本发明涉及物联网，尤其涉及一种基于气压差对uwb定位的优化系统及优化方法。
背景技术：
1、随着智能终端的普及，可穿戴设备的快速发展，室内定位技术也就越来越受到关注，并拓展出很多应用场景和解决方案。特别在各类电力生产企业中，安全生产，危险区域预警，人员管控等备受关注，此背景下uwb定位脱颖而出，理想状态下其具穿透力强、功耗低、安全性高、定位精度高等优势(最高定位精度可达10cm亚米级)但受环境、压力、多路径效应、非视距传播、多址干扰等影响，在实际使用中uwb设备定位主要集中在二维平面(x，y)，而三维(x，y，z)定位中高度精度低(米级误差)。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于气压差对uwb定位的优化系统及优化方法，通过测量空间内不同高度的气压，通过气压差算法优化并确定三维高度定位数据。
2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：
3、一种基于气压差对uwb定位的优化系统，包括：定位标签、uwb基站、解算服务器和业务展示平台；定位标签分为固定定位标签和移动定位标签；
4、定位标签，用于实时采集数据并通过非正弦波窄脉冲传输数据至uwb基站；
5、uwb基站以同一高度成直角三角形或正四方行部署于生产工作区域；
6、解算服务器与uwb基站直接通过有线网络连接，负责接收与处理数据；
7、业务展示平台与uwb基站通过交换机相连，负责数据展示，并具备二维及三位场景定位展示功能。
8、进一步的，定位标签包括固定定位标签和移动定位标签，固定定位标签在使用时将多个标签放置在两个不同高度的水平面：地面及uwb基站等高面进行气压校准，计算所有地面定位标签读取气压数据平均值及uwb基站等高面定位标签气压数据平均值通过基站上传至解算服务，计算两个平面气压差范围；
9、移动定位标签在生产工作时佩戴，实时将采集的气压数据经由uwb基站上传至解算服务器计算移动定位标签与地面固定定位标签的气压差。
10、一种基于气压差对uwb定位的优化方法，包括如下步骤：
11、s1，安装定位标签、uwb基站、解算服务器和业务展示平台，并建立定位标签、uwb基站、解算服务器和业务展示平台之间的联系；
12、s2，原始数据校准-气压差校准：通过地面uwb基站等高面的固定定位标签计算两个平面气压均值，并交由解算服务器计算两平面之间的气压差；
13、s3，原始数据校准-基站高度校准：固定定位标签水平面与uwb基站等高面之间距离通过测量工具得出或根据气压计算高度公式由解算服务器得出；
14、s4，移动定位标签数据处理：计算移动定位标签到地面气压差与uwb基站等高面到地面的比例关系；
15、s5，由原始数据的uwb基站高度与移动定位标签和固定定位标签与地面气压差之间的比例关系，计算得到移动定位标签的高度；
16、s6，经由解算服务器计算的移动定位标签的高度信息映射到业务展示平台的二维或三维场景中。
17、进一步的，安装定位标签、uwb基站、解算服务器和业务展示平台，并建立定位标签、uwb基站、解算服务器和业务展示平台之间的联系包括：将uwb基站以相似高度固定于生产工作区域的外围，通过固定定位标签标定气压及位置信息并上传至解算服务，在生产工作时佩戴可移动定位标签，在移动定位标签工作时，uwb基站将实时接收定位标签上传信号，并将采集的实时数据并上传至解算服务器，解算服务器通过与固定定位标签比对计算出气压差，并根据气压差比例与高度关系计算出移动定位标签实际高度，业务展示平台将数据进行展示。
18、进一步的，气压差校准的具体方法为：固定定位标签在使用时需将多个标签放置在两个不同高度的水平面：地面h1及uwb基站等高面h2进行气压校准，计算所有地面定位标签读取气压数据平均值pc0及uwb基站等高面定位标签气压数据平均值pc1通过基站上传至解算服务，计算两个平面气压差作为标准参考气压差pc：
19、pc＝pc1-pc2；
20、其中，h1为地面海拔高度；h2uwb基站等高面海拔高度。
21、进一步的，固定定位标签水平面与uwb基站等高面之间距离h在安装时通过测量工具得出或者根据根据气压计算高度公式由解算服务器得出：
22、原公式：
23、
24、其中，p0是标准大气压，等于1013.25mbar；altitude是以米为单位的海拔高度；p是在某一高度的以mbar为单位的气压；通过换算得h1：
25、
26、并通过上述方法计算得出h2，通过h1与h2求得h：
27、h＝h2-h1。
28、进一步的，移动定位标签在生产工作时佩戴，将实时将采集的气压数据pc2经由uwb基站上传至解算服务器计算移动定位标签与地面固定定位标签的气压差pa：
29、pa＝pc2-pc0
30、计算移动定位标签气压差pa与标准参考气压差pc比值n：
31、
32、则移动定位标签的实际高度h3＝hn。
33、本发明公开的一种基于气压差对uwb定位的优化系统及优化方法，具有以下有益效果：
34、(1)能够优化uwb定位在三维场景应用中的精度(可做到高度误差0.5m左右)；
35、(2)定位标签具有功能多样性，功能实用；
36、(3)系统功能多样化，可根据不同生产环境进行定制化开发；
37、(4)针对业务需求可在灵活扩展应用服务。
1.一种基于气压差对uwb定位的优化系统，其特征在于，包括：定位标签、uwb基站、解算服务器和业务展示平台；定位标签分为固定定位标签和移动定位标签；
2.根据权利要求1所述的一种基于气压差对uwb定位的优化系统，其特征在于，定位标签包括固定定位标签和移动定位标签，固定定位标签在使用时将多个标签放置在两个不同高度的水平面：地面及uwb基站等高面进行气压校准，计算所有地面定位标签读取气压数据平均值及uwb基站等高面定位标签气压数据平均值通过基站上传至解算服务，计算两个平面气压差范围；
3.一种基于气压差对uwb定位的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于气压差对uwb定位的优化方法，其特征在于，安装定位标签、uwb基站、解算服务器和业务展示平台，并建立定位标签、uwb基站、解算服务器和业务展示平台之间的联系包括：将uwb基站以相似高度固定于生产工作区域的外围，通过固定定位标签标定气压及位置信息并上传至解算服务，在生产工作时佩戴可移动定位标签，在移动定位标签工作时，uwb基站将实时接收定位标签上传信号，并将采集的实时数据并上传至解算服务器，解算服务器通过与固定定位标签比对计算出气压差，并根据气压差比例与高度关系计算出移动定位标签实际高度，业务展示平台将数据进行展示。
5.根据权利要求4所述的一种基于气压差对uwb定位的优化方法，其特征在于，气压差校准的具体方法为：固定定位标签在使用时需将多个标签放置在两个不同高度的水平面：地面h1及uwb基站等高面h2进行气压校准，计算所有地面定位标签读取气压数据平均值pc0及uwb基站等高面定位标签气压数据平均值pc1通过基站上传至解算服务，计算两个平面气压差作为标准参考气压差pc：
6.根据权利要求5所述的一种基于气压差对uwb定位的优化方法，其特征在于，固定定位标签水平面与uwb基站等高面之间距离h在安装时通过测量工具得出或者根据根据气压计算高度公式由解算服务器得出：
7.根据权利要求6所述的一种基于气压差对uwb定位的优化方法，其特征在于，移动定位标签在生产工作时佩戴，将实时将采集的气压数据pc2经由uwb基站上传至解算服务器计算移动定位标签与地面固定定位标签的气压差pa：
