CN102883431A - 基于css技术的智能定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于CSS技术的智能定位系统及方法，属于定位领域。该系统包括智能终端、CSS基站、CSS位置服务器和地图数据服务器，该智能终端包括提供智能系统的处理器、与该处理器连接的CSS无线芯片，其中该智能终端通过CSS无线芯片与CSS基站建立通信，计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，根据该距离计算出该智能终端与该CSS基站之间的相对位置，由此实现了智能终端的测距和精确定位，特别适用于诸如室内、隧道和矿井等卫星信号屏蔽地方的精确定位。在多个智能终端同时向一台CSS基站发送测距请求或者多台CSS基站向一个智能终端发送测距请求时采用异步自适应相对时隙分配方法，适用于大规模智能终端精确定位的CSS定位系统。

Description

基于CSS技术的智能定位系统及方法

技术领域

本发明涉及一种智能定位系统，尤其涉及一种基于CSS(Chirp SpreadSpectrum，线性调频扩频)技术的智能定位系统及方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人们对于精确定位的需要越来越高。精确定位可以应用于人员、物品、车辆运行轨迹查询；人员及物品运动、进出、大致分布区域的动态显示；设备与车辆定位，实现调度的自动化管理。

目前，智能终端基本上都具有GPS(Global Position System)定位功能，但是GPS的定位精度通常大于10m，无法实现精度更小(诸如精度小于1m)的定位。此外，GPS无法对室内、隧道、矿井内等屏蔽掉卫星信号的地方定位。

针对屏蔽掉卫星信号的地方，通常采用以下方案实现定位：RFID(RadioFrequency Identification)技术进行区域模糊识别；基于WiFi场强的区域模糊定位等。然而，这些方案均只能做到区域模糊定位。

此外，CSS技术采用802.15.4a标准，在2.4G的ISM载频上传输无线信号，当多个CSS同频信号在空中传播的时候，就会存在干扰问题。特别是多个智能终端向同一个CSS基站同时发送数据或者多个CSS基站向同一个智能终端同时发送数据时，就会出现干扰和冲突问题，导致当次的数据传输无效。

虽然通用的CSS无线芯片均提供了重传机制，即CSS无线芯片在发送数据出去之后，会等待对端的确认信号，在等待一定的时候后没有收到确认的话，将会重新发送未成功发送的数据，重传次数由编程确定。重传机制可以一定程度上保证数据传输的可靠性，但不能根本上解决干扰和冲突带来的数据传输失败问题。

事实上，在基于CSS技术的定位系统中，往往需要多个CSS基站才能确定智能终端的具体位置，同时实际应用中应用场景更多的是多个智能终端对应多个CSS基站，因此在智能终端的定位过程中就存在多个智能终端同时向一台CSS基站发送数据的情况以及多个CSS基站同时向一台智能终端发送数据的情况。当这样的情况出现的时候，将会导致某台智能终端某时刻测距数据无效，随着终端个数的增多，发生测距无效的概率就会逐步增大，当终端数目增加到一定的时候，系统将一直处于瘫痪状态。比如，目前CSS无线芯片厂家Nanotron给出的参考系统设计说明的文件中指出，在4个CSS基站的系统里，最大可能支持16个智能终端，如果再增加终端数，冲突概率变大，很快就无法定位。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于CSS技术的智能定位系统，实现了智能终端的测距和精确定位，特别适用于诸如室内、隧道和矿井等卫星信号屏蔽地方的精确定位。

本发明还提出了一种基于CSS技术的智能定位方法，通过该智能终端计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离的方式，实现了智能终端的精确定位。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于CSS技术的智能定位系统，包括智能终端且该智能终端包括用于提供智能系统的处理器，其特征在于：还包括CSS基站和CSS位置服务器且该智能终端还包括与该处理器连接的CSS无线芯片，其中该智能终端用于通过CSS无线芯片与CSS基站建立通信；由该CSS基站计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离并将该距离发送给该CSS位置服务器，或者由该智能终端的处理器计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，通过该CSS无线芯片将该距离发送给该CSS基站并由该CSS基站转发给该CSS位置服务器；

