基于UWB的场内车辆管理系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及物联网技术，特别是一种基于UWB的场内车辆管理系统及其控制方法。

背景技术

在港口、货运站场等场合中，进出需要持有凭证，这些凭证一般是电子凭证。利用电子凭证出入的车辆和人员可以在闸口中通行或者办理相关的业务。

站场内的定位一般采用普通的卫星定位，少有室内定位，而传统的电子凭证一般只能实现验证和通行，不具备其他复杂功能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于UWB的场内车辆管理系统及其控制方法，以利用UWB技术实现场内车辆的管理。

一方面，本申请实施例提供了一种基于UWB的场内车辆管理系统，包括：

UWB基站群，用于采集站场内UWB标签的信息，并将UWB标签的信息发送到后台服务器，标签的信息包括坐标信息和卡号信息；

UWB标签,设置有按钮，当所述按钮被按下时向所述UWB基站发送指令信息；

后台服务器，用于根据UWB标签的信息提供特定服务，所述特定服务包括定位导航服务和通行权限控制服务；

其中，当UWB基站收到所述指令信息时，将当前UWB标签的坐标信息发送到后台服务器以记录停车位置。

在部分实施例中，所述后台服务器提供定位导航服务时，根据所述UWB标签当前的定位信息，以及UWB标签对应的停车位置向手机终端提供场内的寻车导航，所述手机终端与所述UWB标签在服务器中登记绑定。

在部分实施例中，包括车位地感装置，所述车位地感装置用于感应停车位中是否停有车辆，所述后台服务器根据各地感装置的状态向手机终端提供车位寻找服务。

在部分实施例中，根据UWB标签的位置和车位地感装置自动记录用户的停车位置。

在部分实施例中，所述根据UWB标签的位置和车位地感装置自动记录用户的停车位置，具体是：

当车位地感装置将测到有车辆停入时，后台服务器搜寻车位所在区域上的UWB标签，判断该UWB标签是否已经通过按钮记录停车位置，若无，则当该UWB标签离开停车位所在区域后且地感装置持续感应到车辆的情况下，将停车位作为UWB标签对应的停车位置。

在部分实施例中，当车位地感装置感应到车辆驶离后，后台服务器清除用户的停车位置。

在部分实施例中，所述通行权限控制服务包括人员室内门禁和室外车辆关卡的通行权限服务。

在部分实施例中，所述后台服务器还用于监测UWB标签的移动速度，当UWB标签移动速度超过限定值时，向UWB标签所绑定的手机终端发送提示，或者记录UWB标签对应用户的违规行为。

在部分实施例中，所述UWB标签包括电池与充电接口。

另一方面，本申请实施例提供一种所述的基于UWB的场内车辆管理系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集站场内UWB标签的信息，标签的信息包括坐标信息和卡号信息，并将UWB标签的信息发送到后台服务器；

当UWB基站收到所述指令信息时，将当前UWB标签的坐标信息标记为停车位置。

本申请实施例基于UWB标签来管理场内的车辆，可以高精度地定位车辆的位置，利用UWB标签本身预留的SOS按钮作为停车登记按钮，使得用户在场内的停车位置可以被记录，以便于用户寻找自己的车辆；同时，UWB标签跟随人员携带可以在场内作为通行凭证，相对于传统通行凭证可以实现更多功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例所提供的系统框图；

图2是本申请实施例所提供的方法流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本申请实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本申请的技术方案，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

UWB是U l tra Wide Band的缩写，可以理解为超宽带，是一种无线载波通信技术，采用UWB技术进行定位时具有定位精确度高的特点。本申请将UWB与闸口相结合，可以有效提高开闸效率。这里的UWB基站为多个部署的UWB定位基站。这里的目标区域可以理解为采用UWB基站进行信号管控的区域，比如某个需要UWB信号覆盖的厂区。这里的移动目标可以是机动车辆等。这里的识别卡数据可以理解为UWB定位标签的卡号。这里的目标坐标数据可以理解为移动目标的坐标。

在通过UWB基站获取目标坐标数据时，可以采用ToF定位算法。ToF定位算法为飞行时间测距法，通过测量脉冲信号从出发到返回的时间，乘以传播速度，得到往返一次的距离，除以2即为UWB定位标签到UWB定位基站间的距离。可以理解的是，脉冲信号在空气中的传播速度为定值v＝30万km/秒。UWB定位基站的坐标已知，测得标签到基站距离后，通过三点定位法画3个圆，交点即为UWB定位标签的位置。请参考图2，UWB定位基站的坐标分别为R

