CN102567699B - 物联网物体定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种物联网物体定位系统，包括：双频卡，所述双频卡包括低频标签和高频标签；低频采集器，激活双频卡的低频标签；高频采集器，接收高频标签传输的数据，所述数据包括双频卡信息和激活双频卡的低频标签的低频采集器信息；和物联网数据处理平台，接收高频采集器发送的数据，并依据该数据中的低频采集器信息确定低频采集器的位置信息，并将该位置信息作为双频卡的定位信息。本申请还提供了一种利用前述系统实现的物联网物体定位方法。本申请的物联网物体定位系统及方法能够实现物体的远距离精确定位，且使用成本低。

Description

物联网物体定位系统及方法

技术领域

本申请涉及物联网技术领域，特别是涉及一种物联网物体定位系统及方法。

背景技术

随着物联网和网络技术发展，位置服务应用在我们日常生活中越来越重要。室外大多采用比较成熟的GPS定位技术，针对室内定位技术国内外根据应用环境侧重不同，可以通过无线信定位，例如红外定位、超声波定位、蓝牙定位或者WIFI定位等等。

其中，红外定位技术通过在一定时间间隔内发射红外信号，然后红外接收器接收这些红外线，按照到达时间算法或者到达角度算法被定位物体的位置。超声波定位采用反射测距法，发射超声波并接收由被测物体产生回波，根据回波与发射波的时间差计算出待测距离。蓝牙是短距离低功耗的无线传输技术，支持点到点和点到多点语音和数据业务，可以实现不同设备之间的短距离无线互联。在室内安装蓝牙局域网接入点，把网络配置成基于多用户的基础网络连接模式，保证蓝牙局域网接入是局域网的主设备，这样就可以获得移动终端定位信息，实现蓝牙定位目的。但是前述几种定位方式的因为信号传播的距离限制，其定位距离都比较短。其中，红外定位技术中由于光线不能穿透墙或者障碍物传播，因此红外定位受到直线视距的限制。超声波不能穿透墙或者障碍物，而且在室内会存在多径反射现象，另外，超声波性能会随温度而产生较大变化。蓝牙设备比较昂贵，传播距离短，且易受噪音干扰。

WIFI室内定位为目前通常使用的一种新的技术，通过具有WIFI无线通信功能的终端采集周围WIFI接入点的无线信号强度信息，然后将信号特征数据传给服务器，服务器对特征数据进行计算来获取终端位置估算值，从而估计终端位置。WIFI信号传播的距离会大于前述几种信号，但是只能定位具有WIFI无线通信功能的终端，同时周围必须有WIFI接入点才能实现定位。因为WIFI技术目前在我国尚处于发展中，很多终端并不具备WIFI功能，而且周围环境的WIFI接入点也很少，WIFI设备也比较昂贵，因此此种定位技术也有一定的局限性，而且使用成本较高，无法广泛使用。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种物联网物体定位系统及方法，能够解决定位距离短、使用成本高的问题。

为了解决上述问题，本申请公开了一种物联网物体定位系统，包括：

双频卡，所述双频卡包括低频标签和高频标签；

低频采集器，激活双频卡的低频标签；

高频采集器，接收高频标签传输的数据，所述数据包括双频卡信息和激活双频卡的低频标签的低频采集器信息；和

物联网数据处理平台，接收高频采集器发送的数据，并依据该数据中的低频采集器信息确定低频采集器的位置信息，并将该位置信息作为双频卡的定位信息。

进一步地，所述低频采集器信息包括低频采集器的坐标信息。

进一步地，所述低频采集器信息包括低频采集器的ID号，所述物联网数据处理平台基于低频采集器的ID号查询预存的低频采集器的坐标信息。

进一步地，所述高频采集器包括数据传输通信模块，所述物联网数据处理平台包括数据接入模块，所述高频采集器通过数据传输通信模块将数据传输给物联网数据处理平台的数据接入模块。