该CSS位置服务器用于根据该距离，计算出该智能终端相对于CSS基站的相对位置数据。由此，实现了智能终端的测距和精确定位，特别适用于诸如室内、隧道和矿井等卫星信号屏蔽地方的精确定位。

该基于CSS技术的智能定位系统还包括WIFI基站且该智能终端还包括与该处理器连接的WIFI收发器，其中由该智能终端的处理器计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，或者由该CSS基站计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离并通过该CSS无线芯片将该距离发送给该智能终端的处理器；

该智能终端的处理器通过该WIFI收发器将该距离传输给该WIFI基站，并由该WIFI基站将该距离转发给该CSS位置服务器。

该基于CSS技术的智能定位系统还包括2G/3G/4G移动通信基站且该智能终端还包括与该处理器连接的2G/3G/4G移动通信传输模块，其中由该智能终端的处理器计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，或者由该CSS基站计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离并通过该CSS无线芯片将该距离发送给该智能终端的处理器；

该智能终端的处理器通过该2G/3G/4G移动通信传输模块将该距离传输给该2G/3G/4G移动通信基站，并由该2G/3G/4G移动通信基站将该距离转发送给该CSS位置服务器。

本发明在智能终端向CSS位置服务器发送该智能终端与CSS基站之间的距离时采用多条路径，即使在某条路径通信不好的情况下，也能够保证距离数据传输的实时性和可靠性。

该基于CSS技术的智能定位系统还包括地图数据服务器，该CSS位置服务器用于从该地图数据服务器中提取出电子地图数据，结合该智能终端与该CSS基站之间的相对位置，计算出该智能终端在电子地图上的绝对位置。由此，实现了智能终端在电子地图上的精确定位。

该基于CSS技术的智能定位系统还包括显示控制终端，该CSS位置服务器将该电子地图数据和该智能终端在电子地图上的绝对位置信息发送给该智能终端进行显示，并且该CSS位置服务器通过该显示控制终端显示出电子地图以及该智能终端在该电子地图上的绝对位置。由此，在智能终端还有远程显示控制终端上均可以实现智能终端在电子地图上的精确定位显示。

本发明还提供了一种基于CSS技术的智能定位方法，包括智能终端、CSS基站和CSS位置服务器，且该智能终端包括处理器以及与该处理器连接的CSS无线芯片；其特征在于：该方法包括由该智能终端计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，实现智能终端精确定位的步骤：

A1、该智能终端通过CSS无线芯片与CSS基站建立通信；

A2、该智能终端向CSS基站发送测距请求，该CSS基站将测距数据反馈给该智能终端，该智能终端根据该测距数据计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，并且通过该CSS无线芯片将该距离发送给该CSS基站，由该CSS基站转发给该CSS位置服务器；

A3、该CSS位置服务器根据该距离，计算出该智能终端相对于CSS基站的相对位置数据。由此，通过智能终端计算智能终端与该CSS基站之间的距离的方式，实现了智能终端的精确定位。

该方法还包括由该CSS基站计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，实现智能终端精确定位的步骤：

B1、由该CSS基站向该智能终端发送测距请求，智能终端将测距数据反馈给CSS基站，该CSS基站根据该测距数据计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离并将该距离发送给该CSS位置服务器；

B2、该CSS位置服务器根据该距离，计算出该智能终端相对于CSS基站的相对位置数据。由此，通过CSS基站计算智能终端与该CSS基站之间的距离的方式，实现了智能终端的精确定位。

