CN102170294B

CN102170294B - 用于定位建筑物内人和/或物体的系统和方法

Info

Publication number: CN102170294B
Application number: CN201110059125.8A
Authority: CN
Inventors: G·P·贝格利
Original assignee: Beghelli Servizi S R L
Current assignee: Beghelli Servizi S R L
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2031-01-27
Also published as: IT1398451B1; IT1398215B1; ITVI20100029A1; CN102170294A; EP2355067A1; ITVI20100014A1

Abstract

一种用于定位建筑物(40)内的人和/或物体的系统，包括一系列无线电控制的照明设备(1-7)，一个或多个的用户的无线电装置(8，9)，控制和管理系统并显示所述用户的无线电装置(8，9)的位置的电子单元(10)和用于显示所述用户的无线电装置(8，9)的位置的一个和更多的便携式终端(11，14)；所述照明设备(1-7)被安装在建筑物(40)内的已知和预定的位置并包括具有FH-DSSS调制的对应无线电收发机，所述无线电收发机具有电路(RSSI，ToF)，其适于对每个发送或接收的消息或无线电信号测量所述接收的无线电信号的幅度和/或由第一无线电收发机发射的第一无线电信号(TXA)和由第二无线电收发机接收的第二无线电信号(RXB)之间的由于第一无线电信号(TXA)传输而导致的传播延迟，以获得照明设备(1-7)和另一个之间存在的距离(D)的估计值。

Description

用于定位建筑物内人和/或物体的系统和方法

技术领域

本发明总体涉及一种用于定位建筑物内人和/或物体的系统和方法。

更具体地，本发明涉及一种用于定位建筑物或复杂的工业/商业结构中的人和/或物体的系统，其中所述建筑物或复杂的工业/商业结构中装有一系列的照明设备，所述系统具有特定的无线电频率装置，每个照明设备装备有一个合适的无线电收发机。

背景技术

紧急照明系统目前是公知的，其包括一系列的照明设备，其中每个设备具有用于校正操作的自诊断装置。

集中诊断的紧急照明系统也是公知的，其中中央管理单元收集所有的诊断信息并也允许操作者发送命令至不同的照明设备以同步合适操作的检查测试和设定所述装置自身。

普通的照明系统也是公知的，其中每个照明装置组合无线电控制馈线，其能通过无线电从电子单元接收打开、关闭、调光设置等命令，并总通过无线电将诊断信息和实际能耗相关信息发送至电子单元自身。

然而，在这些系统中，无线电通讯只是代替不同的照明设备和电子系统单元之间的物理连接，只允许获得一种其中无线通讯的系统。

发明内容

本发明的目的是扩展由无线电控制照明系统提供的功能，特别是，建立一种基于一组装备有无线电收发机的照明设备而用于定位建筑物内的人和/或物体的系统，其同时允许获得所述诊断信息的集中和照明设备自身和所有其功能的集中控制。

本发明的其它目的是提供一种用于定位建筑物内的人和/或物体的系统，其与传统的定位系统相比允许更好的系统安装和更简单的维护。

本发明的另一个目的是建立用于定位建筑物内的人和/或物体的系统，其与现有技术相比，考虑到其取得的优点，其特别有效，可靠和可信，又易于管理并花费有限。

本发明的更进一步的目的是说明一种定位建筑物内的人和/或物体的方法，其可通过上面提到的定位系统实现。

通过一种根据附加的权利要求1的用于定位建筑物内的人和/或物体的系统和一种根据附加的权利要求20的相关的定位方法获得这些和其它目的。

在随后的从属权利要求中介绍了其它详细的技术特征。

附图说明

通过下面的描述并通过附图，本发明的更进一步的目的和优点将变得更加清楚，其下面的描述涉及一种用于定位建筑物内的人和/或物体优选的和示例性的但不局限的实施方式，附图如下：

图1示意性地示出了根据本发明的一种用于定位建筑物内的人和/或物体的系统；

图2是一个根据本发明的，用于定位建筑物内的人和/或物体的系统中使用的无线电控制照明设备的示意性分解图；

图3是一个根据本发明的，用于定位建筑物内的人和/或物体的系统中使用的无线电装置的示意性的透视图；

图4是一个根据本发明的，图3的用户的无线电装置的示意性的分解图；

图5是一个根据本发明的，对于每个接收的无线电信息，通过每个无线电控制照明设备测量渡越时间(fligh time)的时间示意图；

图6是一个根据本发明的，用于定位建筑物内的人和/或物体的系统中使用的每个无线电控制照明设备中出现的电子馈线的方块图；

图7是一个根据本发明的，用于定位建筑物内的人和/或物体的系统中使用的用户的无线电装置的方块图；

图8示意性的示出了一个根据本发明的，用于定位建筑物内的人和/或物体的系统的另一个实施方式；

图9示出了一种工业或商业的设施地图的实例，其中该设施地图具有若干建筑物和包含在产业内的建筑物的外部区域，其中可以使用根据本发明获得的用于定位人和/或物体的系统。

具体实施方式

参考附图所涉及的，1，2，3，4，5，6和7表示了多个无线电控制照明设备，8和9表示了一个或多个用户的无线电装置或目标装置，同时10表示监控和控制系统的电子单元，其附有屏幕，所述屏幕用于在三维图上显示无线电装置8，9和/或任何个人计算机如显示装置的位置，和11表示一个或多个的便携式终端，在其显示屏上显示无线装置8，9位置的三维图。

