CN111103611B - Uwb与gps一体化定位方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了UWB与GPS一体化定位系统及定位方法，所述系统包括标签、UWB基站和服务器，所述标签包括UWB定位模块、短程通信模块、标签、GPS定位模块和远程通信模块；所述定位方法为所述标签进行UWB基站的搜索，根据是否搜索到所述UWB基站以及接收到的服务器发送的信息，进行UWB定位、GPS定位、UWB+GPS定位方法或者GPS+UWB定位方法的选择及切换；所述定位方法不借助标志物，提升了现场实施效率，增大了定位方法的适用范围，增强了UWB基站部署的灵活性，解决了过渡区域定位偏差大或不能定位，以及通过远程通信模块进行GPS定位数据回传出现的传输成功率低，导致定位卡顿、或没有定位数据的问题。

Description

UWB与GPS一体化定位方法及系统
技术领域
本发明涉及UWB定位和GPS定位技术领域，具体涉及一种UWB与GPS一体化定位方法及系统。
背景技术
当前常用的定位技术主要有两种，一种是以UWB为代表的室内高精度定位技术，另一种是以GPS为代表的室外定位技术，这两种定位技术广泛的应用于不同的应用场景，比如UWB因为定位精度高、传输速率快、覆盖范围广、实时性好、穿透力强、发射功率小的特点，在室内等中短距离范围的空间广泛应用，同时应用在室外较大范围内时，需要布置较多的UWB基站，花费成本较高，因此在大规模的应用上具有一定的局限性；GPS定位技术在室内信号弱且定位精度只有几米到十几米不等，因此适合对精度要求不高的室外区域。
当应用场景既包含室内又包含室外时，无论只采用UWB定位技术还是只采用GPS定位技术，都无法满足所有的定位需求，为了满足定位包含室内和室外两种情况的应用场景，将 UWB和GPS结合形成一体化定位系统，并且该系统必须能在UWB和GPS两种定位技术之间自动切换。
目前已有的UWB和GPS结合定位系统多是通过利用已经提前测定坐标的现场标志物或建筑物作为参考物，根据标签的坐标判断标签与参考物之间的运动关系，得到标签与参考物之间的运动趋势，从而进行UWB和GPS的切换。
这种切换方法需要提前对参考物进行选定以及测量，降低了现场实施的效率；这种切换方法对标签的运动行为要求有一定的局限性，需要标签沿与参考物的所在面垂直运动才能进行运动趋势判断，且需要对室内与室外区域进行明确的区分，标签的运动轨迹受到限制，且当室外分布有UWB定位时，当前会判断为GPS定位，从而造成UWB定位失效，当从室外向室内过渡时，过渡区域会出现定位偏差大或无法定位的情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是UWB与GPS定位技术进行切换时需要寻找并借助现场标志物导致现场实施效率低，对标签运动行为有特定要求导致UWB与GPS定位切换范围变窄，对室内外区域有明确的区分以及室内外过渡区域定位偏差大或无法定位的问题。目的在于提供一种UWB与GPS一体化定位系统及定位方法，解决上述的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种UWB与GPS一体化定位方法，包括：
在定位场景中标签通过短程通信模块搜索UWB基站；
当所述标签搜索到UWB基站，所述标签与所述UWB基站成功建立通信且所述标签能成功进行UWB定位时，使用UWB定位模式进行定位；
所述UWB定位模式为所述标签直接使用UWB定位模块进行定位；
当所述标签与所述UWB基站成功建立通信但所述标签不能成功进行UWB定位时，开启所述GPS定位模块但不关闭所述UWB定位模块，使用UWB+GPS定位模式进行定位；
所述UWB+GPS定位模式为所述标签使用GPS定位模块进行定位，并利用短程通信模块将GPS定位信息通过UWB基站传输至服务器；
当所述标签未搜索到UWB基站时，所述标签开启远程通信模块与服务器建立通信，使用GPS定位模式进行定位，并继续搜索所述UWB基站；
