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基于UWB的地下停车场车辆定位系统设计与实现

IT圈 admin 2024-05-06 44浏览 0评论

2024年5月6日发(作者：束紫萱)

基于

UWB

的地下停车场车辆定位系统设计与实现

周伟江

（

同致电子科技

（

厦门

）

有限公司

，

福建厦门

，

361006

）

摘要

：

UWB

定位系统是当前地下停车场车辆定位系统应用的重要定位方式

，对于地下停车场汽车车辆定位而言有非常重要的作用

。

本文笔

者针对基于

UWB

的地下停车场车辆定位系统设计进行了分析研究

，

文章中简要阐述了停车场车辆定位系统的发展

，

并以具体设计案例和试

验测试

，

总结了基于

UWB

的地下停车场车辆定位系统设计要点。

关键词：

UWB

定位系统

；

地下停车场

；

车辆定位

汽车是当前社会交通运行中非常重要的代步工具

，

对于

现代社会运行和发展也起到了一定的作用

。

并且随着现代社

会的发展

，

汽车车辆逐渐增加

，

为了满足汽车车辆停位

，在

商场

、

建筑住宅区以及公共设施周边都设置有大型地下停车

场

，

而在现代化停车场建设中

，

车辆定位系统的建设和使用

极为关键

，

对于停车场服务效率提升有重要的作用

。

停车场车辆定位系统的建设和发展

在当前地下停车场建设中

，

选择使用

UWB

（

超宽带

）

定位系统，

UWB

定位技术研究采用频谱带宽信号进行实际

的信息交流传达

，

并实现了地下环境内的信息高效传达

，

解

决了

GPS

技术应用中定位偏差以及信息传播效率较差的问

题

。

根据多次试验检测证明

，

UWB

技术可以实现多层掌握

之间的距离测定和位置测定

，

非常适合应用于现代化停车场

定位系统设计当中

。

基于

UWB

定位系统地下停车场车辆定位

系统设计

UWB

定位系统能够在较为封闭的环境下实现定位以及

定位信息传达

，

所以在现代化地下停车场定位系统研究的过

程中

，

相关专家开始研究利用地下

UWB

技术在地下停车场

当中应用

，

保证停车应用更加高效

。

以下是本文笔者进行基于

UWB

定位系统地下停车场车

辆定位系统设计的具体总结

。

■

2.1

UWB

地下停车定位系统的整体模块设计

UWB

地下停车场车辆定位系统设计

，

其设计目标是为

了实现停车场的汽车车辆定位

，

从而实现地下停车场的高效

率运行

。

而在实际的

UWB

地下停车定位系统设计中

，

其主

要包括有手机智能终端模块

、上位机和无线网络模块以及标

签节点模块等共同组成

，

通过各部分模块的良好设计

，

保证

地下停车定位系统工作运行能够更加高效

。

图

为地下停

车场车辆

UWB

定位系统中各组织框架

。

在

UWB

地下停车场车辆定位系统设计的过程中，

其设

计功能主要包括有定位功能以及导航功能两大模块

，

保证系

由子制作

2021

年

月

统工作运行更有效率

。

首先

，

UWB

地下停车场车辆定位系

统的定位功能是其应用过程中的重要系统

，

在其具体应用的

过程中

，

定位系统的核心工作组件是系统内部的标签节点

。

其次

，

在系统进行导航的过程中

，

其主要是汽车停车场内的

标签节点发挥作用

，

在上位机系统获取汽车数据后

，

同时对

停车场内部的标签信息进行釆集

，

并使停车场内部最近的三

个锚节点测量信息传输到上位机系统当中

，

上位机系统当中

利用内部距离计算系统进行实际的计算

，

通过计算位置和距

离信息

，

保证系统定位系统能够对汽车进行和定位和最近锚

■

2.2

UWB

地下停车场车辆测距定位系统

UWB

地下停车场车辆定位设计过程中，

锚节点定位距

离测量是非常重要的组成部分

，

而在实际的系统设计中

，

应该注重对系统的测距定位方法进行设计

。

在本文研究的

UWB

地下停车场车辆定位设计过程中

，

去设计的无线传输

模块为

DWM1OOO,

而为了保证实际的工作运行中网络传

输良好

，

在我具体网络协议设计中采用了

IEEE

802.15.4-

2011

网络协议

，

通过网络协议的设定保证系统工作运行更

加有效

。在实际的系统运行中

，

DWM1000

是距离测定的重

要组成部分

，

直接关系到距离测定的

质量

，对于其工作效

率也有非常重要的作用

。

采用

DWM1000

无线测距系统的

测距距离达到

300m

左右

，

其理论最大测距精度可以达到

±10cm,

其测距距离可以满足现代大中型停车场的需求

，

同时其精度也符合定位要求

，

以下是对

UWB

测距模块进行

能够更加高效

。

而在实际的

UWB

锚节点几何布局过程中

，

应该根据停车场的建设面积完成系统的合理布局

。

本次试验

设计中选择设计停车场面积为

3511.68m

其中停车场长

的具体分析

。

(1)