每个无线电控制照明1，2，3，4，5，6，7大体上包括一个基础包装或外壳15，其具有用于安放的吊钩16、透明聚碳酸酯盖子17，其中设置有一个或多个的光源18(荧光管或发光二极管或高压放电灯)，所述光源与各个灯座19连接，反射镜20和电子馈线24，其具有相关的终端板25，其包括直接序列扩频(DSSS)无线电收发机和天线以及：

-由供电系统所吸收的功率和能量的计量计；

-由光源18发出的光照射的面反射的光的计量计或传感器21；

-任何可选择的电源电池22和用于给所述光源18和无线电收发机馈电的相关电子电路，在没有所述供电系统时，其与每个装置1，2，3，4，5，6，7连接；

-任何可选择的，被动红外(PIR)或无线电波型，多普勒效应和高频(＞10GHz)近距离传感器23，能够探测所述照明设备1，2，3，4，5，6，7附近的人体的存在。

每个用户的目标装置8，9是电子便携式装置，例如可佩戴的如手镯或口袋或其能通过扣件26插入带子中，以及所述用户的目标装置包括由底部27和盖子28组成的塑料密封，其中具有电子电路29，所述电子电路具有内置的直接序列扩频(DSSS)无线电收发机32和天线，该塑料密封还安置有三轴加速器和电池或可再充电的或初级类型的舌簧(REED)式磁性传感器33，所述传感器插入到具有盖31的隔室30中，以及用于对电池充电的可感应再充电系统和具有垫圈35的任意按钮34，所述按钮可由用户操作以发送信号。

作为本发明的目标，用于定位建筑物内的人和/或物体的系统的操作，本质上如下。

所述照明设备1，2，3，4，5，6和7处于建筑物内的固定位置，并且各自的照明设备1-7的每个无线电收发机的特征在于是“扩频”调制直接序列(DSSS)扩频类型(更通常FH-DSSS类型，即，“频率跳变直接序列扩频”)。

此外，对于每个所接收的无线电消息，每个无线电收发机被装备有电路，其能测量所述接收信号(RSSI，“接收信号强度指示器”)的幅度和渡越时间(TOF，“渡越时间”)。

特别地，所述RSSI电路在天线放大器的输出端以分贝计量形式测量模拟信号的幅度。

因为在无线电波的传播现象中，衰减是发送器和接收器之间距离D的函数(接收功率在露天按照规则1/D²减少，在建筑物内按照规则1/D⁴减少)通过测量接收信号的幅度，能够估计两个元件之间的距离D。

使用TOF的测量电路代替传播消息“ping-pong”的延迟的测量，例如如附图5所示，所述消息在收发节点之间交换，其传输信号TxA至B和从B接收信号RxA，和收发节点B，其传输响应信号TxB至A和从A接收信号RxB，其通过时间示意图而示出。

清楚的是，因为Tmsg和Tp是预定时间，其由高精度石英晶体振荡器决定并被收发机A和B获知，如果所述收发机A能足够精确地测量Tdel时间，则同样能根据下面的方程计算ToF时间：

ToF＝(Tdel-2*Tmsg-Tp)/2

所述ToF时间测量具有与距离D线性相关的优点，因为所述传播时间Tp由无线电波的传播速度决定，所述无线电波的传播速度为恒定的速度发生并与c＝300，000km/s相等，以及计算D＝c*ToF。

例如，ToF＝3.3ns相应D＝1m。

用于测量所述ToF的已知技术是基于重复和/或平均测量以获得与噪声和其它导致这种技术的不精确典型的因素的统计上的充分独立性，但是由于无线电波的多个传播路径，所述技术均具有局限性，其中，通常在室内环境，甚至很可能引入相当大的误差，因为两节点之间的无线电连接经常不直接发生，而是通过，从在与以给定时间通讯的两个节点远距的物体上的反射。

此外，这种不精确性在所述RSSI技术和ToF技术都不同程度的突出。根据本发明，每个照明设备1-7的所述无线电收发机交换两种类型的消息，即信息消息13和定位消息12。