该基于CSS技术的智能定位方法还包括智能终端在电子地图上精确定位显示的步骤：

C1、该CSS位置服务器从地图数据服务器中提取出电子地图数据，结合该智能终端与该CSS基站之间的相对位置，计算出该智能终端在电子地图上的绝对位置；

C2、该CSS位置服务器将该电子地图数据和该智能终端在电子地图上的绝对位置信息发送给该智能终端进行显示，并且该CSS位置服务器通过远程显示控制终端显示出电子地图以及该智能终端在该电子地图上的绝对位置。

该基于CSS技术的智能定位方法设定发送测距请求的装置为发送装置，接收测距请求的装置为接收装置，在多个智能终端同时向一台CSS基站或者多台CSS基站向一个智能终端发送测距请求时采用异步自适应相对时隙分配方法；

该异步自适应相对时隙分配方法包括确定各发送装置相对时隙的起始时间点Tslot的步骤，其中设定该发送装置与该接收装置之间完成单次测距的时间为Tmeasure，定位数据刷新周期为Tupdate，该接收装置在定位数据刷新周期Tupdate内用于测距外其他业务的开销时间为Tmisc：

D1、在该发送装置与该接收装置之间进行测距过程中，该发送装置的处理器向该CSS无线芯片发送定位请求，并记录当前的时间戳Tsend；

D2、该发送装置的CSS无线芯片向该接收装置发送测距请求；

D3、初始化该发送装置中重传计数器Counter的超时重传次数Cretransmit_counter为0，其中该重传计数器Counter设定的最大超时重传次数为N，N为整数；

D4、启动该发送装置中CSS无线芯片的重传计时器Timer，其中该重传计时器Timer的重传时间间隔为Tretransmit_interval；

D5、判断该发送装置中CSS无线芯片在重传时间间隔Tretransmit_interval内是否成功接收到接收装置返回的测距数据，如果成功接收到该接收装置返回的测距数据，则该发送装置的处理器从其CSS无线芯片的重传计数器中读取超时重传次数Cretransmit_counter，确定该发送装置的CSS无线芯片成功发送测距请求的时间为Tsend+Tretransmit_interval*Cretransmit_counter，并且将该测距请求的成功发送时间确定为相对时隙的起始时间点Tslot=Tsend+Tretransmit_interval*Cretransmit_counter，将相对时隙的结束时间点确定为Tslot+Tmeasure，由此确定该发送装置的CSS无线芯片下一次发送测距请求的时间为Tslot+Tupdate，即该发送装置的处理器下一次发送定位请求的时间为Tslot+Tupdate；

如果未成功接收到该接收装置返回的测距数据，则进一步判断该重传计数器Counter的超时重传次数Cretransmit_counter是否大于N：在Cretransmit_counter≤N时该发送装置的CSS无线芯片重新向该接收装置发送测距请求，并且该重传计数器Counter的超时重传次数Cretransmit_counter加1；

D6、重复执行步骤D4～D5。

本发明在多个智能终端同时向一台CSS基站或者多台CSS基站向一个智能终端发送测距请求时，设定发送测距请求的装置为发送装置，接收测距请求的装置为接收装置，各发送装置并非随机地向接收装置发送测距请求，而是针对每一发送装置确定唯一的相对时隙，之后每隔一个定位数据刷新周期发送一次测距请求，避免了在数据传输过程中产生干扰和冲突而导致数据传输失败的问题，降低了发送装置功耗，并且提高了接收装置的容量，适用于大规模智能终端精确定位的CSS定位系统。

该异步自适应相对时隙分配方法还包括该接收装置定期广播当前的空闲时隙数Cslot_idle的步骤：

E1、在当前的定位数据刷新周期Tupdate内，统计成功接收到测距数据的发送装置的个数Cterminal_counter；

E2、根据该发送装置与该接收装置之间完成单次测距的时间Tmeasure、定位数据刷新周期为Tupdate以及该接收装置在定位数据刷新周期Tupdate内用于测距外其他业务的开销时间为Tmisc，确定接收装置支持的最大发送装置个数Cmax=(Tupdate-Tmisc)/Tmeasure；

