一种塔式高精度定位智能系统的制作方法

本实用新型涉及电子通讯设备领域，尤其涉及的是一种塔式高精度定位智能系统。

背景技术：

在工业上：智能制造，智能搬运仓储，自动化工厂很多还是采用轨道式的小车，路径修改很困难，或者采用的是惯性导航的算法，存在较大的误差。迫切需要一种高精度定位装置能让移动装置能识别自身的位置，特别是绝对定位。

在家庭上：家用机器人、无人医疗护理，目前大多是采用算法+惯性导航的方式，以及摄像头识别特定目标特征的算法，存在需要能提供足够特征点的图形来定位，导致在环境光线改变或缺乏足够特征的情况下无法推算出位置，导致稳定性不足实用性不强的问题。

在农业上：区域自动化种植，农业种植的自动化养护等行业需要能够识别自身和特定对象的位置，从而建立路径和作物的SLAM地图。

在新兴行业上：AR和VR等新兴行业也对区域高精度绝对定位有很强烈的需求，这能实现人物在虚拟世界的定位，绝对定位装置可以提供一种全新的多人VR定位方式，能进一步推动该行业的发展。

现有技术中，已经公开的发明创造有：

1)室内定位装置及系统，申请号：201210437760.X，关于照明灯和光通信的发明专利，已经授权。

2)室内定位系统、手机及定位方法，申请号：201310493142.1，利用光传感器和摄像头以及电子罗盘进行定位的发明专利，已经授权。

3)一种室内定位的方法和装置-201310279351.6；103402254B；利用Wifi的信号强度进行计算定位的发明专利，已经授权。

4)一种基于超声波的室内定位系统及方法-201410330642.8；104062633B；利用超声波的时间顺序进行计算定位的专利，已经授权。

5)一种基于UWB的TOF定位装置申请号：201620513952.8一种安置在轮式装置上的UWB定位硬件。

以上技术中，捕捉技术一必须使用特殊的灯光来替代现有灯光，安装不方便，且技术单一，定位效果很粗糙。不属于高精度室内定位。

捕捉技术二和捕捉技术一一样，需要特殊灯光和摄像头，技术单一。

捕捉技术三使用wifi信号强度进行定位，受限于精度和环境，只能做到米级精度。

捕捉技术四使用超声波定位，受到超声波反射角度的限制，死角位置较多，实际应用中导致正常使用中遇到遮挡或者特殊角度就无法计算出位置。

捕捉技术五使用UWB定位的装置，轮式装置，占用室内地面空间，位置易于被移动，进而影响其计算出的定位精度。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种定位精度高、便于安装和维护的塔式高精度定位智能系统。

本实用新型的技术方案如下：一种塔式高精度定位智能系统，包括分别安装在定位空间墙壁顶端不同方向和位置的至少2定位塔和在定位空间上的可移动接收器；其中，每一定位塔由上到下顺序包括有塔顶、塔身和塔底座，塔顶与塔身、以及塔身与塔底座之间分别通过其边缘设置的卡槽卡扣连接；并且，塔顶、塔身和塔底座上分别安装固定有UWB高精度电磁波TOF定位芯片、多种光学和声学辅助定位装置、环境数据温湿度采集装置、智能家居红外和无线控制装置、语音信号的采集和播放、摄像头模组、wifi和蓝牙通讯模块、深度传感器中的一种或任意几种；并且，塔顶、塔身和塔底座两两之间还通过设置的插针连接器提供电源和总线连接。

应用于上述技术方案，所述的塔式高精度定位智能系统中，塔身设置为多层叠加的塔身，每两层塔身之间通过其边缘设置的卡槽卡扣连接，并且，每两层塔身之间通过设置的插针连接器提供电源和总线连接。

应用于各个上述技术方案，所述的塔式高精度定位智能系统中，每一层塔身或塔顶或塔底座分别安装固定有UWB高精度电磁波TOF定位芯片、多种光学和声学辅助定位装置、环境数据温湿度采集装置、智能家居红外和无线控制装置、语音信号的采集和播放、摄像头模组、wifi和蓝牙通讯模块、深度传感器中的一种。

应用于各个上述技术方案，所述的塔式高精度定位智能系统中，多种光学和声学辅助定位装置包括光学图案发射装置、光学编码发射装置和声波以及超声波发射装置。

应用于各个上述技术方案，所述的塔式高精度定位智能系统中，wifi和蓝牙通讯模块中的无线通讯Wifi装置为带有开放协议的SDK的无线通讯Wifi装置。

应用于各个上述技术方案，所述的塔式高精度定位智能系统中，包括分别安装在定位空间墙壁顶端不同方向和位置的优选的3定位塔和在定位空间上的可移动接收器。

应用于各个上述技术方案，所述的塔式高精度定位智能系统中，包括分别安装在定位空间墙壁顶端不同方向和位置的优选的4定位塔和在定位空间上的可移动接收器。

采用上述方案，本实用新型具有以下优点：

1.高精度定位系统，定位精度可以达到分米级别。

2.多种定位方式复合使用，大大提高了设备定位的成功率。

3.塔式组合结构，便于安装和增减功能，便于维护。

4.系统安装在建筑物墙角顶端等位置，不占用用户现有和常用空间。

附图说明

图1为LBS的三点定位原理示意图；

图2为本实用新型的安装结构示意图；

图3为本实用新型中定位塔的结构示意图；

图4为本实用新型中定位塔的结构分解图；

图5为本实用新型的两点定位原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

本实施例提供了一种塔式高精度定位智能系统的推荐实例，塔式高精度定位智能系统包括分别安装在定位空间墙壁顶端不同方向和位置的定位塔和在定位空间中的可移动接收器，其中，如图2所示，可以在一个四方体的定位空间101内，优选的安装有4个定位塔，如，定位空间101的墙壁顶端分别安装定位塔101、定位塔102、定位塔103和定位塔104，可移动接收器可以为智能自动化机器人，可移动接收器接收来至4个定位塔的信号，通过计算和数据融合，可以得到其所在空间的位置。

