[发明专利]基于UWB的船舶在船闸内定位的系统及方法

权利要求书

1.一种基于UWB的船舶在船闸内定位的系统，其特征在于：它包括数据处理器(4)、应用服务器(5)、沿船闸一侧的长度方向均匀布置的多个第一UWB基站(1)，沿船闸另一侧的长度方向均匀布置的多个第二UWB基站(2)，以及多个UWB标签(3)，其中，船舶的船首、船尾、船左舷和船右舷分别安装有一个UWB标签(3)，所述第一UWB基站(1)和第二UWB基站(2)均能与各个UWB标签(3)之间无线通信，各个第一UWB基站(1)和第二UWB基站(2)的基站定位数据通信端连接数据处理器(4)的对应基站数据通信接口，数据处理器(4)的处理结果数据输出端连接应用服务器(5)的数据输入端。

2.根据权利要求1所述的基于UWB的船舶在船闸内定位的系统，其特征在于：所述多个第一UWB基站(1)与多个第二UWB基站(2)错开布置。

3.根据权利要求1所述的基于UWB的船舶在船闸内定位的系统，其特征在于：所述各个第一UWB基站(1)和第二UWB基站(2)的基站定位数据通信端通过CAN总线连接数据处理器(4)，数据处理器(4)的处理结果数据输出端通过接口模块(6)连接应用服务器(5)的数据输入端。

4.根据权利要求3所述的基于UWB的船舶在船闸内定位的系统，其特征在于：所述数据处理器(4)的处理结果数据输出端通过SPI总线连接接口模块(6)的输入端。

5.根据权利要求1所述的基于UWB的船舶在船闸内定位的系统，其特征在于：它还包括客户端(7)，所述客户端(7)的通信端接入应用服务器(5)的客户端接口。

6.根据权利要求1所述的基于UWB的船舶在船闸内定位的系统，其特征在于：数据处理器(4)根据各个第一UWB基站(1)和第二UWB基站(2)传回的数据，并通过到达时间定位算法、到达时间差定位方法或到达角度定位算法实现对船舶在船闸内的UWB定位。

7.根据权利要求6所述的基于UWB的船舶在船闸内定位的系统，其特征在于：所述到达时间定位算法首先测得各个第一UWB基站(1)和第二UWB基站(2)发射信号到达某一个UWB标签(3)然后返回的时间，然后根据时间计算出该UWB标签(3)距离各个第一UWB基站(1)和第二UWB基站(2)的距离，从而确定该UWB标签(3)的精确定位；

所述到达时间差定位方法，通过测量UWB标签(3)到不同各个第一UWB基站(1)和第二UWB基站(2)的时间差从而得到该UWB标签(3)到不同第一UWB基站(1)和第二UWB基站(2)的距离差进而进行定位；

当UWB标签(3)只能被两个UWB基站覆盖时采用到达角度定位算法进行计算，两个UWB基站发射的信号相交于一点，交点就是UWB标签(3)的位置。

8.一种利用权利要求1所述系统进行船舶在船闸内定位的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：设置在船舶上的各个UWB标签(3)和设置在船闸两侧的各个第一UWB基站(1)和第二UWB基站(2)相互连接识别，组成UWB基站网络；

步骤2：数据处理器(4)根据各个第一UWB基站(1)和第二UWB基站(2)传回的数据，并通过到达时间定位算法、到达时间差定位方法或到达角度定位算法实现对船舶在船闸内的UWB定位，并得到船闸内船舶实时的航速、航向以及船舶定位图；

步骤3：数据处理器(4)分析得出的船舶实时的航速、航向及船舶定位图传至应用服务器(5)存储。

9.根据权利要求8所述的船舶在船闸内定位的方法，其特征在于：所述步骤3后还包括步骤4：船员通过无线网下载数据至客户端(7)；船员根据获得的船舶实时的航速、航向及船舶定位图及时调整船艏方向和航速。

10.根据权利要求9所述的船舶在船闸内定位的方法，其特征在于：所述步骤4中，当船间距小于安全距离或船速高于安全速度时客户端(7)会进行声光报警。