所述第三位置所在方向设置为所述第二坐标轴的负方向。

可选的，所述UWB标签包括第一标签和第二标签，所述构建单元包括：获取子单元，用于获取所述第一标签到所述UWB主机的第一距离，以及所述第二标签分别到所述UWB主机和所述第一标签的第二距离和第三距离；第一设置子单元，用于将所述定位坐标系的坐标原点设置为所述定位坐标系的第一定点坐标，以及基于所述第一距离设置所述第一标签在所述定位坐标系的第二定点坐标；第二设置子单元，用于基于所述第二距离和所述第三距离设置所述第二标签在所述定位坐标系的第三定点坐标；第一构建子单元，用于以第一定点坐标、所述第二定点坐标、以及所述第三定点坐标构建定位系统。

可选的，所述定位模块还包括：更新单元，用于在所述第一定位模块通过所述定位系统对所述UWB目标节点进行定位之后，在所述定位坐标系中记录所述UWB目标节点的节点位置，在所述定位系统中将所述UWB主机的定点坐标替换为所述节点位置，并通过所述节点位置更新所述定位系统；第二定位单元，用于通过更新的定位系统对所述UWB主机和/或其他UWB目标节点进行定位。

可选的，所述定位模块还包括：加载单元，用于在所述构建单元通过所述定点坐标构建定位系统之后，加载所述定位系统的背景图片；添加单元，用于在所述背景图片中添加所述UWB主机的标识、以及添加所述至少两个UWB标签的标识。

可选的，所述定位模块还包括：处理单元，用在所述加载单元加载所述定位系统的背景图片之后，于对所述背景图片进行以下操作至少之一：缩放、旋转、裁剪。

可选的，所述装置还包括：确定模块，用于在所述定位模块根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位之后，确定所述UWB目标节点的节点位置是否在电子围栏的预设范围内。

根据本申请的又一个实施例，提供了一种基于超宽带的定位系统，包括：至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签，其中，所述UWB主机和所述UWB标签在空间中不共线，其中，所述UWB主机，包括如上述实施例所描述的装置。

根据本申请的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本申请的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本申请实施例，基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系，其中，UWB主机和UWB标签在空间中不共线，然后根据定位坐标系对UWB目标节点进行定位，通过可移动和便携式的UWB主机和UWB标签可以灵活地在任意位置、任意时间构建临时的定位坐标系，提供了一种灵活的UWB定位方式，解决了相关技术中只能通过固定的基站进行UWB定位的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例的一种基于超宽带的定位终端的硬件结构框图；

图2是根据本申请实施例的一种基于超宽带的定位方法的流程图；

图3是本发明实施例的UWB主机的结构示意图；

图4是本发明实施例的UWB标签的结构示意图；

图5是本发明实施例的UWB节点的布局示意图；

图6是本发明实施例确定定位坐标系y轴的示意图；

图7是本发明实施例确定定点坐标的示意图；

图8是本发明实施例通过基于时钟同步的TOA测距定位的示意图；

图9是本发明实施例通过基于双向测距定位的示意图；

图10是本发明实施例通过基于TDOA的定位的示意图；

图11是根据本申请实施例的基于超宽带的定位装置的结构框图；

图12是根据本申请实施例的一种基于超宽带的定位系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

本申请实施例一所提供的方法实施例可以在计算机、终端或者类似的运算装置中执行。以运行在终端上为例，图1是本申请实施例的一种基于超宽带的定位终端的硬件结构框图。如图1所示，终端10可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，可选地，上述终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述终端的结构造成限定。例如，终端10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的一种基于超宽带的定位方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括终端10的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种基于超宽带的定位方法，图2是根据本申请实施例的一种基于超宽带的定位方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系，其中，UWB主机和UWB标签在空间中不共线；

本实施例的UWB主机和UWB标签都具备测距功能，UWB主机还可具有显示功能，例如可以是一个具备显示功能的手持主机，包括移动终端，例如设置有UWB模块的智能手机等，UWB标签是一种便携式的UWB功能模块，可以单独存在，也可以集成在其他设备(如手机、穿戴设备、便携式设备等)上，图3是本发明实施例的UWB主机的结构示意图，包含有UWB测距模块，通信模块(可选)，解算模块，触控显示屏幕(可选)。图4是本发明实施例的UWB标签的结构示意图，包含有通信模块，测距模块，主控模块和电池。