信息消息13允许网络携带信息从一个节点至网络的另一个节点并运输信息至系统的单元10和终端11。

这些消息13携带由单元10给出的命令至所述照明设备1-7和用户的无线电装置8，9和，此外，从所述照明设备1-7和无线电装置8，9携带控制和诊断信息至系统的单元10和终端11。

照明设备1-7之间的信息消息13的连接允许从一个端点至网络自身(其是一种“网状”型网络)的另一节点的所述信息消息13自身的最有效的路由选择。

根据已知的最佳路径的鉴别算法，依赖于网络需要动态修改路由，此时所述无线电的互相的结构依赖于所述节点相互间的无线电有效性和可见度而动态修改。

所述网络可经常地成形作为无线电连接的变化的物理条件的结果，以总是确保网络的任何两个节点之间所述信息消息13的传递，即使所述系统具有非常大的尺寸；这是由从一个节点至相邻的节点的信息消息的多次重复的可能性所保证的。

定位消息12被优化以便测量无线电收发机对之间的距离和同时能携带小尺寸的信息内容。

为了定位，所述照明设备1-7处于所述系统已知的固定位置，并且特别地，每个照明设备1-7通过对于系统已知的三维笛卡尔坐标(x_j，y_j，z_j)描述。

当用户的无线电装置或目标8必须决定自身的位置，发送几个定位消息至所有固定的节点，其处于无线电可见度内(即附图1中的所述照明设备1，2，3，4和6)和，然后，所述目标装置8使用RSSI和ToF技术获得来自每个固定询问的网络照明设备的每个距离的一对测量值。

特别地，所述目标装置8取得所有下面的数值：

[D_ToF(8-1)，D_RSSI(8-1)]，

[D_ToF(8-2)，D_RSSI(8-2)]，

[D_ToF(8-3)，D_RSSI(8-3)]，

[D_ToF(8-4)，D_RSSI(8-4)]，

[D_ToF(8-6)，D_RSSI(8-6)]，

它们是来自五个询问的固定的照明设备的十个距离数值，其可通过无线电网络被容易地传输至系统的电子单元10和，特别地，在附图1的例子中，通过所述照明设备3和5之间和照明设备5和单元10之间的连接13或通过照明设备4和5以及单元10之间的连接13。

系统的所述电子单元10，接收五对距离[D_ToF(8-j)，D_RSSI(8-j)]，通过计算两个三维坐标[(x_8ToF，y_8ToF，z_8ToF)，(x_8RSSI，y_SRSSI，z_8RSSI)]而处理所述目标装置8的位置的两种不同估计，所述三维坐标来自于距离[D_ToF(8-j)，D_RSSI(8-j)]_{j＝1，2，3，4，6}和已知位置(x₁，y₁，z₁)，(x₂，y₂，z₂)(x₃，y₃，z₃)(x₄，y₄，z₄)，(x₆，y₆，z₆)。

为了计算所述目标8的坐标的估计值，至少需要来自节点1，2，3，4和6的五个距离中的三个距离，使用三角测量的方法。

相似地，所述系统能够以有关距离的测量为基础定位目标装置9

[D_ToF(9-3)，D_RSSI(9-3)]，

[D_ToF(9-6)，D_RSSI(9-6)]，

[D_ToF(9-5)，D_RSSI(9-5)]，

[D_ToF(9-7)，D_RSSI(9-7)]，

所述电子单元10然后可计算，在任意时间，所述系统的每个目标装置8，9的位置的至少一对估计值，根据时间ToF计算其中一个值和通过RSSI计算另一个值。

通常，对于每个目标可以获得2N距离(N为固定设备，所述目标能够与之通信和通过该装置能够测量距离并且2为每个距离的测量的方法)。

为了计算所述目标的一个三维坐标，至少需要k＝3的距离，使用三角测量的方法。

因此，在无线电能见度内具有N个固定设备的情况，对于每种方法，可以测量N个距离和计算P_N位置，其中：

P_N＝D_N，K/K！，有D_N，K＝N*(N-1)*(N-2)*…*(N-K+1).

例如，如果N＝5，同时k＝3，P_N＝10，对于所述距离测量的每个方法，可获得目标位置的不同估计值。

通过配置两个测量方法，每个目标的可能估计值实际为两倍，即2*P_N，在实施例中2*10＝20。

为了获得一个更大量的信息以提高统计数量和估计的优势，所述系统计算超过2*P_N个位置。

当然，所述系统也计算通过两个不同的方法ToF和RSSI测量的距离的混合组合相关的所有位置，从该组合中排除采用两种方法所计算的相同部分出现的那些位置，因为其可以有意义的计算相同“部分”中用两种不同的方法测量的两个距离的三角测量。