所述GPS定位模式为所述标签直接使用GPS定位模块进行定位；
当所述标签在进行GPS定位时，所述标签搜索到所述UWB基站，所述标签开启所述UWB 定位模块但不关闭所述GPS定位模块，通信方式由远程通信切换为短程通信，使用所述GPS+UWB定位模式进行定位；
所述GPS+UWB定位模式为所述标签使用GPS定位模块进行定位，将远程通信切换为短程通信，并利用短程通信模块将GPS定位信息通过UWB基站传输至服务器。
UWB定位技术的定位精度高、传输速率快、覆盖范围广、实时性好、穿透力强、发射功率小但是只适用于短距离范围的定位，且需要UWB基站的支持，室外范围广阔，如果布置大量UWB基站花费巨大，多用于室内，因此在本发明中，有UWB基站覆盖的区域范围需要使用UWB定位模块进行定位，提高定位精度。
GPS定位技术因为定位精度只有几米到十几米不等的缺点无法应用在室内高精度定位，而室外区域由于面积广阔，对定位精度要求较低，因此多用于室外，本发明中在没有UWB 基站覆盖的区域使用GPS定位，此时无法使用短程通信模块进行GPS定位生成的经纬度信息的传输，且最后的定位信息由服务器进行判断和显示，因此需要使用远程通信模块进行通信。
但是在室内等有UWB基站覆盖的区域，可能会出现标签与基站之间遮挡严重或者标签距离某个基站太远信号过弱而导致服务器判断UWB不能进行定位的情况，此时开启GPS定位模块，标签使用GPS进行定位，通信方式使用短程通信可以提高数据传输，服务器可以快速准确的接收经纬度信息，如果关闭UWB定位模块，所述服务器就不能判断什么时候可以进行UWB定位，因此不关闭UWB定位模块，所述定位系统形成了UWB+GPS定位模式。
在进行GPS定位的时候，标签可能会从没有UWB基站覆盖的区域移动到有UWB基站覆盖的区域，因此在标签与UWB基站之间的通信断开后，会周期性的进行短程通信信号的搜索，用以判断是否进入UWB基站覆盖的区域，如果进入UWB基站覆盖的区域，则开启 UWB定位模式，但是定位系统刚刚进行切换，可能无法成功定位，因此暂时不关闭GPS定位，所述定位系统形成GPS+UWB定位模式，直到服务器下发UWB定位成功，再关闭GPS 定位模块。
在本发明中，当所述标签进行GPS定位时，利用远程通信进行数据回传，将GPS经纬度等信息传输至服务器。在实际定位场景中，可能会出现定位场景的某个区域的远程通信信号较差，导致数据回传的成功率低的情况，从而影响服务器对GPS经纬度数据的接收，导致所述标签定位卡顿或者没有定位信息。因此在上述的场景下，使用GPS+UWB定位模式来解决远程通信信号较差，导致数据回传的成功率低的问题，所述GPS+UWB定位模式实际上是进行GPS定位，但是通信方式采用所述短程通信模块进行数据传输，但是短程通信的实现需要通过所述UWB基站，因此只需在进行GPS定位的区域部署少量所述UWB基站就可以实现所述GPS+UWB定位模式。
进一步的，在所述UWB+GPS定位模式和所述GPS+UWB定位模式中，当所述标签收到服务器下发的UWB成功定位的信息时，所述标签关闭GPS定位模块，使用UWB定位模式进行定位。
进一步的，在所述GPS定位模式中，当所述标签从没有UWB基站覆盖的区域进入有UWB 基站覆盖的区域时，所述标签搜索到所述UWB基站。
进一步的，所述标签搜索到所述UWB基站，包括：在进行GPS定位的区域内部署UWB基站，所述标签在GPS定位的区域内自动搜索到UWB基站。
进一步的，在所述UWB定位模式、所述UWB+GPS定位模式或所述GPS+UWB定位模式中，当所述标签与所述UWB基站的通信连接断开时，所述标签重新搜索所述UWB基站。
进一步的，所述标签周期性搜索所述UWB基站反馈的短程通信信号，判断所述标签是否重新进入UWB基站覆盖的区域。
进一步的，所述UWB定位模块与所述GPS定位模块在未进行定位使用时都处于关闭状态，在定位使用时根据实时定位情况对所述UWB模块和所述GPS模块进行开启或关闭。