进一步地，所述数据传输通信模块和数据接入模块通过有线方式通信。

进一步地，所述数据传输通信模块和数据接入模块通过无线方式通信。

进一步地，所述无线通信方式包括GPRS、WIFI或3G。

进一步地，所述物联网数据处理平台包括数据转换模块，用于对高频采集器传入的数据进行格式转换。

进一步地，所述数据转换模块对高频采集器传入的数据进行格式转换后得到的数据包括报文头和报文体。

进一步地，所述物联网数据处理平台包括应用模块，在确定双频卡的定位信息后将其标示在地图上。

进一步地，所述物联网数据处理平台还包括远程控制模块，用于控制高频采集器的开启和关闭、高频采集器传输数据到物联网数据处理平台的频率。

为了解决上述问题，本申请还公开了一种物联网物体定位方法，包括以下步骤：

低频采集器激活进入其信号源覆盖范围内的双频卡中的低频标签；

低频标签激活双频卡中的高频标签；

高频标签获取数据，所述数据包括双频卡信息和激活低频标签的低频采集器的信息，并将所获取的数据发送给高频采集器；

高频采集器将接收到的数据传输给物联网数据处理平台；

物联网数据处理平台依据低频采集器的信息查询该低频采集器的坐标信息，并确定该坐标为双频卡的坐标。

进一步地，在所述高频采集器将接收到的数据传输给物联网数据处理平台后还包括：

物联网数据处理平台对接收的数据进行处理，将其转换为物联网数据处理平台统一的格式。

进一步地，所述方法还包括：

将双频卡的坐标标示在地图上。

与现有技术相比，本申请包括以下优点：

本申请的物联网物体定位系统及方法通过采用双频卡以及低频采集器和高频采集器配合的方式来实现对双频卡的定位，从而实现对载有双频卡的人或物体的定位。其中，低频采集器因为其信号源覆盖范围较小，可以准确定位双频卡，高频采集器覆盖范围较大，可以实现远距离的传输。通过两者结合的方式，可以保证物体定位的准确性，同时又可以扩大定位的距离及范围。本申请通过射频技术便可以实现，使用成本较低，且适用范围较大。

另外，因为高频采集器覆盖范围较大，可以在其覆盖范围内设置一个高频采集器和多个低频采集器结合的方式，既可以满足数据传输要求以及定位要求，同时又可以减少高频采集器配置数量，从而降低成本。

进一步地，通过在物联网数据处理平台中设置相应的模块来增加其功能。例如数据转换模块，可以将接收到的数据转换为物联网数据处理平台中统一的格式，从而便于数据收发的顺畅以及准确性。又如，通过在物联网数据处理平台设置远程控制模块来对高频采集器进行开启和关闭等控制，避免人工操作，降低了工作量且节省了成本。

当然，实施本申请的任一产品不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1是本申请的物联网物体定位系统实施例一的结构示意图；

图2是本申请的物联网物体定位系统实施例二的结构示意图；

图3是本申请的物联网物体定位系统实施例三的结构示意图；

图4是本申请的物联网物体定位方法实施例一的流程图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

本申请的物联网物体定位系统及方法通过采用双频卡以及低频采集器和高频采集器配合的方式来实现对双频卡的定位，从而实现对载有双频卡的人或物体的定位。其中，低频采集器因为其信号源覆盖范围较小，可以准确定位双频卡，高频采集器覆盖范围较大，可以实现远距离的传输。通过两者结合的方式，可以保证物体定位的准确性，同时又可以扩大定位的范围。可以理解，本申请的物联网物体定位系统及方法中的物体是指双频卡、载有双频卡的人或者物体，例如载有双频卡的货物、移动终端等等。

参照图1，示出本申请的物联网物体定位系统实施例一，包括双频卡10、低频采集器20、高频采集器30和物联网数据处理平台50。

双频卡10为RFID双频卡，包括低频标签11和高频标签13。可以理解，为了减少对外界的干扰以及降低功耗，双频卡10的低频标签11和高频标签13在正常情况下处于休眠状态。低频标签11在进入到低频采集器20的信号源覆盖范围内，并被该信号源侦测到时会被激活。低频标签11在被激活后会记录下信号源的信息，并通过与高频标签13的信号交互来激活高频标签13，从而使高频标签13进入工作状态。

低频采集器20被可以被固定于任意位置，用于激活双频卡10中的低频标签11。其激活过程为：当双频卡携带者，或者贴附有双频卡的物体，又或者安装有双频卡的移动终端等物体进入低频采集器20信号源的覆盖范围内时，双频卡10的低频标签11能够被低频采集器20的信号源侦测到，此时双频卡10的低频标签11便被低频采集器20激活。