在前面的例子中，具有设备1，2，3，4和6与视域目标8相关，所有下面三维组合被排除在外：

[D_ToF(8-1)，D_RSSI(8-1)，Dx]，

有Dx＝D_ToF(8-J)，J＝(2，3，4，6)

和Dx＝D_RSSI(8-J)，J＝(2，3，4，6)

[D_ToF(8-2)，D_RSSI(8-2)，Dx]，

有Dx＝D_ToF(8-J)，J＝(1，3，4，6)

和Dx＝D_RSSI(8-J)，J＝(1，3，4，6)

[D_ToF(8-3)，D_RSSI(8-3)，Dx]，

有Dx＝D_ToF(8-J)，J＝(1，2，4，6)

和Dx＝D_RSSI(8-J)，J＝(1，2，4，6)

[D_ToF(8-4)，D_RSSI(8-4)，Dx]，

有Dx＝D_ToF(8-J)，J＝(1，2，3，6)

和Dx＝D_RSSI(8-J)，J＝1，2，3，6)

[D_ToF(8-6)，D_RSSI(8-6)，Dx]，

有Dx＝D_ToF(8-J)，J＝(1，2，3，4)

和Dx＝D_RSSI(8-J)，J＝1，2，3，4)

在该实例中，从P_2N＝D_2N，K/K！＝P₁₀＝D_10，3/3！＝120中排除四十个组合是一个问题，并且在这样一个例子中八十个由该系统计算的组合保持有效。

这里然后在该实例中，所述目标8的位置的八十个估计值，源自2N＝10个测量值，所述测量值采用两种方法ToF和RSSI对来自目标8的N＝5的距离的测量。

更通常地，对于由一个目标可见的N个设备的任意组，所述系统计算Pt位置，有

Pt＝2*P_N+2*N*(D_N-1，K/(K-1)！)，K＝3和

有D_N-1，K＝(N-1)*(N-2)*…*(N-K+1)，和

P_N＝D_N，K/K！，有D_N，K＝N*(N-1)*(N-2)*…*(N-K+1)。

下面的表格总结了Pt，2*P_N和2*n*(D_N-1，K/(K-1)！)对于不同的N值和K＝3时的值：

N	Pt	2*P_N	2N(D_N-1，K/(K-1)！)
				4	32	8	24
5	80	20	60
				6	160	40	120
7	280	70	210

该结果是所述目标装置8被定位的一群可能的点(在本例中是八十个点)；这些位置中的一些基于下面的标准被进一步丢弃。

已知的是，通常，所述ToF技术对于超过大约6-10米的数量级的值的距离具有更高的精确度，由于测量非常小的渡越时间ToF(所述渡越时间被包含在短距离中)的困难，以及，因此，所述电子单元10丢弃渡越时间ToF的数据中低于某个预定阈值的数据。

根据通常的3D可视技术，所述保持的位置(被认为有效的)被用于在电子单元10的显示屏上显示在该系统三维地图上的所述目标装置8，9的位置。

另一方面，所述终端11能在任何时间询问处于下面可能的两种模式中的系统。

首先，通过询问所述电子单元10和利用由所述照明设备1-7组成的所述无线电网络作为与单元10交换信息的手段，通过信息消息13，所述终端11可获得目标装置8，9的位置(所述位置仍由单元10自身计算)，同时通过执行电子单元10的相同的计算算法，所述终端11能直接计算目标装置8，9的位置，通过连接网络自身的所有节点的所述信息消息13，直接获得所述节点的距离和坐标。

所述被描述的系统，通过使用所述照明设备1-7作为固定节点，贡献由于提供很多固定的无线电收发机带来的优点，正好由于在建筑物内大数量和毛细管现象存在，允许获得固定节点的一个封闭的网孔。

这样，所述目标装置8，9可计算大量测量的距离，其使所述单元10在任何时间能够获得所述目标装置8，9的位置的多个估计值。

因此，由于丰富的可用的定位信息，所述电子单元10和系统终端能够在任何时间获得所述目标装置8，9的位置的一个高概率的好的估计值。

由于随着系统尺寸的增加，在安装时，定位每个照明设备1-7的空间位置和插入数据至所述电子单元10内，将需要很大的花费的事实，给出传统类型的定位系统具有局限性。

当然，确定所述固定位置的数千照明设备1-7的建立，是一个需要很长时间和大量资源的过程，也包括很多探测错误。

由于这个原因，根据本发明的所述定位系统提供一种初始的“自学”模式，根据此模式，在安装的过程中，仅仅探测到所述照明设备1-7的位置的总数的一个子集，例如所安装设备的10％。

因此，安装工人在已知的空间坐标的位置中仅仅安装少数照明设备1-7，确保将它们放置于建筑内重要的位置(例如在所述建筑自身的边界，在通道的开头和末端和/或大尺寸房间的四个角上)和所述安装工人仔细地慎重记录这些装置的准确空间坐标和无线电地址。