所述UWB定位模式的定位过程为所述标签与所述UWB基站成功建立通信后，所述标签通过所述UWB基站连接到所述服务器，并获取系统的工作参数，所述标签开启所述UWB 定位模块，所述UWB定位模块根据所获取的工作参数发射UWB信号进行定位。
所述GPS定位模式的定位过程为当所述标签与所述UWB基站未成功建立通信时，所述标签开启所述GPS定位模块进行定位并生成当前位置的经纬度信息，所述GPS定位模块将所述经纬度信息发送给所述标签，所述标签利用所述远程通信模块将接收到的所述经纬度信息传输给所述服务器。
所述UWB+GPS定位模式的定位过程为当所述标签在进行UWB定位时，接收到所述服务器发送的UWB不能定位信息，所述标签开启GPS定位模块但不关闭UWB定位模块，所述GPS定位模块进行定位并生成当前位置的经纬度信息，利用所述短程通信模块将所述经纬度信息通过所述UWB基站传输到所述服务器。
所述GPS+UWB定位模式的定位过程为当所述标签进行GPS定位，且所述短信通信模块与所述UWB基站成功建立通信时，所述标签启用所述UWB定位模块，所述标签关闭所述远程通信模块并开启所述短程通信模块，并利用所述短程通信模块将所述GPS定位模块进行定位时生成的当前位置的经纬度信息传输到所述服务器。
一种应用于所述UWB与GPS一体化定位方法的系统，包括标签、UWB基站和服务器；
所述UWB基站用于与所述标签建立通信以及接收所述标签发送的定位信息并将所述定位信息传输至所述服务器；
所述服务器用于向所述标签下发UWB是否能成功定位的信息以及接收所述标签发送的定位信息；
所述标签包括UWB定位模块、短程通信模块、GPS定位模块和远程通信模块；
所述标签的短程通信模块广播短程通信信号搜索所述UWB基站；
当所述标签与所述UWB基站成功建立通信且所述标签能进行UWB定位时，使用UWB定位模式，所述UWB定位模式使用UWB定位模块直接进行定位；
当所述标签与所述UWB基站未成功建立通信时，使用GPS定位模式，所述GPS定位模式使用GPS定位模块直接进行定位；
当所述标签与所述UWB基站成功建立通信但所述标签不能进行UWB定位时，使用UWB+GPS定位模式；
所述UWB+GPS定位模式为使用GPS定位模块进行定位，并利用短程通信模块将GPS定位生成的经纬度信息通过UWB基站传输到所述服务器；
当所述标签在没有UWB基站覆盖区域使用GPS定位时，所述标签进入UWB基站覆盖区域，且所述标签与所述UWB基站成功建立通信，使用GPS+UWB定位模式；
所述GPS+UWB定位模式为使用GPS定位模块进行定位，将远程通信切换为短程通信，并将GPS定位生成的经纬度信息通过短程通信模块传输到所述服务器。
进一步的，所述标签还包括加速度计模块，所述加速度计模块用于判断标签是否静止，标签静止则自动降低定位频率。
所述标签的使用会消耗电量，所述标签在定位过程中会增加耗电量，因此所述加速度计模块可以判断所述标签是否静止，并自动降低定位频率，节省功耗。
本发明所提供的技术方案与现有技术相比，具有以下的优点和有益效果：
1、本发明所提供的UWB与GPS一体化定位方法及系统，定位方式的切换完全由系统自主控制，所述标签主动搜索UWB基站，无需将应用场景的现场标志物或建筑物作为参考物，减少了现场实施时寻找和测量参考物坐标花费的时间，提高了现场实施的效率；
2、本发明所提供的UWB与GPS一体化定位方法及系统，UWB与GPS切换方法只依赖于标签是否能搜索到UWB基站，所述标签是否搜索到UWB基站与标签的运动行为没有关系，从而增大了UWB与GPS切换方法的适用范围；
3、本发明所提供的UWB与GPS一体化定位方法及系统，不需要对应用场景的室外区域与室内区域进行区分，可以根据需求在室外需要高精度定位的区域部署UWB定位基站，从而使所述标签在该区域会自动启用UWB定位模块进行高精度定位，增大了系统部署的灵活性；
4、本发明所提供的UWB与GPS一体化定位方法及系统，在需要进行UWB和GPS切换的过渡区域，可根据实际的定位情况自动选择启用UWB和GPS定位技术中的一种或两种，减少过渡区域定位偏差大或无法定位的情况，提高了过渡区域定位精度；
