一种基于UWB定位的射频天线集成的新定位基站的制作方法

本发明涉及定位基站，特别涉及一种基于uwb定位的射频天线集成的新定位基站。

背景技术：

1、uwb定位技术一般适用于室内无遮挡环境，其中，tof定位技术常使用于煤矿井下一维定位，在长直巷道上，主要的影响物是粉尘、水珠等烟雾介质，在此场景下，uwb定位技术所具备的极强的穿透能力可谓是量身定做。

2、现市面上流行的uwb定位基站一般需要配接定位天线使用，配接的两根定位天线间隔开一定的距离以确保定位卡到两天线的距离差值足够大，可以作为判向的依据。此种方式的使用，存在以下几个问题：

3、1、如图1所示，两天线间区域存在多径效应：当人在两天线之间位置时，定位卡到基站有三条数据：卡通过天线a上报、卡通过天线b上报、卡直接进入基站射频?？樯媳?。

4、2、馈线比较硬，安装不便，馈线成本比较高；

5、3、数据经过馈线后再到基站，而数据走馈线通道时会计算距离，导致人与基站的相对距离的实际数据与上报数据有偏差，影响定位精度。

6、4、人在基站两天线之间时，由于部分区域到两天线的距离比较相近，且人身体遮挡造成的定位跳动变大、精度降低现象，在馈线的影响下会进一步放大，最终导致在基站两天线之间的区域，起码有1.5米以上的区域定位存在无法判向、数据跳动极大的情况。

7、5、由于数据走馈线需要计算距离，导致基站安装后需要校准，耗时费劲。

技术实现思路

1、为解决以上技术问题，本发明提供了一种基于uwb定位的射频天线集成的新定位基站，设计射频+天线一体化设计，缩短所用馈线的长度，通过射频?？橛攵ㄎ话迤渌？榈牧酉呗吠庀晕?85线缆的方式避开上述问题。

2、本发明提供了一种基于uwb定位的射频天线集成的新定位基站，包括第一有源天线、第二有源天线和定位?？?，所述定位?？橛胨龅谝挥性刺煜吆偷诙性刺煜咄ü?85线缆的方式连接；

3、所述第一有源天线和第二有源天线完全相同，所述第一有源天线包括天线组件、pcba、灯板，pcba上包括射频?？?、灯连接?？楹痛谀？?，所述射频?？榈膇pxe接头通过射频跳线与所述天线组件连接，所述灯连接?？橥ü瓢辶酉哂胨龅瓢辶?，所述串口?？榱佣酝?芯485线缆接头，实现天线的数据上传和接收；

4、所述定位?？榛趗wb定位?？?，包括复位电路、灯板连接部分、flash存储芯片、大32主控部分、电源?？?、网口电路、打印接口电路和两个串口电路，两个串口电路接4芯485接线端子，用于与天线通讯，网口电路接网口，打印接口电路接打印接口；

5、所述第一有源天线、第二有源天线和定位?？樽槌傻男露ㄎ换就ü诮尤刖陆换换?，实现数据的上传及下发；第一有源天线、第二有源天线获取到卡的位置信息后汇总到所述定位?？椴⑸洗练衿?，服务器上定位引擎通过基站的安装位置，对上传的数据进行分析，最终确定人员的位置信息。

6、进一步地，所述第一有源天线、第二有源天线和定位?？樽槌傻男露ㄎ换镜亩ㄎ宦呒?/p>

7、单基站使用双天线时，将第一有源天线作为天线a，将第二有源天线作为天线b，采用uwb-tof定位技术，基于tof信号飞行时间的测距算法计算定位卡与天线之间的实际距离；

8、人佩戴定位卡，记定位卡到天线a的距离为s(a)，定位卡到天线b的距离为s(b)，则通过s(a)与s(b)的对比判断定位卡的方向，通过s(a)或s(b)的值获取定位卡距离基站的距离；假设基站到天线a的距离为x(a)，到天线b的距离为x(b)，则：