在所述照明设备1-7的安装中，安装工人获得所有无线电地址，例如，依靠条形码读卡器，通过读取所述照明设备附着的标签上示出的无线电地址，或，依靠一个射频读卡器，通过读取每个照明设备1-7包含的任何射频标签所记录的无线电地址。

在这种情况下，一旦所述单元10刚好被安装，安装工人首先将通过条形码或射频标签从照明设备获得的所有地址记录至所述单元10的存储器内；通过无线电连接或串接电缆将单元10连接至所述条形码或射频标签读卡器来实现这个操作，所以，在安装中，所述单元10从而了解建立的所有照明设备1-7的地址，其已经被存储在自身的存储器内。

此外，安装工人能将设备1-7(10％，例如)的位置存储至电子单元10内，所述位置已经由安装工人识别并将其与各个无线电地址链接。

作为全部照明设备1-7的子集，这样一个识别过程的负担于是显著减轻，并且此时，安装工人可给出指令至单元10以开始系统的自动配置过程或自动定位的命令。

根据这样过程，所述电子单元10首先连接所有照明设备1-7，安排所有连接13和通过这些连接13传播的信息的不同路由路径。

随后，对于每个照明设备1-7中位置未知的设备，通过使用由已知的位置描述的作为参考节点所述照明设备1-7，所述单元10激活与用于识别目标装置8，9的相同类型的定位过程。

在这种情况下，由于所述事实带来的优点是，安装在未知位置的所述设备是固定的位置，是不随时间变化的，因此，重复多次的定位过程必然提供相同的结果。

换句话说，对于多个时间以及在不同时间，在位置未知的相同设备1-7定位过程的反复允许获得其位置的不同估计，这样，合适地互相平均，能提高实际位置随时间的定位。

在一些设备1-7的位置的估计值受到测量方法ToF和RSSI之间大的差异的影响的情况下或在不同的时间测量发生许多变化的情况下，所述单元10自动编译一系列这些照明设备1-7，其提供给安装工人，他可通过物理检测所指示的设备1-7来校正误差，所述设备的位置通过自动机构被不确定地决定。

为了在车间中定位要被识别的所述设备1-7，所述单元10通过给出合适的命令而带给安装工人特定的功能，通过此命令能发出特定消息至所有要被识别的开始闪光的照明设备1-7(例如，每秒一次，所以安装工人在建筑内移动时，能容易地探测设备1-7并记录其坐标和地址)。

在所述过程的结尾，安装工人将新数据插入所述单元10并重复所述系统的配置过程。

因此，具有所述新的数据的上述系统，将提高所述照明设备的所有固定位置的评价，以及安装工人可重复这些过程直到获得上述照明设备1-7的所述固定位置的一个确定精度(考虑的足够的)；在这点上，所述系统可认为是适当地配置。

每个目标装置8，9能够通过由连接13组成的无线电网络发送和接收信息至系统的所述单元10，而且，在所述目标8，9被装备有发信号的按钮34情况下，按下这些按钮34使消息传输至所述单元10，所述消息可用作关注的要求，和，特别地，例如，佩戴所述目标装置8，9的人员寻求帮助的要求；这种功能特别重要，因为与所述信息组合有由单元10计算的所述目标装置8，9的位置，使得实现建筑物内定位的热线服务电话的功能。

目标装置8，9也结合加速度计，由所述目标8，9自身通过合适的运算法则执行，实现佩戴所述目标装置8，9的人员的危险情况的判定。

例如，由所述加速度计记录的在固定时期内的运动消失能自动决定传输报警消息至系统的所述电子单元10，并且与之组合有位置的计算，允许自动探测佩戴所述目标装置8，9的用户的位置和他所处的危险情况。

所述目标装置8，9中存在的加速度计也提供另一个重要的功能。

在定位位置中，事实上，所述目标装置8，9基于所述加速度计的分析推定其是否处于静止或运动中。

如果所述目标装置8，9处于静止，所述位置的估计过程利用这种信息，由于所述目标装置8，9重复所述定位过程，允许所述单元10使用平均统计步骤以提高位置估计优良性。

此外，另一个重要的功能涉及所述照明系统的能源节约，因为所有的照明设备1-7可由调光器支配(就是说，所述馈线允许调节所述设备1-7的亮度)，有可能从所述单元10激活照明的自动激活的功能。

事实上，在所述定位系统仅仅由具有目标装置8，9的操作员注意的情况下，所述系统通常将自身设置在保持所述照明设备1-7的光流量于低于必需最小值(因为其他人出现在工厂内)的最小水平的情况下，因此获得巨大的能源节约。

当装备目标装置8，9的操作员随后在工厂内移动时，所述照明设备1-7知道所述操作员所处位置的距离，据此调整其自己的亮度，当所述操作员靠近时自动提高亮度和当所述操作员远离时自动降低亮度。