5、本发明所提供的UWB与GPS一体化定位方法及系统，在进行GPS定位但远程通信效果不好时，可以在远程通信效果不好的区域部署少量UWB基站，标签会自动将远程通信方式切换为短程通信方式，从而保证通信的有效性，使得服务器可以稳定流畅地接收经纬度定位数据；
6、本发明所提供的UWB与GPS一体化定位方法及系统，加速度计模块可以判断标签处于静止状态还是运动状态，当标签处于静止状态时，无论标签处于哪种定位模式和哪种通信方式都会自动降低定位频率和通信频率，从而降低功耗，增加续航。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的一所述UWB与GPS一体化定位方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一所述UWB与GPS一体化定位方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的定位场景示意图；
图4为本发明实施例提供的系统通信拓扑图；
图5为本发明实施例提供的标签结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
在相关技术中，UWB和GPS结合定位系统多是通过利用已经提前测定坐标的现场标志物或建筑物作为参考物，根据标签的坐标判断标签与参考物之间的运动关系，得到标签与参考物之间的运动趋势，从而进行UWB和GPS的切换，这种切换方法需要提前对参考物进行选定以及测量，降低了现场实施的效率；这种切换方法对标签的运动行为要求有一定的局限性，需要标签沿与参考物的所在面垂直运动才能进行运动趋势判断，且需要对室内与室外区域进行明确的区分，标签的运动轨迹受到限制，且当室外分布有UWB定位时，当前会判断为GPS定位，从而造成UWB定位失效，当从室外向室内过渡时，过渡区域会出现定位偏差大或无法定位的情况。
有鉴于此，本发明实施例提供了一种UWB与GPS一体化定位方法，以解决相关技术中存在的问题。
参阅图1，其为本发明实施例提供的一所述UWB与GPS一体化定位方法的流程图，所述UWB与GPS一体化定位方法，包括：
S1：在定位场景中标签通过短程通信模块搜索UWB基站；
S2：当所述标签搜索到UWB基站，所述标签与所述UWB基站成功建立通信且所述标签能成功进行UWB定位时，使用UWB定位模式进行定位；所述UWB定位模式为所述标签直接使用UWB定位模块进行定位；
S3：当所述标签与所述UWB基站成功建立通信但所述标签不能成功进行UWB定位时，开启所述GPS定位模块但不关闭所述UWB定位模块，使用UWB+GPS定位模式进行定位；所述UWB+GPS定位模式为所述标签使用GPS定位模块进行定位，并利用短程通信模块将 GPS定位信息通过UWB基站传输至服务器；
S4：当所述标签未搜索到UWB基站时，所述标签开启远程通信模块与服务器建立通信，使用GPS定位模式进行定位，并继续搜索所述UWB基站；所述GPS定位模式为所述标签直接使用GPS定位模块进行定位；
S5：当所述标签在进行GPS定位时，所述标签搜索到所述UWB基站，所述标签开启所述UWB定位模块但不关闭所述GPS定位模块，通信方式由远程通信切换为短程通信，使用所述GPS+UWB定位模式进行定位；所述GPS+UWB定位模式为所述标签使用GPS定位模块进行定位，将远程通信切换为短程通信，并利用短程通信模块将GPS定位信息通过UWB 基站传输至服务器。
需要说明的是，所述步骤S2至所述步骤S5的发生的顺序不受限制。
下面将结合图2对上述步骤进行详细说明：
具体的，在步骤S1中，需要说明的是所述定位场景为所述标签在进行现场定位时的一定范围，且在刚进入定位场景后，开始进行定位前将所述标签初始化，所述标签的所述UWB 定位模块与所述GPS定位模块都处于关闭状态，在定位使用时根据实时定位情况对所述UWB 模块和所述GPS模块进行开启或关闭。