测距定位方法的设计

在本文研究中使用到的

DWM1000

无线传输采用TDOA

方法进行合理定位

，

TDOA

方法方法定位是指实际的定位中

度和宽度分别设置为

94.4m

以及

37.2m,

该停车场站内设

置有

103

个停车位置

。

而在实际的系统定位过程中

，

UWB

考虑到定位点到各参照点的时间。

在实际的标签节点定位过

程中

，

选择使用到

TDOA

双向距离测定

。

具体测定中

，

由

锚节点为固定位置

，

而实际的标签节点是移动性

，

所以在具

体锚节点布局规划过程中应该保证锚节点布局后能够覆盖

标签节点在整个系统当中的锚点位置

，

保证标签节点的实际

的定位测量能够更加精准

。

而在几何布局的过程中

，

一般可

以选择正多变形方式进行锚节点设计

，

如三角形以及正六边

形等

，

根据有实际的停车场面积而定

。

而在本次研究过程中

，

系统中的锚节点数显发送广播信息到标签节点

，

并记录相关

时间

。

其次

，

在实际的系统使用中

，

从标签节点发送到广播

信息送到锚节点

，

也同时计算时间

。

而通过标签节点和锚节

点信息发送时间可以准确的计算出

，

广播信息的传播时间，

而通过广播信息的传播速度就可以准确的计算出实际距离

，

测量出标签节点到锚节点的传输距离

。

(2)

UWB

定位模块通信接口

选择使用正六边形进行锚节点设计能够符合案例停车场的

优化设计

。

图

为具体的锚节点配置结构图

。

根据图

所示,

锚节点选择正六边结合图形

，

并选择正六边形的定点作为锚

UWB

定位模块通信接口模块

，

也是系统工作过程中的

节点设计

，

保证其能够覆盖标签节点的移动路径

，

实现定位

重要模块

，

对于系统工作运行起到了非常关键的作用

。

在本

文研究的

DWM1000无线传输系统中

，

其系统工作模块主

要釆用

UWB

无线收发模块作为系统的信息传输模块

，

而在

其通信结构设计中

，

选择是应用

SPI

接口设计

。

保证了系统

工作效率更加高效

。

图

为

DWM1000

模块内部组成结构图

。

从图

中可以发现

，

DWM1000

模块系统中主要包括有模拟

接收装置模块

、模拟发射装置模块

、

核心芯片模块

、

电源系

统模块

、SPI

通信接口设计

，

POL

和

PHA

系统控制设计

，

保证系统设计应用能够更加高效

。

从而保证系统能够更加高

效的完成工作运行

。

在实际的系统操作中

，

SPI

接口模块

，

实现了

W1000

模块传输初始化

、

配置和测距数据

，

并同时

实现了系统的良好工作运行

。

(3)

UWB

锚节点几何优化布局

UWB

锚节点几何优化布局也是系统建设过程中的重要

组成部分

，

直接关系到系统的工作运行质量

，

保证系统运行

停车场定位系统实际试验

测试分析

本文为了研究设计停车场

UWB

定位系统的实际功能性

，

在当前汽车

定位系统工作中

，

进行了实际的系统

测试

。

测试中选择在某地下停车场内

部设计

12个锚节点

，

其具体布置图

如图

所示

。

试验中对设计使用的

DWM1000

的测距性能进行试验检测

，

检测中选择使用

DWM1000

检测以及

图

DWM1000

模块内部组成结构图

激光测距两种方法检测

，并进行合理

的数据对比

。

在实际的试验测试中

，

选择进行就试验数据对

比

，

其中

次试验中

，

UWB

定位系统的测距与激光测距的

最大差距为

0.72m

作用

，

从汽车停车宽度设计而言

，

不到

及测距都非常有效

。

希望本文能够对

UWB

的地下停车场车

辆定位系统设计有所帮助

。

一个停车为距离

，

其定位精度在接受范围之内

。

另外

，

在试

参考文献

[1]

冯九发

黎宇恒

，

黄建泉

，

等.基于

UWB

的车库交互系统研

验检测过程中

，

还针对定位性能进行测试

，

在车速为

5km/

情况下

，

其车辆定位足够精准

。

究

[J],

机电信息

2020,

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，

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图

试验中停车场锚节点布局规划图

结束语

通过本次

UWB

的地下停车场车辆定位系统设计定位以

(上接第

页)

而且对于一些受力条件比较复杂的零件

，

为保证其材料的强

过几轮线上答辩

，

我们的设计思路得到了教授专家的一致好

评

，

最终获得了

2020

赛季全国三等状

，

哨兵组获单项全

度

，

我们特意做了应力分析(如图

所示)

，

进而对零件

的形状进行优化改进

，

保证结构的可靠性

。

国二等奖

，

随着新冠疫情的基本控制

，

新学年开学后，

我

们将抓紧时间制作实物器件

，

争取在

新赛季能取得更好

的成绩

。

参考文献

[lJRoboMaster

机甲大师赛

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应力分析

由于疫情的原因

，

五月的机甲大师赛改为线上进行

，

经

(上接第

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年

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