随后，存在几个操作员，在大的定位系统内，能源节约可非常高，因为大多数照明设备1-7可在任何时间保持在非常低的发光水平上或关闭并且当操作员靠近时自动提高发光流量。

这样，在任何时间只有一小群照明设备1-7保持在全功率上。

这种技术的优点是，与基于近距离传感器的传统技术相比，表现出对于用户舒适度的一个重大的提高，因为，由于通过系统及时了解系统内部用户的位置，当用户自己移动时，所述系统允许其感觉到灯总是打开的。

事实上，所述系统能够精确地估计用户的位置和运动以及预见其运动，在他进入前提前打开房间的灯；反之亦然，基于近距离传感器的所述传统系统只有当用户自己进入房间时能打开灯。

每个照明设备1-7中提到的所述电子馈线24本质上包括微控制器A6和电源部分，由站A1(具有功率因素校正(PFC)和电压测量，有效电流和功率的交流电/直流电转换器)，站A2(具有可选择电池22的服务馈线)和向所述光源18提供合适的模式的站A3(用于驱动所述光源18的开关变换器)组成。

所述电源转换器A1-A3是强度可调节类型，因此能够驱动所述光源18至能够针对该电源类型从最小至最大允许水平地调节的强度(例如，用于荧光管为5％-100％，用于发光二极管为0.5％-100％，用于高压放电灯为50％-100％)。

站A1是具有功率因素校正的类型(PFC，“功率因素校正”)，从电容器CS吸收功率的站A3，由适用于电子调节使用的光源18的电阻和接通模式的开关变换器组成，同时所述站A2包括即使灯关闭时子系统操作所需的所述服务馈线，其由所述无线电收发机A7组成，所述无线电收发机A7为“扩频”类型和具有测量RSSI距离和渡越时间ToF的功能，和PIR近距离传感器或多普勒效应雷达23.

此外，站A2包括合适的转换器，适于通过从备用电池吸收电力而为应急操作(即，没有230伏交流电源)提供能量。

所述微控制器A6驱动所述馈线24的所有功能，也管理所述照明传感器21，被动红外传感器或(可选择)多普勒效应雷达23以及由无线电收发机A7通过无线电网络交换的所有不同类型的无线电信息。

特别地，所述照明传感器21通过测量由光源18发出的光照射的面反射的光，允许执行依靠可用房间光的自动调节发射光的算法，以获得能源节约的基础功能，同时，类似地，所述传感器或雷达23允许所述照明设备1-7通过自动打开和关闭或在没有人靠近所述照明设备自身时自动降低亮度水平而执行另外的电力节约功能。

所述微控制器A6，通过A1内置的电压和电流计量器，也能测量由230伏交流电源网络吸收的功率和能量。

由于这些测量，所述馈线24能够计算由照明设备1-7消耗的能量，所以所述系统于是能确定所实现的全部能源节约。

用户的无线电装置或目标装置8，9包括微控制器T3，其控制所述装置的所有功能以及，特别地，探测所述加速度计T4的测量和所述按钮34以及REED磁性传感器33的状态和管理所述无线电收发机32。

该目标装置8，9也包括电源T1，其提供电源供给至电路并从电池T2吸收电力，同时，在前述电池T2为可充电电池的情况下，感应充电T6的系统允许对电池T2再充电。

目标装置8，9所具有的REED磁性传感器34在所述装置8，9没有被操作员使用时被相同地放置在具有磁铁的底部上，以允许自动关闭整个目标装置8，9。

这样，如果使用的电池T2是不可充电的类型，所述目标装置8，9能够节约可用能量而没有所述操作员忘记装置是打开状态的麻烦。

如果使用的电池T2是可充电的类型，则具有磁铁的所述相同的底座能覆盖所述感应充电系统T6。

图1的所述便携式终端11，除了所述显示功能外，当作为目标装置8使用时还可具有不同功能(如附图8中详细地示出，其中该终端指示为14)。

在这种情况下，事实上，所述终端14是用于自身定位的有源元件并且形成为系统实际的“导航器”。

特别地，所述终端14包括所述便携式终端11的相同的直接序列扩频无线电收发机，适于测量RSSI和ToF量，和因此能通过确定如下的距离执行所述定位过程：

[D_ToF(14-1)，D_RSSI(14-1)]，

[D_ToF(14-2)，D_RSSI(14-2)]，

[D_ToF(14-3)，D_RSSI(14-3)]，

[D_ToF(14-4)，D_RSSI(14-4)]，

[D_ToF(14-6)，D_RSSI(14-6)]。

此外，在该申请中，以所述系统的所有固定点的位置的知识为基础，通过被电子单元10使用的和先前描述的相同的计算过程，所述终端14自动计算所述位置。

所述固定点的位置随后对于所述终端14为已知的，因为可以通过无线电网络询问所述单元10得知其位置。

作为一种选择，所述节点自身(即所述照明设备1-7)已由单元10预先指令，其已将与他们位置相关的信息存储在他们的存储器内(在后面的情况中，所述终端14直接从所述照明设备1-7获取所述固定位置的信息)。