在本发明的实施例中，所述标签具备主动搜索UWB基站的功能，所述标签上设有短程通信模块和远程通信模块，如图4所示，所述标签与所述服务器和所述UWB基站的通信方式为：所述标签通过所述短程通信模块周期性的广播短程通信信号搜索UWB基站，所述UWB基站的短程通信模块接收到所述短程通信信号的数据帧后向所述标签返回短程通信信号的回复帧，当所述标签接收到所述短程通信信号的回复帧时，说明所述标签处于所述UWB基站覆盖区域，也即是说，所述标签在所述定位场景中搜索到了UWB基站。
进一步的，根据标签搜索的结果进行定位方法的选择，同时根据选择的定位方法所述标签开启或关闭对应的定位模块，可以节省所述标签的功耗，增加标签的续航能力。
当所述标签搜索到了UWB基站则进入步骤S2，具体的，在步骤S2中，所述标签与所述UWB基站成功建立通信且所述标签能成功进行UWB定位后，所述标签通过所述UWB基站连接到所述服务器，并获取系统的工作参数；所述标签开启所述UWB定位模块，所述UWB 定位模块根据所获取的工作参数发射UWB信号进行UWB定位；当所述标签与所述UWB基站的通信连接断开时，所述标签重新搜索所述UWB基站；通过重新搜索UWB基站，然后根据搜索结果进行定位模式的及时切换，增大了所述定位模式的适用范围。
当所述标签与所述UWB基站的通信连接，但收到服务器下发的UWB不能定位的信息时，进入步骤S3，具体的，在步骤S3中，当所述标签在进行UWB定位时，接收到所述服务器发送的UWB不能定位信息；所述主控模块开启GPS定位模块但不关闭UWB定位模块，形成UWB+GPS的定位模式，所述GPS定位模块进行定位并生成当前定位位置的经纬度信息，利用所述短程通信模块将所述经纬度信息通过所述UWB基站传输到所述服务器。在所述 UWB+GPS定位模式下，当所述标签收到服务器下发的UWB成功定位的信息时，所述标签关闭GPS定位模块，使用UWB定位模式进行定位。
在本实施例中，当标签与基站之间遮挡严重或者标签距离某个基站太远信号过弱而导致服务器判断UWB不能进行定位，此时开启GPS定位模块，使用GPS定位，但是通信方式使用短程通信可以提高数据传输，服务器可以快速准确的接收经纬度信息，如果关闭UWB定位模块，所述服务器就不能判断什么时候可以进行UWB定位，因此不关闭UWB定位模块，所述定位系统形成了UWB+GPS定位模式，减少了所述标签不能定位情形的发生。
当在定位场景中所述标签在通过短程通信模块没有搜索到UWB基站时，进入步骤S4，具体的，在步骤S4中，当所述标签与所述UWB基站未成功建立通信时；所述标签开启所述GPS定位模块进行定位并生成当前定位位置的经纬度信息；所述GPS定位模块将所述经纬度信息发送给所述主控模块，所述主控模块利用所述远程通信模块将接收到的所述经纬度信息传输给所述服务器。
在所述GPS定位模式中，当所述标签从没有UWB基站覆盖的区域进入有UWB基站覆盖的区域时，所述标签搜索到所述UWB基站，进入步骤S5；具体的，在步骤S5中，当所述标签进行GPS定位时，随后所述标签进入了有UWB基站覆盖的区域，且所述短信通信模块与所述UWB基站成功建立通信时；所述主控模块启用所述UWB定位模块但不关闭所述 GPS定位模块，形成GPS+UWB定位模式，所述主控模块关闭所述远程通信模块并开启所述短程通信模块，并利用所述短程通信模块将所述GPS定位模块进行定位时生成的当前定位位置的经纬度信息传输到所述服务器。
需要说明的是在步骤S5中，虽然标签搜索到了UWB基站，但此时很有可能刚进入UWB 覆盖区域还不能成功进行UWB定位，因此标签并不主动关闭GPS定位，但通信方式由远程通信方式切换为短程通信方式，以节省功耗。进一步的，在所述GPS+UWB定位模式下，当所述标签收到服务器下发的UWB成功定位的信息时，所述标签关闭GPS定位模块，使用UWB 定位模式进行定位。