本实施例的定位坐标系可以是二维坐标系或者是三维坐标系。

步骤S204，根据定位坐标系对UWB目标节点进行定位。

本实施例的定位包括确定UWB目标节点在定位坐标系中的方位、距离或其组合。

通过上述步骤，基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系，其中，UWB主机和UWB标签在空间中不共线，然后根据定位坐标系对UWB目标节点进行定位，通过可移动和便携式的UWB主机和UWB标签可以灵活地在任意位置、任意时间构建临时的定位坐标系，提供了一种灵活的UWB定位方式，解决了相关技术中只能通过固定的基站进行UWB定位的技术问题。用户只需要通过编写的UWB主机和UWB标签搭建定位系统即可对目标进行高精度的定位，例如，在智能家居中，通过具备UWB主机功能的手机寻找其他内置UWB标签的电子设备，在人员定位中，通过具备UWB主机功能的手机寻找内置UWB标签的穿戴设备，即可快速定位携带该穿戴设备的人员的位置。

在本实施例，UWB标签包括第一标签和第二标签，通过UWB主机、第一标签和第二标签可以构建二维的定位坐标系。在UWB标签还包括第三标签或者更多时，可以构建更高维度的定位坐标系。在此以二维的定位坐标系为例进行说明：

基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系包括：

S11，确定UWB主机的第一位置，第一标签的第二位置，第二标签的第三位置；

该第一位置、第二位置、第三位置可以是通过测定，或者是手动输入，或者是自动定位得到的，UWB标签将定位信息传输给UWB主机，在UWB主机可以确定自身和UWB标签的相对位置。

S12，将第一位置设置为二维定位坐标系的坐标原点；

S13，将第一位置与第二位置的连线设置为第一坐标轴；

第一坐标轴的方向可以以第二位置相对第一位置的方向(即第一位置向第二位置延伸的方向)为正方向，当然，也可以相反；

S14，根据第三位置在第一坐标轴的方向设置第二坐标轴，其中，第一坐标轴与第二坐标轴垂直；

在本实施例的一个实施方式中，根据第三位置在第一坐标轴的方向设置第二坐标轴包括：确定第三位置与第一坐标轴的方位关系；在第三位置在第一坐标轴的正方位时，将第三位置所在方向设置为第二坐标轴的正方向；在第三位置在第一坐标轴的负方位时，将第三位置所在方向设置为第二坐标轴的负方向。

S15，基于坐标原点、第一坐标轴、第二坐标轴构建二维定位坐标系。

本实施例为了获得唯一确定的定位坐标系，需要有三个或者三个以上的节点(UWB主机和UWB标签)作为基站，且至少三个基站不在一条直线上。图5是本发明实施例的UWB节点的布局示意图，UWB节点包括UWB主机/系统主机(基站0)，UWB标签(移动基站1,2,…n)，被定位节点(UWB目标节点)，系统主机可以是带有配置解算显示功能的手持主机，移动基站可以是配置成移动基站模式的便携标签或者其他手持主机。被定位节点可以是普通便携标签或者配置成被定位模式的手持主机。系统主机同时也是基站0。所有的模式配置可通过系统主机由无线信道或者UWB信道下发给其他节点。构建定位坐标系的步骤包括：

S21，以基站0的位置为坐标原点。

S22，以基站0和移动基站1的连线为x轴，基站1位于x轴的正方向。

S23，y轴垂直于x轴，在平面上可能方向为两个，可以根据基站2的位置来确定y轴的方向。根据基站012之间真实位置的手性关系选择相应的方向。图6是本发明实施例确定定位坐标系y轴的示意图，从上向下看，基站012的手性关系有两种，在逆时针模式下，设定基站2的y坐标为正，在顺时针模式下，设定基站2的y坐标为负，当然，也可以进行相反的设置。

本实施例的根据定位坐标系对UWB目标节点进行定位包括：

S31，确定UWB主机和UWB标签的定点坐标；

S32，通过定点坐标构建定位系统；

S33，通过定位系统对UWB目标节点进行定位。

可选的，在一个二维定位的场景中，UWB标签包括第一标签和第二标签，UWB主机、第一标签、第二标签为定位系统的三个锚点，通过所述定点坐标构建定位系统包括：

S41，获取第一标签到UWB主机的第一距离，以及第二标签分别到UWB主机和第一标签的第二距离和第三距离；

S42，将定位坐标系的坐标原点设置为定位坐标的第一定点坐标，以及基于第一距离设置第一标签在定位坐标的第二定点坐标；

S43，基于第二距离和第三距离设置第二标签在定位坐标的第三定点坐标；

在本实施例的一个实施方式中，基于第二距离和第三距离设置第二标签在定位坐标的第三定点坐标包括：以第一定点坐标为圆心、第二距离为半径在定位坐标中形成第一圆，以及以第二定点坐标为圆心、第三距离为半径在定位坐标中形成第二圆；确定第一圆和第二圆在定位坐标中的两个相交点；在两个相交点中选择方位与第二标签在定位坐标中的方位相同的指定相交点，并将指定相交点设置为第二标签在定位坐标的第三定点坐标。