这样，所述终端14能被所述用户用作安装所述系统的建筑物内的导航器，允许所述用户在任何时刻获知他自己的位置。

这个特点可用在复杂的设施中(例如大的工业厂房)以允许操作员知道他们的操作位置，或在公共场所(博物馆，展览会区域，等等)中，以允许具有终端14的游客得到建筑物内所处位置的导航帮助。

如附图8所示，所描述的系统最终允许同时使用用户的无线电装置或目标9和“导航器”类型的便携式终端14。

每个便携式终端14，以及任何用户的无线电装置8，9除了所述直接序列扩频无线电以外还能选择性地包括GPS接收器。

GPS接收器现在能被制作为很小的尺寸和低功耗并能容易地结合在所述目标装置8，9和便携式终端14中。

在附图8所示的所述类型的系统中，这里对系统有一个扩展甚至到户外(例如在大的工业设施或在大范围的商业区域内或在展览会区域内，等等)，所述终端9，14内GPS的存在允许当用户在户外时通过GPS激活定位的功能，于是覆盖没有被先前描述的定位系统(基于通过直接序列扩频无线电的唯一定位)完全控制的区域。

在这种特殊的系统结构中，为所述电子单元10提供GPS接收器也是有利的，因为，在这样一种方式中，安装于固定点的单元10，其坐标被精确地获知，其可以在具有GPS信号的户外点处通过该技术依靠GPS应用所述位置的微分定位技术，其可以提高所述终端9，14的定位的精确度，实现将定位误差减少至1米以下。

此外，通过为所述移动终端9，14提供GPS接收器，获得进一步的优点是，对于面对所述建筑物的大的户外区域(其中建筑物内的所述定位系统是激活的)，不必提供户外的定位系统。

在这种情况下唯一必需的将是，获得所述户外区域的良好的直接序列扩频无线电覆盖，以便所述移动终端9，14一旦通过内置GPS获得照片，就能够使用照明设备1-7用作无线电消息的转发器将信息发送至所述直接序列扩频无线电网络。

附图9通过例子示出了，这种类型的一种情况的示意性地图，包括具有几个建筑物40和建筑物外的包含在产业内的院子区域41的工业的或商业设施，其中36指示被用作消息转发器的直接序列扩频无线电照明设备，同时37指示用于内部定位(室内)的直接序列扩频无线电照明设备。

定位由混合直接序列扩频(建筑物40内部)和GPS(建筑物40外部，在院子区域41)技术获得。

从说明书中能够清楚地得到根据本发明的用于定位建筑物内的人和/或物体的系统和方法的技术特征，以及优点。

最后，很明显在不脱离在此表达的本发明思想的新颖性内在主旨的情况下，对所讨论的定位系统和方法可做出的许多其他变化，很明显，在本发明的实际应用中，所阐明细节的材料，形状和尺寸可根据需要被改变，并被其他技术性等价物替换。

Claims

1.一种用于定位建筑物(40)内人和/或物体的方法，包括下列步骤：

设置一个或多个用户的无线电装置(8，9)，

设置用于估计所述用户的无线电装置(8，9)的位置的至少一个电子单元(10)，

设置用于显示所述用户的无线电装置(8，9)的位置的一个或多个便携式终端(11，14)，

设置由无线电控制的适于彼此间通信的多个照明设备(1-7)组成的网络，所述照明设备包括具有频率跳变直接序列扩频(FH-DSSS)调制的对应无线电收发机，所述无线电收发机具有使用接收信号强度指示器(RSSI)和渡越时间(ToF)进行测量的电路，并适于对每个发送或接收的消息或无线电信号，测量所述接收的无线电信号的幅度和由第一无线电收发机发送的第一无线电信号TXA和由第二无线电收发机接收的第二无线电信号RXB之间的由于所述第一无线电信号TXA的传输而导致传播延迟，以获得一个照明设备(1-7)和另一个之间存在的距离(D)的估计值，

在建筑物(40)内的已知的和预定的位置安装所述照明设备(1-7)，

在所述照明设备(1-7)的无线电收发机之间交换信息消息(13)和定位消息(12)，

经常地重复在所述照明设备(1-7)的无线电收发机之间交换信息消息(13)的步骤以经常地成形作为无线电连接的变化的物理条件的结果，

其特征在于所述方法包括下列步骤：

确定从无线电装置(8，9)到每个网络照明设备(1-7)的每个距离的两个测量值，所述两个测量值通过使用距离测量的两种各自不同的方法RSSI和ToF获得，

将每个距离的所述两个测量值从所述无线电装置(8，9)传输到系统的电子单元(10)，其根据通过两种不同的方法ToF和RSSI测量的所述用户的无线电装置(8，9)和所述固定的照明设备(1-7)之间的距离的多个可能的混合组合计算所述用户的无线电装置(8，9)的估计位置。