在本实例中，在所述GPS+UWB定位模式中，所述标签搜索到所述UWB基站的情况包括：在进行GPS定位的区域内部署UWB基站，所述标签在GPS定位的区域内自动搜索到 UWB基站。具体的，在实际的应用场景下，标签处于无UWB基站覆盖的区域时，开启GPS 定位方式，利用移动蜂窝网络进行数据回传，将GPS经纬度信息传输至服务器。在实际场景中，有可能某个区域的移动蜂窝网络信号较差，导致数据回传的成功率低，最终影响服务器上GPS经纬度数据的接收，导致定位卡顿、甚至没有定位数据，因此为解决上述问题，可以在需要进行GPS定位的区域部署少量UWB基站。这样一来，标签在这些区域会自动搜索到 UWB基站，从而将通信方式由远程通信方式切换为短程通信方式，形成GPS+UWB的定位模式，保证了标签与服务器之间的通信稳定流畅。在这种情况下，标签的GPS+UWB的定位模式中，GPS向服务器提供了有效的定位信息，同时通信方式为短程通信保证了通信的有效性，使得服务器可以稳定流畅地接收定位数据。
进一步的，在所述步骤S3至所述步骤S5中，当所述标签与所述UWB基站之间通信连接断开时，所述标签重新搜索所述UWB基站。
本发明实施例中所提供的定位方法是根据所述标签与所述UWB基站之间的通信情况进行模式的选择与切换，且不同定位模式之间的切换不依赖于现场的实际物体或建筑物，只依赖于现场UWB基站的部署，增强了定位系统中UWB基站部署的灵活性；解决了过渡区域只启用某一种定位方式有可能定位偏差大甚至不能定位的问题。
综上，本发明实施例中所提供的定位方法中定位方式的切换完全由系统自主控制，所述标签主动搜索UWB基站，无需将应用场景的现场标志物或建筑物作为参考物，减少了现场实施时寻找和测量参考物坐标花费的时间，提高了现场实施的效率；UWB与GPS切换方法只依赖于标签是否能搜索到UWB基站，所述标签是否搜索到UWB基站与标签的运动行为没有关系，从而增大了UWB与GPS切换方法的适用范围；不需要对应用场景的室外区域与室内区域进行区分，可以根据需求在室外需要高精度定位的区域部署UWB定位基站，从而使所述标签在该区域会自动启用UWB定位模块进行高精度定位，增大了系统部署的灵活性；在需要进行UWB和GPS切换的过渡区域，可根据实际的定位情况选择启用UWB和GPS定位技术中的一种或两种，减少过渡区域定位偏差大或无法定位的情况，提高了过渡区域定位精度。
实施例2
在实施例1的基础上，一种应用于所述UWB与GPS一体化定位方法的系统，包括标签、UWB基站和服务器。所述UWB基站用于与所述标签建立通信以及接收所述标签发送的定位信息并将所述定位信息传输至所述服务器。
所述服务器用于向所述标签下发UWB是否能成功定位的信息以及接收所述标签发送的定位信息。
如图5所示，所述标签包括充电模块、电源模块、主控模块、UWB定位模块、短程通信模块、GPS定位模块、加速度计模块和远程通信模块。
所述充电模块负责给标签内置锂电池充电；所述电源模块负责给标签内部的其他模块供电。
所述主控模块负责驱动各个模块，并控制定位流程；所述UWB定位模块负责UWB信号的发射和接收；所述短程通信模块负责搜索UWB基站并从服务器获取系统的工作参数，如定位频率、定位信道等；所述GPS模块负责进行GPS定位，向所述主控模块输出GPS经纬度等信息；所述远程通信模块负责当所述标签搜索不到UWB基站时建立所述标签与服务器之间的通信；所述加速度计算模块负责向所述主控模块提供所述标签是否静止的信息，根据此信息所述标签可以在静止时自动降低定位频率以节省功耗。
在本实施例中，所述短程通信模块为ZigBee通信模块，采用ZigBee通信；所述远程通信模块为移动蜂窝网络通信模块，采用移动蜂窝网络通信。
如图4所示，本实施例中所述标签与所述服务器和所述UWB基站的通信方式为：当所述标签所处的区域有所述UWB基站覆盖时，所述标签通过所述UWB基站与服务器通信，当所述标签所处的区域没有所述UWB基站覆盖时，所述标签通过移动蜂窝网络与服务器通信；判断所述标签处于所述UWB基站覆盖区域的具体操作为所述标签的所述ZigBee模块会周期性的发射ZigBee数据帧，所述UWB基站的短程通信模块接收到所述ZigBee数据帧后向所述标签返回ZigBee回复帧，所述标签接收到所述ZigBee回复帧，说明所述标签处于所述UWB基站覆盖区域。