高频采集器30也可以固定于任何位置，用于接收双频卡10中的高频标签13所发送的数据。其中，高频标签13发送的数据包括双频卡10的信息和激活低频标签11的低频采集器20的信息。例如，低频采集器20的ID号、低频标签11的ID号、高频标签13的ID号等信息。优选地，为了统一管理，物联网数据处理平台50中还可以事先对所有的低频采集器20进行编号，并记录下每一个低频采集器20的ID、位置信息等等。高频标签13发送的数据则可以直接包含低频采集器20的ID号，物联网数据处理平台50在获取低频采集器20的ID号之后便可以查询到其坐标信息。另外，高频采集器13发送的数据还可以包括、以及双频卡10的电池电量信息，用于告知物联网数据处理平台50是否需要进行电池的更换，从而保证所有设备的正常工作及通信。

高频采集器30信号源的覆盖范围远远大于低频采集器20信号源的覆盖范围。因此，在一定范围内，可以只设置一个高频采集器30，并配合多个低频采集器20同时使用。例如，以50米为半径的圆形范围内，可以在圆心位置设置一个高频采集器30，然后在圆周上设置若干个低频采集器20。每一个低频采集器20可以激活其信号源覆盖范围内的双频卡中的低频标签，然后低频标签再激活双频卡中的高频标签，高频标签再向高频采集器30发送数据。此种设置方式，可以减少高频采集器30的配置数量，同时可以保证借助低频采集器20来实现精确定位。即，可以利用高频采集器30在一个较大范围内实现数据的采集与发送，同时又可以利用低频采集器20在一个小范围内准确定位载有双频卡10的物体。

物联网数据处理平台50用于接收高频采集器30发送的通过高频标签获取到的数据，然后通过对数据的处理来获取载有双频卡10的物体的位置。具体可以通过如下方式实现，参照图2，其中，高频采集器30中包括数据传输通信模块31，物联网数据处理平台50包括数据接入模块51。高频采集器30的数据传输通信模块31用于将从高频标签13采集到的数据传输给物联网数据处理平台50的数据接入模块51。其中，数据传输通信模块31和数据接入模块51之间的数据通信可以通过有线传输，例如RS485、RS232、以太网等方式，也可以通过无线传输，例如GPRS、WIFI、3G等方式。

物联网数据处理平台50根据接收到的数据确定低频采集器20所在的具体位置，并将该位置视为载有双频卡10的物体的位置。因为低频采集器20信号源的覆盖范围通常较小，例如，不超过5米。当其能够激活双频卡10中的低频标签11时，便可以确定载有双频卡10的物体在其覆盖范围内，对于物体的定位来说，几米或者更小的差距往往是可以忽略不计的，因此可以认为低频采集器20所在的位置即是载有双频卡10的物体所在的位置。

参照图3，示出本申请的实施例三，优选地，物联网数据处理平台50还包括数据转换模块53，用于对高频采集器30传入的数据进行格式转换。因为物联网数据处理平台50从高频采集器30中获取的数据格式可能与其自身通用的格式并不相同，为了统一处理，方便后续数据管理和维护，设置数据转换模块53将接收的数据转换为物联网数据处理平台50统一的格式。

进一步地，物联网数据处理平台50还包括应用模块55。在定位载有双频卡10的物体之后，还可以在地图上对其位置进行标示，从而更为直观的获取其具体位置。应用模块55用于在物联网数据处理平台50确定物体的位置之后，依照位置坐标值，将其标示在地图上。

优选地，物联网数据处理平台50还包括远程控制模块，通过与高频采集器之间的通信来控制高频采集器30的开启和关闭、高频采集器30传输数据到物联网数据处理平台50的频率等等，从而实现设备的智能管理，减少人工操作的工作量，降低管理和维护成本。

