[发明专利]基于UWB和地磁车位检测的停车系统及其车辆定位方法

说明书

本发明涉及一种基于UWB和地磁车位检测的停车系统及其车辆定位方法，其技术特点是：该系统包括带有UWB射频标签和加速度传感器的车载标签、带有UWB射频标签的地磁车位检测器、无线网关、服务器；车载标签向地磁车位检测器发送UWB定位信号和车辆身份识别信息，地磁车位检测器检测当前车位状态、并接收UWB定位信号和进行UWB定位运算处理，进而定位当前车位车辆，并将定位车辆后的车辆身份识别信息和车位状态变化时间通过无线网关发送给服务器。本发明采用两点间的飞行时间测距替代传统的UWB定位方法，从而省去了基站之间时钟同步问题、大幅度简化了UWB定位的施工难度和施工复杂度，大幅度降低了成本，完全能够满足待停车辆定位的精度要求。

技术领域

本发明属于智能停车技术领域，尤其涉及一种基于UWB和地磁车位检测的停车系统及其车辆定位方法。

背景技术

一直以来，基于RSSI信号接收强度的车载标签+地磁车位检测器路边停车收费系统存在定位精度不够准确的问题，这是因为接收信号强度法是通过信号接收强度来估计待测标签到已知地磁车位检测器的距离来进行定位，但是，由于信号在传播过程中很容易受到环境的干扰，如行人等障碍物的阻挡，这时信号不能直线传播，而是通过衍射、透射和反射传播到达接收端，因此会对基于接收信号强度定位的方式带来较大测量误差，降低定位精度。

为解决RSSI定位不准确的问题，一种改进方法是采用UWB定位代替RSSI定位，这是因为UWB系统在定位精度、抗多路径干扰、穿透能力、功耗等方面有着很大的优势。UWB是一种短距离(30米)、高精度(厘米级别)、高传输速率(是蓝牙传输速率的几百倍)无载波通讯技术，其利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，被称为无线电领域的一次革命性进展，将成为未来短距离无线通信的主流技术。UWB定位之所以精度高，其原理在于采用飞行时间法进行定位，飞行时间法即通过已知点到目标点的到达时间测量距离，而不是通过接受信号强度测量距离。

现有的UWB定位方法一般采用TOA、TDOA两种方法：基于到达时间的定位方法(TOA)方法虽然简单，但需要标签和基站之间严格的时间同步，否则，以不同基站为圆心所做的圆就不能交于一点，产生很大的定位误差。基于TDOA的UWB定位方法类似于TOA定位方法，它不要求基站和标签之间的同步，只要求基站之间保持时间同步，但是如果所选参考基站存在严重时钟漂移会影响整个系统的定位精度。

总之，以上两种方法都要求标签和基站之间、基站和基站之间进行时钟同步，而时钟同步实现起来非常困难，而且要求同步精度非常高：即使基站之间几纳秒的时钟误差，也会造成停车位几米的误差。由于每个停车位一般只有2米宽、4米长，如果是几米的误差，则根本无法实现停车定位。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种基于UWB和地磁车位检测的停车系统及其车辆定位方法，目的在于替代和取消基站和标签、基站和基站之间的时钟同步，实现精确定位功能。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于UWB和地磁车位检测的停车系统，包括带有UWB射频标签和加速度传感器的车载标签、带有UWB射频标签的地磁车位检测器、无线网关、服务器；所述车载标签向地磁车位检测器发送UWB定位信号和车辆身份识别信息，所述地磁车位检测器检测当前车位状态、并接收UWB定位信号和进行UWB定位运算处理，进而定位当前车位车辆，其中，UWB定位采用双边双向测距法，并将定位车辆后的车辆身份识别信息和车位状态变化时间通过无线网关发送给服务器。

所述的车载标签包括车载UWB射频标签、MCU、加速度传感器和电源管理模块；所述车载UWB射频标签包含当前车辆的身份识别信息，所述的电源管理模块与车载UWB射频标签、MCU、加速度传感器相连接为其供电，所述的加速度传感器检测到车辆运动状态变化后向车载标签的MCU发送信号，所述的MCU接收加速度传感器信号后唤醒车载UWB射频标签，所述的车载UWB射频标签被唤醒后由低功耗变为工作状态并向地磁车位检测器发送定位信号。