所述ZigBee通信模块广播ZigBee通信信号搜索所述UWB基站；
当所述标签与所述UWB基站成功建立通信且所述标签能进行UWB定位时，使用UWB定位模式，所述UWB定位模式使用UWB定位模块直接进行定位；
当所述标签与所述UWB基站未成功建立通信时，使用GPS定位模式，所述GPS定位模式使用GPS定位模块直接进行定位；
当所述标签与所述UWB基站成功建立通信但所述标签不能进行UWB定位时，使用UWB+GPS定位模式；
所述UWB+GPS定位模式为使用GPS定位模块进行定位，并利用ZigBee通信模块将GPS 定位生成的经纬度信息通过UWB基站传输到所述服务器；
当所述标签在没有UWB基站覆盖区域使用GPS定位时，所述标签进入UWB基站覆盖区域，且所述标签与所述UWB基站成功建立通信，使用GPS+UWB定位模式；
所述GPS+UWB定位模式为使用GPS定位模块进行定位，将ZigBee通信切换为移动蜂窝网络通信，并将GPS定位生成的经纬度信息通过ZigBee通信模块传输到所述服务器。
所述UWB定位模式的定位过程为所述标签与所述UWB基站成功建立通信后，所述标签通过所述UWB基站连接到所述服务器，并获取系统的工作参数，所述标签开启所述UWB 定位模块，所述UWB定位模块根据所获取的工作参数发射UWB信号进行定位；
如图2、3所示，所述标签的定位场景与所述的UWB与GPS一体化定位系统的定位方法，包括：
系统启动，所述标签初始化，所述标签在现场定位场景范围内搜索UWB基站是否存在；
当所述标签搜索到UWB基站时，所述标签开启ZigBee通信模块与UWB基站建立通信，所述标签未收到服务器下发的UWB不能定位信息，使用UWB定位模式进行定位，所述标签使用ZigBee通信模块通过所述UWB基站与所述服务器进行连接，从所述服务器获得系统的工作参数，所述标签根据获得的所述系统的工作参数发射UWB信号进行UWB定位；
当标签与UWB基站之间的ZigBee通信断开时，所述标签再次搜索UWB基站是否存在；
当标签与UWB基站之间的ZigBee通信没有断开时，所述标签接收到服务器下发的UWB 不能定位信息后，所述标签开启GPS定位模块但不关闭UWB定位模块，使用UWB+GPS模式进行定位，GPS的经纬度信息利用ZigBee通信模块从所述标签传输到UWB基站，进而传输到服务器；
当所述标签未搜索到UWB基站时，表示当前区域未部署所述UWB基站，标签开启远程通信模块的移动蜂窝网络与服务器建立通信，使用GPS定位模块进行定位，将GPS的经纬度信息传输到服务器，同时所述标签会周期性的进行ZigBee通信信号的搜索，通过搜索判断所述标签是否再次进入UWB基站覆盖区域，没有搜索到UWB基站，那么继续开启GPS 定位模块；
当所述标签在使用GPS定位时，标签搜索到ZigBee通信信号，说明所述标签从没有所述UWB覆盖的区域进入到了有所述UWB覆盖的区域，所述标签开启UWB定位模块但不关闭GPS定位模块，所述标签使用GPS+UWB模式进行定位，通信模式由移动蜂窝网络切换为ZigBee通信，当所述标签与UWB基站之间的ZigBee通信没有断开，且服务器发送了UWB 定位成功的信息时，关闭GPS定位模块，使用UWB定位模块进行定位。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种UWB与GPS一体化定位方法，其特征在于，包括：
在定位场景中标签通过短程通信模块搜索UWB基站；
当所述标签搜索到UWB基站，所述标签与所述UWB基站成功建立通信且所述标签能成功进行UWB定位时，使用UWB定位模式进行定位；
所述UWB定位模式为所述标签直接使用UWB定位模块进行定位；
当所述标签与所述UWB基站成功建立通信但所述标签不能成功进行UWB定位时，开启GPS定位模块但不关闭所述UWB定位模块，使用UWB+GPS定位模式进行定位；