基于ToF定位算法的测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在UWB定位标签和UWB定位基站之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。

在通过UWB基站获取目标坐标数据时，还可以采用TDoA定位算法。传统的测距技术分为双向测距技术和单向测距技术。ToF属于双向测距技术，而TDoA则是单向测距技术，只需要测量UWB定位基站到UWB定位标签之间的单程距离即可。TDoA定位算法是一种利用时间差进行计算的方法。精准的绝对时间相对较难测量，通过比较信号到达各个UWB定位基站的时间差，计算出信号到各个UWB定位基站的距离差，就能作出以UWB定位基站为焦点，距离差为长轴的双曲线，三组双曲线的交点就是UWB定位标签的位置。UWB定位基站的坐标分别为R

所述UWB基站可以采用TDoA定位算法计算所述目标坐标数据。

需要指出的是，TDoA定位算法是通过检测信号到达两个基站的时间差，而不是到达的绝对时间来确定移动台的位置，因此降低了系统对时间同步的要求。TDoA定位算法是对ToF定位算法的改进，与ToF定位算法相比，不需要加入专门的时间戳，定位精度也有所提高。在具体实施时，UWB基站可以采用4个UWB定位基站组成一个UWB局域网，用于接收UWB定位标签的信息。

参照图1，本实施例提供了一种基于UWB的场内车辆管理系统，首先对本实施例中的场内进行解释，所谓的场内是指诸如码头或者货运场等站场内，这些站场中，通常有大货车进出，进行装卸等，车辆驾驶员也需要凭证进出站场，以及在场内办理手续等。本系统包括：

UWB基站群，用于采集站场内UWB标签的信息，并将UWB标签的信息发送到后台服务器，标签的信息包括坐标信息和卡号信息。采用UWB技术通常需要在一定范围内部署多个UWB基站来实现定位功能。通过UWB基站确定UWB标签的坐标以及卡号等信息。

UWB标签,设置有按钮，充电接口和电池，当所述按钮被按下时向所述UWB基站发送指令信息；UWB标签所发送的信号可以被UWB基站接收，经过UWB基站对接收信号的处理可以确定出UWB标签的位置。UWB技术在设计时被广泛引用于室内定位，因此设计了SOS按钮的指令功能，该功能通常被用于求救。本申请利用这一指令功能，实现指示后台服务器记录用户在特定位置停车的功能。当用户主动使用这一功能来记录停车地点时，无论用户是否停放在正常停车位或者停车位是否具备感知功能，都可以记录用户停车的位置。其操作方便，并可以结合UWB的实时定位功能进行寻车导航。当然，前提是需要通过手机终端绑定UWB标签，服务器可以结合当前UWB标签的位置和停车位置进行路线规划，帮助用户找到自己的车辆。由于UWB标签除了用于定位以外，还作为通行凭证，其一般是跟随办事人员携带的，在操作时，用户可以通过UWB标签通过站场的关卡，当用户开车到停车位置(可以是停车位或者路边)，用户可以按下SOS按钮来标记停车的位置。然后用户携带UWB标签下车办理手续，可以凭UWB标签在室内特定的关卡通行或者在办事区域进行身份认证等。意味着UWB标签，在该场景中除了定位以外还承载了其他功能。

后台服务器，用于根据UWB标签的信息提供特定服务，所述特定服务包括定位导航服务和通行权限控制服务，所述通行权限控制服务包括人员室内门禁和室外车辆关卡的通行权限服务。定位导航服务包括但不限于站场内的室内和室外定位服务，室内和室外的关卡放行，身份验证服务，考勤签到等。其中定位导航服务包括引用车辆到空余的停车位，也包括为用户寻找自己的车辆。

手机终端，用于访问后台服务器以获取特定服务。手机终端需要提前与UWB标签进行绑定。从而后台服务器可以基于UWB标签与手机的对应关系对手机终端提供服务。对于办事人员而言，对其手机设备没有UWB功能的要求。同一个公司的司机可以复用同一个UWB标签，只需要公司内部管理好司机信息和卡号的对应关系即可。