9、若定位卡到基站的距离为z，则z＝s(a)-x(a)，或者z＝s(b)+x(b)；

10、通过s(a)与s(b)的对比判断人所在位置：

11、若s(a)＜s(b)，则标识卡在靠近天线a一侧，反之在另一侧。

12、进一步地，所述第一有源天线、第二有源天线和定位?？樵诎沧安渴鹗?，第一有源天线、第二有源天线之间的间距需大于3米，第一有源天线、第二有源天线与定位?？橹洳捎昧酉呃鲁ざ茸畲蟛怀?0米，第一有源天线、第二有源天线距离墙体30cm，天线组件与巷道垂直，所述新定位基站在井下直巷道环境覆盖半径400米，间隔600-800米安装一个所述新定位基站。

13、进一步地，所述定位?？榛拱礁?85电路，两个所述485电路接4芯485接线端子，作为融合定位板；

14、所述融合定位板还连接多个读卡器组，每个所述读卡器组均包括多个串联的读卡器，端部的读卡器通过4芯485线缆连接所述融合定位板；

15、所述读卡器采用基于tof的uwb定位技术，并使用多基站定位的方式定位人员位置，通过在一个巷道内的巷道头和巷道尾各布设一个基站，当人在巷道内时，可同时与两个读卡器进行通讯，读卡器将数据上报至上层服务器，上层服务器再进行分析即可判定人员准确方位。。

16、进一步地，所述读卡器基于所述第一有源天线，在所述第一有源天线的基础上，其pcba还包括大32?？?、fiash存储?？楹偷缭茨？?，并将所述串口?？樘婊晃?85?？?，以使所述读卡器采用的通讯方式为485通讯，能支持最远2km通讯。

17、进一步地，当一个读卡器组包括两个读卡器时，分别记为读卡器a和读卡器b，将读卡器a和读卡器b设置在一条直线巷道内，当佩戴定位卡的人走进此巷道时，假设定位卡到读卡器a的距离为s(a)，到读卡器b的距离为s(b)，则根据s(a)与s(b)的值作为两个半径画圆，两圆交点即是人员所在位置；

18、通过在井下每一个巷道拐点处安装一个读卡器，以实现井下任一区域每个定位卡至少被两个读卡器同时接收到信息，即可实现井下巷道全覆盖。

19、进一步地，所述读卡器在安装部署时，所述读卡器在井下直巷道环境覆盖半径400米，每间隔400米内安装一个读卡器，读卡器与融合定位板之间采用连接线缆长度不超过2000米。

20、本发明的有益效果为：

21、1、多径效应的消除。由于之前射频?？橛胩煜咦榧渫ü该壮ど踔潦该椎睦∠吡?，而分站外壳无法完全阻隔信号与射频?？橹苯咏薪换?，由此产生多径效应。而本方案通过射频?？橛胩煜叩慕岷锨擅畹谋芸舜宋侍?。

22、2、两天线之间定位盲区的优化。通过去掉馈线，使得定位基站的精度及稳定性得到极大的提高，当定位卡在基站两天线之间时，不再出现多径效应，不再有馈线带来的精度上的损耗，定位卡在基站底下的判向情况得到极大改善，只要不是在正中间位置(受限于uwb的定位精度，两天线正中间位置上报距离一致，无法判向)，都能够实现判向。相对于原来的动辄1.5米起步的定位盲区(在此区域内数据跳动大)有了极大的改善。

23、3、优化成本、便利安装使用。原来的定位基站通过馈线连接，但是馈线存在比较硬、安装困难、成本高等问题点，而新的方案使用mhyv485线缆连接，几个问题点得到有效解决。

24、4、去掉馈线，优化信号行走路径，上层显示更准确。原方案信号进入天线后再经过馈线，需要计算信号行走距离，由此带来的后期校准工作非常麻烦，安装后需要两个人配合全矿校准一遍。而本发明不需要进行此项工作，由此可以带来项目调试上极大的便利，确保井下较高的定位精度。原方案无法确保馈线直线安装，而基站上报的距离包含了馈线的长度，此时在上层显示时会导致些许相对位置上的误差，而本发明不再计算馈线距离，以定位卡到天线的距离即是实际上报距离，以此可优化上层显示。

25、5、去掉馈线可增加天线增益效率。因为馈线的存在，馈线对信号有一定的衰减，一般情况下10米长的馈线就能到1.7个db的衰减，影响基站的定位覆盖范围。而新的方案仅保留了最短的必须的十几厘米的射频跳线，使得天线的增益的使用得以最大化。