所述UWB+GPS定位模式为所述标签使用GPS定位模块进行定位，并利用短程通信模块将GPS定位信息通过UWB基站传输至服务器；
当所述标签未搜索到UWB基站时，所述标签开启远程通信模块与服务器建立通信，使用GPS定位模式进行定位，并继续搜索所述UWB基站；
所述GPS定位模式为所述标签直接使用GPS定位模块进行定位；
当所述标签在进行GPS定位时，所述标签搜索到所述UWB基站，所述标签开启所述UWB定位模块但不关闭所述GPS定位模块，通信方式由远程通信切换为短程通信，使用所述GPS+UWB定位模式进行定位；
所述GPS+UWB定位模式为所述标签使用GPS定位模块进行定位，将远程通信切换为短程通信，并利用短程通信模块将GPS定位信息通过UWB基站传输至服务器。
2.根据权利要求1所述的UWB与GPS一体化定位方法，其特征在于，在所述UWB+GPS定位模式和所述GPS+UWB定位模式中，当所述标签收到服务器下发的UWB成功定位的信息时，所述标签关闭GPS定位模块，使用UWB定位模式进行定位。
3.根据权利要求1所述的UWB与GPS一体化定位方法，其特征在于，在所述GPS定位模式中，当所述标签从没有UWB基站覆盖的区域进入有UWB基站覆盖的区域时，所述标签搜索到所述UWB基站。
4.根据权利要求3所述的UWB与GPS一体化定位方法，其特征在于，所述标签搜索到所述UWB基站，包括：在进行GPS定位的区域内部署UWB基站，所述标签在GPS定位的区域内自动搜索到UWB基站。
5.根据权利要求1所述的UWB与GPS一体化定位方法，其特征在于，在所述UWB定位模式、所述UWB+GPS定位模式或所述GPS+UWB定位模式中，当所述标签与所述UWB基站的通信连接断开时，所述标签重新搜索所述UWB基站。
6.根据权利要求5所述的UWB与GPS一体化定位方法，其特征在于，所述标签周期性搜索所述UWB基站反馈的短程通信信号，判断所述标签是否重新进入UWB基站覆盖的区域。
7.根据权利要求1所述的UWB与GPS一体化定位方法，其特征在于，所述UWB定位模块与所述GPS定位模块在未进行定位使用时都处于关闭状态，在定位使用时根据实时定位情况对所述UWB定位模块和所述GPS定位模块进行开启或关闭。
8.一种应用于权利要求1～7中任意一项所述UWB与GPS一体化定位方法的系统，其特征在于，包括标签、UWB基站和服务器；
所述UWB基站用于与所述标签建立通信以及接收所述标签发送的定位信息并将所述定位信息传输至所述服务器；
所述服务器用于向所述标签下发UWB是否能成功定位的信息以及接收所述标签发送的定位信息；
所述标签包括UWB定位模块、短程通信模块、GPS定位模块和远程通信模块；
所述标签的短程通信模块广播短程通信信号搜索所述UWB基站；
当所述标签与所述UWB基站成功建立通信且所述标签能进行UWB定位时，使用UWB定位模式，所述UWB定位模式使用UWB定位模块直接进行定位；
当所述标签与所述UWB基站未成功建立通信时，使用GPS定位模式，所述GPS定位模式使用GPS定位模块直接进行定位；
当所述标签与所述UWB基站成功建立通信但所述标签不能进行UWB定位时，使用UWB+GPS定位模式；
所述UWB+GPS定位模式为使用GPS定位模块进行定位，并利用短程通信模块将GPS定位生成的GPS定位信息通过UWB基站传输到所述服务器；
当所述标签在没有UWB基站覆盖区域使用GPS定位时，所述标签进入UWB基站覆盖区域，且所述标签与所述UWB基站成功建立通信，使用GPS+UWB定位模式；
所述GPS+UWB定位模式为使用GPS定位模块进行定位，将远程通信切换为短程通信，并将GPS定位生成的GPS定位信息通过短程通信模块传输到所述服务器。
9.根据权利要求8所述的一种应用于权利要求1～7中任意一项所述UWB与GPS一体化定位方法的系统，其特征在于，所述标签还包括加速度计模块，所述加速度计模块用于判断标签是否静止，标签静止则自动降低定位频率。
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