下面结合具体实例对前述物联网物体定位系统进行详细的说明。假设室内布设有M个低频采集器和一个高频采集器。当载有RFID(电子标签)双频卡的人、物体或者终端设备进入到M个低频采集器其中一个的信号源的覆盖范围内时，双频卡的低频RFID会被该信号源侦测到，从而被该低频采集器的激活，同时双频卡的低频RFID会记录下低频采集器的ID号。当低频RFID被激活后，通过信号交互激活处于休眠状态的高频RFID，使高频RFID进入工作状态。高频RFID获取低频RFID的ID号、高频RFID的ID号、以及双频卡的电池电量、低频采集器的ID号，并按照预设的格式发送给高频采集器的空口。每次发送5个字节数据，数据重复发送，每秒发送6～7次。高频采集器采集到高频RFID发送的数据之后，会解析该数据，例如对数据进行去重处理，将双频卡以及低频采集器的信息解析出来。然后通过数据传输通信模块按照固定的协议以有线(RS485/RS232/以太网)或无线(GPRS//WIFI/3G)的方式将解析后的信息上传物联网数据处理平台。

数据的传输可以以二进制方式进行，PC机以字节(Byte)方式接收。具体过程如下：

每次发送的5个字节数据，传输顺序如下表1：

起始字节

ReaderID

CardIDH

CardIDM

CardIDL

表1从左往右第一字节为起始性标志字节，该字节的最高位＝1即bit7＝1，该字节其余位按照如下方式设置，其中，D1-D3分别表示第三字节CardIDH的最高位、第四字节CardIDM的最高位以及第五字节CardIDL的最高位。

bit7

bit6

bit5

bit4

bit3

bit2

bit1

bit0

1

D3

D2

D1

1

1

0

1

表1中的第二字节代表低频采集器的编号(ReaderID)，其中，bit7、bit1固定为0，V为电量指示位，＝0表示电池正常，＝1表示电池电量不足，需要更换电池，X2～X6为五位低频采集器ID号，具体格式如下表：

bit7

bit6

bit5

bit4

bit3

bit2

bit1

bit0

0

X6

X5

X4

X3

X2

0

V

表1中的第三、四、五字节代表双频卡的卡号，其中，CardlDH表示高8位，CardlDM表示中间8位，CardlDL表示低8位。该三个字节每一个字节的格式如下，其中，X0为指电量指示位，0表示电池正常，1表示电池电量不足，需要更换电池，X1固定为0，X2～X6为五位低频采集器ID号。

bit7

bit6

bit5

bit4

bit3

bit2

bit1

bit0

0

X6

X5

X4

X3

X2

X1

X0

通过这些数据，可以计算出双频卡的ID号，即双频卡唯一的序列标签号，算法如下：

D1*8388608+CardIDH*65536+D2*32768+CardlDM*256+D3*128+CardlDL

物联网数据处理平台包括统一接入管理、M2M(Machine to machine，机器与机器交互)平台和业务应用管理。

统一接入管理实现接收高频采集器发送的数据，数据包括卡的ID号、低频采集器的编号、电池电量，并将该数据根据内部协议适配转换功能转换为M2M平台统一格式的消息体。其中，消息体包括报文头和报文体。报文头格式固定，依次为报文总长度、报文命令代码、报文流水号、报文安全标识、保留字、终端序列号6个字段。报文体长度可变，格式不固定，甚至可以缺省。由固定参数部分和可变TLV组成。其中T为TAG，表示该字符串的定义标签；L为LENGTH，表示该TLV扩展的有效数据或参数V的长度；V为VALUE，表示该数字或字符串或字节数组中有效数据的数值。

M2M平台接收转换之后的消息体，然后转发给业务应用管理。业务应用管理根据接收到的消息体中确定低频采集器的编号，然后依据编号查询物联网数据处理平台预先存储的低频采集器的位置信息，例如坐标等等，最后将查询到的低频采集器的位置信息作为载有双频卡的人或物体或终端的位置在电子网格地图上标识。

参照图4，示出本申请的一种物联网物体定位方法实施例一，包括以下步骤：

步骤101，低频采集器激活进入其信号源覆盖范围内的双频卡中的低频标签。

步骤102，低频标签激活双频卡中的高频标签。

步骤103，高频标签获取数据，所述数据包括双频卡信息和激活低频标签的低频采集器的信息，并将所获取的数据发送给高频采集器。

其中，双频卡信息包括低频标签ID号、高频标签ID号等等、激活低频标签的低频采集器的信息可以包括低频采集器的位置信息，也可以包括其ID号。

步骤104，高频采集器将接收到的数据传输给物联网数据处理平台。

步骤105，物联网数据处理平台依据低频采集器的信息查询该低频采集器的坐标信息，并确定该坐标为双频卡的坐标。

优选地，高频采集器将接收到的数据传输给物联网数据处理平台后，物联网数据处理平台还可以对数据进行处理，例如统一格式，将数据转换为符合物联网数据处理平台的格式之后再进行数据的读取，从而便于后续对数据的维护和管理，同时保证数据解析的准确性和数据传输的成功率。