图7是本发明实施例确定定点坐标的示意图，其中，基站0对应UWB主机，基站1对应第一标签，基站2对应第二标签，由此可知：基站0：坐标直接为(0,0)；基站1：横坐标为基站0与基站1之间的距离，纵坐标0；基站2：根据测距做两个圆相交，基站2的可能坐标为A点或者B点坐标，根据坐标系选择的模式确认是AB中的哪一点。如果选择模式“逆时针模式”则为A点，如果选择为“顺时针模式”，则为B点。如果还有其他基站(基站3-基站n)，基站3-基站n：以基站012为定位基站，将基站3-基站n依次看成被定为标签，按照测距测向定位解算程序自动解算出基站3-基站n的位置坐标。

S44，以第一定点坐标、第二定点坐标、以及第三定点坐标构建定位系统；最后在定位坐标中通过定位系统对UWB节点进行定位。

本实施例的定位系统可以是三角定位系统，也可以是其他的定位系统，UWB目标节点到其中任意两个基站(UWB主机和UWB标签)之间的距离差的绝对值恒定可得到一对双曲线，多对双曲线求交也可以对目标定位。在此进行举例说明：

基于TOA(Time of Arrival)又称TOF(Time of Flight)的定位算法，又分为基于时钟同步的TOA测距和双向测距。

在基于时钟同步的TOA测距的示例中，基于时钟同步的TOA测距，需要预先将未知点(即UWB目标节点)和参考点(即UWB主机和UWB标签)的时钟精确同步，分别测量未知点发送的信号到达各参考点的时间，根据电磁波在空气中的传输速度c，可确定未知点与多个参考点的距离，以三个定位基站为例，图8是本发明实施例通过基于时钟同步的TOA测距定位的示意图，参考图8，未知点于T₀时刻发送信号，参考点A、B、C分别于T_A、T_B、T_C接收到该信号，由于未知点和参考点的时钟是精确同步的，因此飞行时间分别为(T_A-T₀)、(T_B-T₀)、(T_C-T₀)，分别乘以电磁波在空气中的传输速度c，即可得到距离d_A、d_B、d_C，以距离为半径画圈，交点即为未知点的位置。

TOA测距充分的利用了UWB信号时间分辨率高的特点，能有效抵抗一定的环境干扰，达到良好的定位效果。难点是需要严格保持定位卡和所有定位基站的时钟同步。

在双向测距进行定位的示例中，双向测距法不需要定位卡和定位基站之间严格时钟同步，但需要未知点(即定位卡)向参考点(即定位基站)发送信号，定位基站也向定位卡发送信号，图9是本发明实施例通过基于双向测距定位的示意图，参考点于t₁时刻(参考点本地时钟的t₁)向未知点发送信号，未知点于t_A时刻(未知点本地时钟的t_A)接收到该信号；未知点于t_B时刻(未知点本地时钟的t_B)向该参考点发送信号，参考点于t₂时刻(参考点本地时钟的t₂)接收到该信号。则有

乘以电磁波在空气中的传输速度c，即可得到该未知点和该参考点之间的距离，同理，确定该未知点与其他参考点之间的距离，根据至少三个距离即可确定该未知点的位置。

双向测距法不需要精准的时间同步，但需要未知点和参考点之间发送更多的信号。

基于时间到达差(TDOA，Time Deference of Arrival)的定位法不同于上述TOA定位法中需要参考点与未知点之间的时钟严格同步，但仍要求参考点之间的时钟严格同步。不需要未知点的时钟严格同步能相对简化定位系统，降低定位系统成本。

TDOA定位法的定位过程包括：预先将所有参考点之间时钟同步，未知点发出信号，不同参考点在不同时刻接收到该信号，选取某参考点接收到信号的时刻作为基准，其他参考点收到信号的时刻减去该基准得到定位信号到达时间差，该到达时间差即为TDOA值。根据未知点与两个参考点之间的TDOA值可以建立一条双曲线，实现二维定位需要至少三个参考点建立一组双曲线方程求解得到未知点的位置估计。图10是本发明实施例通过基于TDOA的定位的示意图，由于根据距离差作出的双曲线相较于根据距离作出的圆而言，其呈发散型，因此，实际应用中通常需要至少4个基站来获得多条双曲线来获取冗余TDOA值，并将误差较大的TDOA值剔除之后再确定未知点的坐标，这样可提供TODA定位的精度。

