阅读说明：本技术 一种基于北斗uwb技术高精度定位系统及应用 (High-precision positioning system based on Beidou UWB technology and application ) 是由 朱惊雷 姚金城 康宣东 梁芳 于 2019-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种基于北斗UWB技术高精度定位系统,在室外接收来自北斗定位接收模块的定位信息、室内通过IR-UWB定位模块确定位置信息,处理器芯片经过判断,将有用的信息通过GSM通信模块和WiFi模块传输至后台服务器；还包括有数据处理模块,数据处理模块一端与交换机相连接,另一端与WiFi模块或者GSM通信模块相连接,交换机将数据处理模块的数据发送至服务器,服务器与定位算法模块相连接,定位算法模块再与设备终端相连。本发明根据现有技术存在的缺点,提供一种精度高、实施方便的基于北斗UWB技术高精度定位系统,及其在公路、铁路隧道及轨道交通的应用。(The invention provides a Beidou UWB technology-based high-precision positioning system, which is characterized in that positioning information from a Beidou positioning receiving module is received outdoors, position information is determined indoors through an IR-UWB positioning module, and a processor chip transmits useful information to a background server through a GSM communication module and a WiFi module after judgment; the system is characterized by further comprising a data processing module, one end of the data processing module is connected with the switch, the other end of the data processing module is connected with the WiFi module or the GSM communication module, the switch sends data of the data processing module to the server, the server is connected with the positioning algorithm module, and the positioning algorithm module is connected with the equipment terminal. According to the defects of the prior art, the invention provides a high-precision positioning system based on the Beidou UWB technology, which has high precision and is convenient to implement, and the application of the high-precision positioning system in highways, railway tunnels and rail transit.)

一种基于北斗UWB技术高精度定位系统及应用

技术领域

本发明涉及导航定位技术领域，特别涉及一种基于北斗UWB技术高精度定位系统及应用。

背景技术

因公路、铁路隧道的施工环境艰苦恶劣，工种危险系数高，工作人员人数多，使隧道建筑施工企业面临巨大的管理困难，迫切需求一种能够高效、准确的人员管理和安全管理系统。主要包括人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理等。

UWB室内高精度定位系统，采用先进的脉冲无线定位技术，通过在隧道提前部署定位基站，为工人佩戴标签(定位终端)的方式，能够实现对人员的高精度实时定位，间隔150米-米放置一个基站，可视情况良好情况下可以实现一维测距精度高达30cm；范围内能有四个基站同时有效接收标签信号情况下可以实现高精度三维定位，定位坐标精度在30cm，系统容量大，实时性好，稳定输出各标签(定位终端)数据。

但是，现有的UWB高精度定位系统存在以下缺陷：1.需要系统和基站需要提前部署到被监测区域，标签(定位终端)才能被正常使用，部署复杂；2.标签和基站的信号传输，要能有效处理掉多路径和其它电磁干扰，否则会导致定位精度偏低，位置不准确(为此涉及到的硬件和其固件开发必须围绕其展开)以最终能实现定位精度在30cm，甚至更高，应用条件苛刻；3，标签的佩戴方式以及功耗(工作时长)，要满足客户实际需求的搭配，实施较为复杂，操作不便。

因此，根据市场应用需求，需要设计一种精度高、实施方便的基于北斗UWB技术高精度定位系统，及其在公路、铁路隧道及轨道交通的应用。

发明内容

本发明根据现有技术存在的缺点，提供一种精度高、实施方便的基于北斗UWB技术高精度定位系统，及其在公路、铁路隧道及轨道交通的应用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于北斗UWB技术高精度定位系统，包括北斗定位接收模块、IR-UWB定位模块、处理器芯片、电源管理模块、GSM通信模块和WiFi通信模块，该装置在室外接收来自北斗定位接收模块的定位信息、室内通过IR-UWB定位模块确定位置信息，处理器芯片经过判断，将有用的信息通过GSM通信模块和WiFi模块传输至后台服务器；各部件连接关系为：北斗定位模块通过天线与北斗卫星进行无线连接，北斗定位模块与电源管理模块连接，北斗定位模块与处理芯片模块连接；IR-UWB定位模块与室内无线传感网无线连接，IR-UWB定位模块与电源管理模块连接，IR-UWB定位模块与处理芯片模块连接；GSM模块通过WiFi模块或者通过移动网络与后台服务器连接，GSM模块与电源管理模块连接，GSM模块与处理芯片模块连接，还包括有数据处理模块，数据处理模块一端与交换机相连接，另一端与WiFi模块或者GSM通信模块相连接，交换机将数据处理模块的数据发送至服务器，服务器与定位算法模块相连接，定位算法模块再与设备终端相连。

作为本发明的进一步改进，还包括基站，所述基站设置在公路、桥梁、轨道、隧道路线中，基站中包括有北斗定位接收模块、IR-UWB定位模块、定位算法模块。

作为本发明的进一步改进，定位算法模块相设备终端传输定位坐标、时间、ID数据。

作为本发明的进一步改进，还包括有平台管理模块，平台管理模块与数据处理模块相连，实现数据处理模块的数据交互、采集和分析。

作为本发明的进一步改进，设备终端设置有人机交互模块，人机交互模块包括设备管理模块、视频联动模块、动态电子围栏模块。

作为本发明的进一步改进，装置中处理器为MSP430F1611芯片。

作为本发明的进一步改进，该装置中北斗定位模块为UM220BD2芯片。

作为本发明的进一步改进，该装置中GSM模块为SIM900A芯片。

还提供一种如权利要求1～9任一所述的基于北斗UWB技术高精度定位系统的应用，所述基于北斗UWB技术高精度定位系统应用在单条或多条轨道交通、公路、铁路、桥梁或者隧道的工况中。