E3、计算出当前的空闲时隙数Cslot_idle=Cmax-Cterminal_counter，并且定期广播当前的空闲时隙数Cslot_idle。

步骤D5中在Cretransmit_counter>N时该发送装置的CSS无线芯片通知其处理器测距请求发送失败，该处理器进一步判断该接收装置当前的空闲时隙数Cslot_idle是否大于0：

如果大于0则该发送装置的处理器重新发送定位请求，从而继续向该接收装置发送测距请求；

如果等于0则该发送装置的处理器停止发送定位请求，从而停止向该接收装置发送测距请求。

本发明将接收装置当前的空闲时隙数Cslot_idle以广播的形式发送给各发送装置，当CSS无线芯片在该重传计数器Counter设定的最大超时重传次数N内未成功接收到接收装置返回的测距数据时，首先判断接收装置是否还有接收测距请求的能力，如果没有则停止发送测距请求，从而减少了发送装置无效数据的发送，提高了发送装置的待机时间。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明采用包括CSS无线芯片的智能终端、CSS基站和CSS位置服务器，实现了智能终端的测距和精确定位，特别适用于诸如室内、隧道和矿井等卫星信号屏蔽地方的精确定位；

2、本发明采用WIFI基站、2G/3G/4G移动通信基站且该智能终端中还包括WIFI收发器、2G/3G/4G移动通信传输模块，在智能终端向CSS位置服务器发送该智能终端与CSS基站之间的距离时采用多条路径，即使在某条路径通信不好的情况下，也能够保证距离数据传输的实时性和完整性；

3、本发明采用CSS位置服务器、地图数据服务器、显示控制终端和智能终端，实现了在显示控制终端和智能终端上显示智能终端在电子地图上的精确定位。

4、本发明在多个智能终端同时向一台CSS基站发送测距请求或者多台CSS基站向一个智能终端发送测距请求时，各智能终端并非随机地向接收装置发送测距请求，而是针对每一智能终端确定唯一的相对时隙，之后每隔一个定位数据刷新周期发送一次测距请求，避免了在数据传输过程中产生干扰和冲突而导致数据传输失败的问题，降低了发送装置功耗，并且提高了接收装置的容量，适用于大规模智能终端精确定位的CSS定位系统；

5、本发明将接收装置当前的空闲时隙数Cslot_idle以广播的形式发送给各智能终端，当CSS无线芯片在该重传计数器Counter设定的最大超时重传次数N内未成功接收到接收装置返回的测距数据时，首先判断接收装置是否还有接收测距请求的能力，如果没有则停止发送测距请求，从而减少了发送装置无效数据的发送，提高了发送装置的待机时间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明中智能终端的电路原理图；

图2是本发明中基于CSS技术的智能定位系统的框架图；

图3是本发明的基于CSS技术的智能定位方法中异步自适应相对时隙分配方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，该智能终端包括处理器、CSS无线芯片和无线传输装置，其中该无线传输装置包括WIFI收发器和2G/3G/4G移动通信传输模块，该CSS无线芯片、无线传输装置分别与该处理器连接，且该处理器用于提供智能系统。

如图2所示，该基于CSS技术的智能定位系统包括智能终端、CSS基站、WIFI基站、2G/3G/4G移动通信基站、CSS位置服务器、地图数据服务器和远程显示控制终端，其中该智能终端通过CSS无线芯片与CSS基站建立通信。

在由该CSS基站通过TOF(Time Of Fight，飞行时间)算法计算出智能终端与CSS基站之间的距离时，该CSS基站将该距离通过以太网、路由器等发送给CSS位置服务器。该CSS基站通过该CSS无线芯片将该距离发送给智能终端的处理器，此时，智能终端的处理器可以通过该WIFI收发器将该距离传输给该WIFI基站，并由该WIFI基站将该距离转发给该CSS位置服务器；并且还可以通过该2G/3G/4G移动通信传输模块将该距离传输给该2G/3G/4G移动通信基站，并由该2G/3G/4G移动通信基站通过GSM(Global System For MobileCommunication，全球移动通信系统)/TD(Time Division，时分)/CDMA(CodeDivision Multiple Access，码分多址)等运营网络将该距离转发送给该CSS位置服务器。