可选的，在通过定位系统对UWB目标节点进行定位之后，还包括：在定位坐标系中记录UWB目标节点的节点位置，在定位系统中将UWB主机的定点坐标替换为节点位置，并通过节点位置更新定位系统；通过更新的定位系统对UWB主机和/或其他UWB目标节点进行定位。当搭建完成定位系统后，可以保持当前坐标系配置和基站位置配置，将主机重新设定为主机标签，主机标签本身是一个被定位节点，自身也负责解算和显示，主机系统场地移动时，可以获得自身的移动轨迹，也可以对其他UWB目标节点进行定位。

在本实施例的一个实施方式中，在通过定点坐标构建定位系统之后，还包括：加载定位系统的背景图片；在背景图片中添加UWB主机的标识、以及添加至少两个UWB标签的标识。可选的，在加载定位系统的背景图片之后，还包括：对背景图片进行以下操作至少之一：缩放、旋转、裁剪。从而可以快速获得简易背景地图。

可选的，在根据定位坐标系对UWB目标节点进行定位之后，还包括：确定UWB目标节点的节点位置是否在电子围栏的预设范围内。电子围栏的区域可以是一个预设的安全区域或者是危险区域，或者是其他具备用途属性的区域，在UWB目标节点被定位在该电子围栏的预设范围内时，还可以生成和发送对应的提示信息。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献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(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

实施例2

在本实施例中还提供了一种基于超宽带的定位装置，系统，用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图11是根据本申请实施例的基于超宽带的定位装置的结构框图，如图11所示，该装置包括：构建模块110，定位模块112，其中，

构建模块110，用于基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系，其中，所述UWB主机和所述UWB标签在空间中不共线；

定位模块112，用于根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位。

可选的，可选的，所述定位模块包括：确定单元，用于确定所述UWB主机和所述UWB标签的定点坐标；构建单元，用于通过所述定点坐标构建定位系统；定位单元，用于通过所述定位系统对所述UWB目标节点进行定位。

可选的，所述UWB标签包括第一标签和第二标签，所述构建模块包括：确定单元，用于确定所述UWB主机的第一位置，所述第一标签的第二位置，第二标签的第三位置；第一设置单元，用于将所述第一位置设置为二维定位坐标系的坐标原点；第二设置单元，用于将所述第一位置与第二位置的连线设置为第一坐标轴；第三设置单元，用于根据所述第三位置在所述第一坐标轴的方向设置第二坐标轴，其中，所述第一坐标轴与所述第二坐标轴垂直；构建单元，用于基于所述坐标原点、所述第一坐标轴、所述第二坐标轴构建所述二维定位坐标系。

可选的，所述第三设置单元包括：确定子单元，用于确定所述第三位置与所述第一坐标轴的方位关系；设置子单元，用于在所述第三位置在所述第一坐标轴的正方位时，将所述第三位置所在方向设置为所述第二坐标轴的正方向；在所述第三位置在所述第一坐标轴的负方位时，将所述第三位置所在方向设置为所述第二坐标轴的负方向。

可选的，所述UWB标签包括第一标签和第二标签，所述构建单元包括：获取子单元，用于获取所述第一标签到所述UWB主机的第一距离，以及所述第二标签分别到所述UWB主机和所述第一标签的第二距离和第三距离；第一设置子单元，用于将所述定位坐标系的坐标原点设置为所述定位坐标系的第一定点坐标，以及基于所述第一距离设置所述第一标签在所述定位坐标系的第二定点坐标；第二设置子单元，用于基于所述第二距离和所述第三距离设置所述第二标签在所述定位坐标系的第三定点坐标；第一构建子单元，用于以第一定点坐标、所述第二定点坐标、以及所述第三定点坐标构建定位系统。

可选的，所述定位模块还包括：更新单元，用于在所述第一定位模块通过所述定位系统对所述UWB目标节点进行定位之后，在所述定位坐标系中记录所述UWB目标节点的节点位置，在所述定位系统中将所述UWB主机的定点坐标替换为所述节点位置，并通过所述节点位置更新所述定位系统；第二定位单元，用于通过更新的定位系统对所述UWB主机和/或其他UWB目标节点进行定位。

可选的，所述定位模块还包括：加载单元，用于在所述构建单元通过所述定点坐标构建定位系统之后，加载所述定位系统的背景图片；添加单元，用于在所述背景图片中添加所述UWB主机的标识、以及添加所述至少两个UWB标签的标识。