本发明的有益效果是：

1.本发明在应用场景内，先部署好基站，基站数据能够回传到网络服务器，然后区域内的各定位标签进入基站信号覆盖有效范围以后，数据从各基站，通过有线接入交换机，然后交换机再把数据汇总再通过网桥或者WiFi等传到服务器，操作方便，信号覆盖面广泛，能实现隧道、桥梁等信号全覆盖，实时传递位置信息。

2.本发明的服务器接收到数据后，通过接口软解接入，传送到定位算法模块，进一步处理，吐出各标签的ID，坐标，时间，电量等信息，接口软件在将数据存储到数据库、平台管理软件部分从数据库里面进行数据交互，实现数据采集，分析，能通过数据系统进行数据管理，管理高效，实时刷新反映定位动态。

3.本发明应用层调用数据最终按照客户的需求，设计人机交互界面，通过设备管理、权限管理、动态电子围栏设置、视频联动等方式向使用者进行呈现，提高了系统的高效性，并且增加了使用者交互便捷性。

4.本发明的基于北斗UWB技术高精度定位系统能应用与轨道交通、隧道、公路、桥梁等工况，在复杂工况下进行高精度定位，并且信号承载能力强，最高能实现10-20条轨道交通信号传递、分析，信号传递呈现速度快，能实时、高精度的及时呈现定位信息。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于北斗UWB技术高精度定位系统，包括北斗定位接收模块、IR-UWB定位模块、处理器芯片、电源管理模块、GSM通信模块和WiFi通信模块，该装置在室外接收来自北斗定位接收模块的定位信息、室内通过IR-UWB定位模块确定位置信息，处理器芯片经过判断，将有用的信息通过GSM通信模块和WiFi模块传输至后台服务器；各部件连接关系为：北斗定位模块通过天线与北斗卫星进行无线连接，北斗定位模块与电源管理模块连接，北斗定位模块与处理芯片模块连接；IR-UWB定位模块与室内无线传感网无线连接，IR-UWB定位模块与电源管理模块连接，IR-UWB定位模块与处理芯片模块连接；GSM模块通过WiFi模块或者通过移动网络与后台服务器连接，GSM模块与电源管理模块连接，GSM模块与处理芯片模块连接，还包括有数据处理模块，数据处理模块一端与交换机相连接，另一端与WiFi模块或者GSM通信模块相连接，交换机将数据处理模块的数据发送至服务器，服务器与定位算法模块相连接，定位算法模块再与设备终端相连。本发明在应用场景内，先部署好基站，基站数据能够回传到网络服务器，然后区域内的各定位标签进入基站信号覆盖有效范围以后，数据从各基站，通过有线接入交换机，然后交换机再把数据汇总再通过网桥或者WiFi等传到服务器，操作方便，信号覆盖面广泛，能实现隧道、桥梁等信号全覆盖，实时传递位置信息。

作为本发明的进一步改进，还包括基站，所述基站设置在公路、桥梁、轨道、隧道路线中，基站中包括有北斗定位接收模块、IR-UWB定位模块、定位算法模块。

作为本发明的进一步改进，定位算法模块相设备终端传输定位坐标、时间、ID数据。

作为本发明的进一步改进，还包括有平台管理模块，平台管理模块与数据处理模块相连，实现数据处理模块的数据交互、采集和分析。本发明的服务器接收到数据后，通过接口软解接入，传送到定位算法模块，进一步处理，吐出各标签的ID，坐标，时间，电量等信息，接口软件在将数据存储到数据库、平台管理软件部分从数据库里面进行数据交互，实现数据采集，分析，能通过数据系统进行数据管理，管理高效，实时刷新反映定位动态。

作为本发明的进一步改进，设备终端设置有人机交互模块，人机交互模块包括设备管理模块、视频联动模块、动态电子围栏模块。本发明应用层调用数据最终按照客户的需求，设计人机交互界面，通过设备管理、权限管理、动态电子围栏设置、视频联动等方式向使用者进行呈现，提高了系统的高效性，并且增加了使用者交互便捷性。

作为本发明的进一步改进，装置中处理器为MSP430F1611芯片。

作为本发明的进一步改进，该装置中北斗定位模块为UM220BD2芯片。

作为本发明的进一步改进，该装置中GSM模块为SIM900A芯片。

还提供一种如权利要求1～9任一所述的基于北斗UWB技术高精度定位系统的应用，所述基于北斗UWB技术高精度定位系统应用在单条或多条轨道交通、公路、铁路、桥梁或者隧道的工况中。本发明的基于北斗UWB技术高精度定位系统能应用与轨道交通、隧道、公路、桥梁等工况，在复杂工况下进行高精度定位，并且信号承载能力强，最高能实现10-20条轨道交通信号传递、分析，信号传递呈现速度快，能实时、高精度的及时呈现定位信息。

以上对本发明所提供的一种基于北斗UWB技术高精度定位系统及应用进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。