另外，高频标签获取的数据还可以包括双频卡的电池电量，使物联网数据处理平台可以实时监控双频卡的电池电量，保证整个系统的其正常运转。

可以理解，在前述方法的步骤105之后还可以包括以下步骤：

物联网数据处理平台将双频卡的坐标标示在地图上。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于方法实施例而言，由于其与系统实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上对本申请所提供的物联网物体定位系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (14)

1.一种物联网物体定位系统，其特征在于，包括：

双频卡，所述双频卡包括低频标签和高频标签；

低频采集器，激活双频卡的低频标签；

高频采集器，接收高频标签传输的数据，所述数据包括双频卡信息和激活双频卡的低频标签的低频采集器信息；和

物联网数据处理平台，接收高频采集器发送的数据，并依据该数据中的低频采集器信息确定低频采集器的位置信息，并将该位置信息作为双频卡的定位信息；

其中，在所述高频采集器的信号源覆盖范围内，设置一个高频采集器，并设置多个低频采集器同时使用。

2.如权利要求1所述的物联网物体定位系统，其特征在于，所述低频采集器信息包括低频采集器的坐标信息。

3.如权利要求1所述的物联网物体定位系统，其特征在于，所述低频采集器信息包括低频采集器的ID号，所述物联网数据处理平台基于低频采集器的ID号查询预存的低频采集器的坐标信息。

4.如权利要求1所述的物联网物体定位系统，其特征在于，所述高频采集器包括数据传输通信模块，所述物联网数据处理平台包括数据接入模块，所述高频采集器通过数据传输通信模块将数据传输给物联网数据处理平台的数据接入模块。

5.如权利要求4所述的物联网物体定位系统，其特征在于，所述数据传输通信模块和数据接入模块通过有线方式通信。

6.如权利要求4所述的物联网物体定位系统，其特征在于，所述数据传输通信模块和数据接入模块通过无线方式通信。

7.如权利要求6所述的物联网物体定位系统，其特征在于，所述无线方式包括GPRS、WIFI或3G。

8.如权利要求1所述的物联网物体定位系统，其特征在于，所述物联网数据处理平台包括数据转换模块，用于对高频采集器传入的数据进行格式转换。

9.如权利要求8所述的物联网物体定位系统，其特征在于，所述数据转换模块对高频采集器传入的数据进行格式转换后得到的数据包括报文头和报文体。

10.如权利要求1所述的物联网物体定位系统，其特征在于，所述物联网数据处理平台包括应用模块，在确定双频卡的定位信息后将其标示在地图上。

11.如权利要求1所述的物联网物体定位系统，其特征在于，所述物联网数据处理平台还包括远程控制模块，用于控制高频采集器的开启和关闭、高频采集器传输数据到物联网数据处理平台的频率。

12.一种物联网物体定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

低频采集器激活进入其信号源覆盖范围内的双频卡中的低频标签；

低频标签激活双频卡中的高频标签；

高频标签获取数据，所述数据包括双频卡信息和激活低频标签的低频采集器的信息，并将所获取的数据发送给高频采集器；

高频采集器将接收到的数据传输给物联网数据处理平台；

物联网数据处理平台依据低频采集器的信息查询该低频采集器的坐标信息，并确定该坐标为双频卡的坐标；

其中，在所述高频采集器的信号源覆盖范围内，设置一个高频采集器，并设置多个低频采集器同时使用。

13.如权利要求12所述的物联网物体定位方法，其特征在于，在所述高频采集器将接收到的数据传输给物联网数据处理平台后还包括：

物联网数据处理平台对接收的数据进行处理，将其转换为物联网数据处理平台统一的格式。

14.如权利要求12所述的物联网物体定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

将双频卡的坐标标示在地图上。