可选的，所述定位模块还包括：处理单元，用在所述加载单元加载所述定位系统的背景图片之后，于对所述背景图片进行以下操作至少之一：缩放、旋转、裁剪。

可选的，所述装置还包括：确定模块，用于在所述定位模块根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位之后，确定所述UWB目标节点的节点位置是否在电子围栏的预设范围内。

图12是根据本申请实施例的一种基于超宽带的定位系统的结构框图，如图12所示，该系统包括：至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签，其中，所述UWB主机和所述UWB标签在空间中不共线，其中，所述UWB主机，包括如上述实施例所描述的装置。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

实施例3

本申请的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

S1，基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系，其中，所述UWB主机和所述UWB标签在空间中不共线；

S2，根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本申请的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S1，基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系，其中，所述UWB主机和所述UWB标签在空间中不共线；

S2，根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元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，本申请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全部或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(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请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、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种基于超宽带的定位方法，其特征在于，包括：

基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系，其中，所述UWB主机和所述UWB标签在空间中不共线；

根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位。

2.根据权利要求1所述的方法，根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位包括：

确定所述UWB主机和所述UWB标签的定点坐标；

通过所述定点坐标构建定位系统；

通过所述定位系统对所述UWB目标节点进行定位。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UWB标签包括第一标签和第二标签，基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系包括：

确定所述UWB主机的第一位置，所述第一标签的第二位置，第二标签的第三位置；

将所述第一位置设置为二维定位坐标系的坐标原点；

将所述第一位置与第二位置的连线设置为第一坐标轴；

根据所述第三位置在所述第一坐标轴的方向设置第二坐标轴，其中，所述第一坐标轴与所述第二坐标轴垂直；

基于所述坐标原点、所述第一坐标轴、所述第二坐标轴构建所述二维定位坐标系。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第三位置在所述第一坐标轴的方向设置第二坐标轴包括：

确定所述第三位置与所述第一坐标轴的方位关系；

在所述第三位置在所述第一坐标轴的正方位时，将所述第三位置所在方向设置为所述第二坐标轴的正方向；在所述第三位置在所述第一坐标轴的负方位时，将所述第三位置所在方向设置为所述第二坐标轴的负方向。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述UWB标签包括第一标签和第二标签，通过所述定点坐标构建定位系统包括：

获取所述第一标签到所述UWB主机的第一距离，以及所述第二标签分别到所述UWB主机和所述第一标签的第二距离和第三距离；

将所述定位坐标系的坐标原点设置为所述定位坐标系的第一定点坐标，以及基于所述第一距离设置所述第一标签在所述定位坐标系的第二定点坐标；

基于所述第二距离和所述第三距离设置所述第二标签在所述定位坐标系的第三定点坐标；

以第一定点坐标、所述第二定点坐标、以及所述第三定点坐标构建定位系统。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在通过所述定位系统对所述UWB目标节点进行定位之后，所述方法还包括：

在所述定位坐标系中记录所述UWB目标节点的节点位置，在所述定位系统中将所述UWB主机的定点坐标替换为所述节点位置，并通过所述节点位置更新所述定位系统；

通过更新的定位系统对所述UWB主机和/或其他UWB目标节点进行定位。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在通过所述定点坐标构建定位系统之后，所述方法还包括：

加载所述定位系统的背景图片；

在所述背景图片中添加所述UWB主机的标识、以及添加所述至少两个UWB标签的标识。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在加载所述定位系统的背景图片之后，所述方法还包括：

对所述背景图片进行以下操作至少之一：缩放、旋转、裁剪。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位之后，所述方法还包括：

确定所述UWB目标节点的节点位置是否在电子围栏的预设范围内。

10.一种基于超宽带的定位装置，其特征在于，包括：

构建模块，用于基于空间中至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签构建定位坐标系，其中，所述UWB主机和所述UWB标签在空间中不共线；

定位模块，用于根据所述定位坐标系对UWB目标节点进行定位。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述定位模块包括：

确定单元，用于确定所述UWB主机和所述UWB标签的定点坐标；

构建单元，用于通过所述定点坐标构建定位系统；

第一定位单元，用于通过所述定位系统对所述UWB目标节点进行定位。

12.一种基于超宽带的定位系统，其特征在于，包括至少一个超宽带UWB主机和至少两个UWB标签，其中，所述UWB主机和所述UWB标签在空间中不共线，其中，

所述UWB主机，包括如权利要求10或11所述的装置。

13.一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1至9任一项中所述的方法。

14.一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至9任一项中所述的方法。

Images