本实施例的基本计算原理是利用了空间的三点定位原理，其中，假设定位塔坐标为A，定位塔坐标B，定位塔坐标C三点，D为测距目标模块的坐标，首先在空间中获取ABC三个定位塔到D的相对距离da，db，dc，然后根据图1的三个圆相交于1点的示意图可以用几何的方式计算出测距目标D在空间中的坐标位置。

通过目标和固定点A，固定点B，固定点C的距离测量和公式：

因而可以推算出目标的XY位置为：

如此，可以根据以上计算公式，即可以计算出其所在空间的位置并共享给空间中的所有固定点和目标。如果采用4个点，可以多次计算并取其中可信度高的做平均值。

优选的如果空间中只安装2个定位塔，假定如图5，并定A点的位置坐标为(0,0)且两个定位塔安装在空间中的其中一面墙上，通过已知目标D和固定定位塔A，固定定位塔B的距离测量，我们可以得知距离Dd，Da，Dab，和墙壁高度Dh，因而先计算其在ABD平面上的坐标为:

然后根据几何空间的投影法则，计算出其在平面上的实际坐标：

定位塔的结构如图3所示，每一定位塔由上到下顺序包括有塔顶201、塔身202和塔底座203，塔顶201与塔身202、以及塔身202与塔底座203之间分别通过其边缘设置的卡槽卡扣连接，其中，塔身202设置为多层叠加的塔身，每两层塔身之间通过其边缘设置的卡槽卡扣连接；塔身202的层数可以根据实际需要安装装置的数量确定，例如，塔顶201、塔身202和塔底座203上分别安装固定有UWB高精度电磁波TOF定位芯片、多种光学和声学辅助定位装置、环境数据温湿度采集装置、智能家居红外和无线控制装置、语音信号的采集和播放、摄像头模组、wifi和蓝牙通讯模块中的一种或任意几种；其中，优选的，每一塔顶或每一层塔或每一塔顶身分别安装有以上的一种装置，例如，以上一共有七种装置，可以设置五层的塔身，则五层塔身加上塔顶和塔底座，则刚好每一塔顶、每一层塔身和每一塔底座分别安装有以上中一种装置。优选的，为了节省成本和空间，在不影响信号质量的情况下，也可以在同一层塔身同时容纳以上的一种或者数种装置。

如图4所示，塔身301和塔身302之间分别通过其边缘设置的卡槽304和卡扣305连接，其中，塔身301和塔身302可以均匀的设置多组卡槽304和卡扣305，其中，优选地，可以设置两组，如此，可以通过两组相对的卡槽304和卡扣305将塔身301和塔身302之间锁紧连接。

同理，塔身302和塔底座303之间分别通过其边缘设置的卡槽306和卡扣307连接，其中，塔身302和塔底座303可以均匀的设置多组卡槽306和卡扣307，其中，优选地，可以设置两组，如此，可以通过两组相对的卡槽306和卡扣307将塔身302和塔底座303之间锁紧连接。

同理，塔身302与塔顶的连接也如此类推；每两层塔身之间、塔身与塔底之间、以及塔身与塔顶之间均通过设置的插针连接器提供电源和总线连接。

具体地，定位塔的结构构成说明如下：一整套可组合的塔式结构体，其分为塔底座，可多层叠加的塔身，还有塔顶三部分结构。其中塔底座内置有电源装置以及无线通讯Wifi装置，塔底和塔身，塔身与塔顶之间结构上通过边缘上的卡扣连接，并且在两两连接间通过一个插针连接器以为结构之间提供电源和总线连接。

多层塔身和塔顶结构分别集成有(1)本系统主要功能UWB高精度电磁波TOF定位芯片、(2)多种光学和声学辅助定位装置、(3)环境数据温湿度采集装置、(4)智能家居红外和无线控制装置、(5)语音信号的采集和播放、(6)摄像头模组、(7)wifi和蓝牙通讯模块、(8)深度传感器。

其中多种光学和声学辅助定位装置包括：

1)光学图案发射装置，通过灯光或激光把特定图案或二维码映射到周边墙壁或地面,提供给外界设备利用摄像头进行采集，为其识别后根据自身坐标和位姿反算出自身的方位提供辅助条件。

2)光学编码发射装置，利用红外光的特定频率或者编码的闪烁，提供给外界设备利用摄像头进行采集识别，为其识别后根据自身坐标和位姿反算出自身的方位提供辅助条件。

3)声波以及超声波发射装置，通过发射特定频率的声波或者超声波，由外界设备通过声音矩阵传感器或超声波传感器接收后自行计算出自己所处的方位提供辅助条件。

其中无线通讯Wifi装置带有开放协议的SDK，可供外界设备查询系统参数，a)定位塔之间的距离，b)定位塔和特定标签的位置c)请求辅助定位装置发射特定图案d)请求辅助定位装置发射特定声波或音频e)控制智能家居的家电指令f)查询或获取音频数据g)摄像头h)深度传感器的相关参数和数据。

以上为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。