其中，当UWB基站收到所述指令信息(按下SOS按钮时触发的指令)时，将当前UWB标签的坐标信息发送到后台服务器以记录停车位置。

从上述实施例可以了解到，上述实施例利用了UWB标签原有的功能以应用于

站场内的车辆管理，同时，利用UWB标签卡号的唯一性将UWB标签与用户信息进行关联，同时作为用户的通行凭证，当UWB标签到达指定区域后，后台服务器根据UWB标签的通行权限确定是否开门或者开闸放行。

在部分实施例中，所述后台服务器提供定位导航服务时，根据所述UWB标签当前的定位信息，以及UWB标签对应的停车位置向手机终端提供场内的寻车导航，所述手机终端与所述UWB标签在服务器中登记绑定。

在上述实施例中，手机终端从后台服务器加载站场内的地图，地图以UWB基站的定位信息来标定。因此，当UWB基站对UWB标签进行定位后，可以在地图中对应的位置进行显示，同时，后台服务器可以根据手机终端的请求，利用路线规划技术规划两点之间的路线，在本实施例，停车位置便是终点，UWB标签当前的位置就是起点。通过这一功能，用户可以方便地导航至车辆停放的位置。而不依赖于站场内的其他设施。

在部分实施例中，包括车位地感装置，所述车位地感装置用于感应停车位中是否停有车辆，所述后台服务器根据各地感装置的状态向手机终端提供车位寻找服务。

对于该服务而言，主要针对正规的停车位，车位地感装置通常是磁力传感器等装置，用以检测车位上方是否有金属。当车位地感装置没有检测到停车位中的车辆时，就可以判定该车位是空余车位，当具有正规停车位时，用户可以通过手机终端来向后台服务器请求查找车位，并通过导航技术，结合手机终端绑定的标签以及停车位的位置对用户进行导航。需要理解的是，在站场内的定位中，手机终端看到的不是手机的定位信息，而是标签的定位。换而言之，当UWB标签与绑定的手机分离的时候(如相距100米)，手机看到的仍然是UWB标签的位置。由于UWB标签是用户的通行凭证，其一般随身携带。可以理解的是，通过上述功能还能定位到UWB标签所在的位置，方便在丢失标签的情况下寻找标签。

由于用户不一定有习惯在停车时按下UWB标签的按钮，在部分实施例中，根据UWB标签的位置和车位地感装置自动记录用户的停车位置。其具体是：

当车位地感装置检测到有车辆停入时，后台服务器搜寻车位所在区域上的UWB标签，判断该UWB标签是否已经通过按钮记录停车位置，若无，则当该UWB标签离开停车位所在区域后且地感装置持续感应到车辆的情况下，将停车位作为UWB标签对应的停车位置。

从上面的描述可知，本实施例适用于车辆停放在具有车位地感装置的车位上的用户。当用户停车到车位时会触发车位地感装置通知后台服务器该车位已经停放有车辆，此时，服务器会检测是否有UWB标签在该车位的位置上，如果有，且UWB标签离开车位区域后车位地感装置仍然检测到有车辆停放的时候，就将该车位登记为UWB标签对应用户的停车位置。上述方案，使得用户不用按下按钮，也可以自动记录车辆所在的位置。当然，当车位地感装置感应到车辆驶离后，后台服务器清除用户的停车位置。一方面后台服务器会释放该车位，同时删除用户的停车位置，避免用户下次到访时仍然有停车位置。关于停车位置的删除，也可以由时间触发，例如超过一定时间清除、用户手动清除等。

在部分实施例中，所述后台服务器还用于监测UWB标签的移动速度，当UWB标签移动速度超过限定值时，向UWB标签所绑定的手机终端发送提示，或者记录UWB标签对应用户的违规行为。本实施例为了站场内的安全管理，可以基于UWB标签进行测速来判断用户是否在超速。当用户在场内超速行驶的时候可以通过手机终端进行提示，也可以记录对应用户的违规行为。

本实施例提供一种所述的基于UWB的场内车辆管理系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、采集站场内UWB标签的信息，标签的信息包括坐标信息和卡号信息，并将UWB标签的信息发送到后台服务器；

S2、当UWB基站收到所述指令信息时，将当前UWB标签的坐标信息标记为停车位置。

上述方法实施例也可以实施上述系统实施例对应的功能。包括但不限于配合地感装置对停车位置进行自动登记，基于UWB标签的位置进行测速并进行提醒等。

在本申请中所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-On ly Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。