2.如权利要求1所述的定位方法，其特征是从一个照明设备(1-7)传输至另一个的所述信息消息(13)包括由所述电子单元(10)向所述照明设备(1-7)和用户的无线电装置(8，9)发送的命令，以及控制和诊断信息，所述控制和诊断信息由所述照明设备(1-7)和用户的无线电装置(8，9)发送至系统的所述控制单元(10)和便携式终端(11，14)。

3.如权利要求1所述的定位方法，其特征是包括下列步骤：经由无线电从至少一个用户的无线电装置(8，9)发送多个定位消息(12)至在无线电的可见度内的一系列的固定的照明设备(1-7)以确定其自身的位置，以获得所述用户的无线电装置(8，9)和所述一系列的固定的照明设备(1-7)中的每一个之间存在的每个距离的至少一对测量数值，所述一对测量数值被发送至所述电子单元(10)，其根据所述用户的无线电装置(8，9)和所述固定的照明设备(1-7)之间的距离的多个可能的混合组合计算所述用户的无线电装置(8，9)的估计位置。

4.如权利要求1所述的定位方法，其特征是包括下列步骤：使用所述照明设备(1-7)用作节点和/或固定的无线电收发机，而从所述便携式终端(11，14)向所述电子单元(10)发送信息消息(13)，反之亦然，以使得所述电子单元(10)能够获得所述用户的无线电装置(8，9)的位置。

5.如权利要求1所述的定位方法，其特征是，在安装步骤中，探测所述多个照明设备(1-7)中的一些的位置。

6.一种用于定位建筑物(40)内人和/或物体的定位系统，实施根据权利要求1-5中任一所述的方法。

7.如权利要求6所述的定位系统，其特征是每个照明设备(1-7)包括至少一个由电源吸收的功率和电力的测量仪和至少一个发光面反射的光的传感器(21)。

8.如权利要求6或7所述的定位系统，其特征是每个照明设备(1-7)包括至少一个近距离传感器(23)，适于探测靠近所述照明设备(1-7)的人员的存在。

9.如权利要求6或7所述的定位系统，其特征是每个用户的无线电装置(8，9)是具有集成的直接序列扩频(DSSS)无线电收发机(32)的便携式装置。

10.如权利要求6或7所述的定位系统，其特征是每个用户的无线电装置(8，9)包括供电电池、至少一个加速度计和至少一个磁性传感器(33)。

11.如权利要求6或7所述的定位系统，其特征是每个用户的无线电装置(8，9)存在至少一个可被用户操作以发送信号的按钮(34)。

12.如权利要求6或7所述的定位系统，其特征是所述定位消息(12)适于测量无线电收发机对之间的距离。

13.如权利要求6或7所述的定位系统，其特征是所述定位消息(12)传送小尺寸的信息内容。

14.如权利要求11所述的定位系统，其特征是所述发送信号的按钮(34)适于发送帮助消息至所述电子单元(10)。

15.如权利要求6或7所述的定位系统，其特征是所述用户的无线电装置(8，9)包括至少一个加速度计，以用于在预定时期探测所述无线电装置(8，9)的运动的存在和/或消失。

16.如权利要求6或7的定位系统，其特征是所述照明设备(1-7)包括至少一个电子馈线(24)，其包括微控制器A6和可调节强度类型的电源站A1，A2，A3，所述电源站用于向一个或多个光源(18)馈电。

17.如权利要求6或7所述的定位系统，其特征是所述用户的无线电装置(8，9)包括微控制器T3，其控制所述无线电装置(8，9)的功能和管理无线电收发机(32)，还包括馈线T1和至少一个磁性传感器，其允许在所述无线电装置(8，9)不使用时自动关闭无线电装置(8，9)。

18.如权利要求6或7所述的定位系统，其特征是所述便携式终端(11，14)包括无线电收发机，适于测量所述便携式终端(11，14)和至少部分所述照明设备(1-7)之间的距离，因此所述便携式终端(11，14)能被用户用作建筑物内的导航器以得知在任何时刻他自己的位置。

19.如权利要求6或7所述的定位系统，其特征是所述用户的无线电装置(8，9)和所述便携式终端(11，14)包括GPS接收器，其允许在露天区域(41)定位功能的使用，所述GPS接收器也位于所述电子单元(10)的内部而且所述照明设备(1-7)被用作消息转发器。