在由该智能终端的处理器通过TOF算法计算出智能终端与CSS基站之间的距离时，智能终端的处理器通过该CSS无线芯片将该距离发送给CSS基站并由该CSS基站转发给CSS位置服务器。智能终端的处理器也可以通过该WIFI收发器将该距离传输给该WIFI基站，并由该WIFI基站将该距离转发给该CSS位置服务器；并且还可以通过该2G/3G/4G移动通信传输模块将该距离传输给该2G/3G/4G移动通信基站，并由该2G/3G/4G移动通信基站将该距离转发送给该CSS位置服务器。

当然，CSS基站和智能终端可以分别计算出智能终端与CSS基站之间的距离，此时两者之间不存在距离传输关系。应注意的是：TOF算法为现有的已知算法，在本发明中不再予以累述。

本发明在智能终端向CSS位置服务器发送该智能终端与CSS基站之间的距离时采用多条路径，即使在某条路径通信不好的情况下，也能够保证距离数据传输的实时性和完整性。

CSS位置服务器根据接收到的距离，计算出智能终端与CSS基站之间的相对位置，并且从该地图数据服务器中提取出电子地图数据，结合该智能终端与该CSS基站之间的相对位置，计算出该智能终端在电子地图上的绝对位置。由此可见，本发明实现了智能终端在电子地图上的精确定位，并且特别适用于诸如室内、隧道和矿井等卫星信号屏蔽地方的精确定位。

该CSS位置服务器通过该显示控制终端显示出电子地图以及该智能终端在该电子地图上的绝对位置。由此可见，本发明实现了智能终端在电子地图上的精确定位显示。同时，控制台可以根据需要向该CSS位置服务器发出定制位置和地图的请求或者命令，同时控制台也可以向该地图数据服务器，该CSS基站，该WIFI基站，该智能终端收发数据和命令，从而提供系统控制能力和基于位置信息的附加功能的能力。

此外，该CSS位置服务器还可以将该电子地图数据以及智能终端在电子地图上的绝对位置信息发送给智能终端，以在智能终端上进行显示。诸如，该CSS位置服务器可以将智能终端在电子地图上的绝对位置信息通过路由器、以太网等分别传输给CSS基站、WIFI基站，再由CSS基站、WIFI基站转发给智能终端；该CSS位置服务器可以将智能终端在电子地图上的绝对位置信息通过GSM/TD/W/CDMA运营网络传输给2G/3G/4G移动通信基站，再由该2G/3G/4G移动通信基站转发给智能终端。

该基于CSS技术的智能定位方法包括由该智能终端的处理器计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，实现智能终端精确定位的步骤：

A1、该智能终端通过CSS无线芯片与CSS基站建立通信。

A2、该智能终端向CSS基站发送测距请求，该CSS基站将测距数据反馈给该智能终端，该智能终端根据该测距数据计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，并且通过该CSS无线芯片将该距离发送给该CSS基站，由该CSS基站转发给该CSS位置服务器。

A3、该CSS位置服务器根据该距离，计算出该智能终端相对于CSS基站的相对位置数据。

该基于CSS技术的智能定位方法还包括由该CSS基站计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，实现智能终端精确定位的步骤：

B1、由该CSS基站向该智能终端发送测距请求，智能终端将测距数据反馈给CSS基站，该CSS基站根据该测距数据计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离并将该距离发送给该CSS位置服务器；

B2、该CSS位置服务器根据该距离，计算出该智能终端相对于CSS基站的相对位置数据。

该基于CSS技术的智能定位方法还包括智能终端在电子地图上精确定位显示的步骤：

C1、该CSS位置服务器从地图数据服务器中提取出电子地图数据，结合该智能终端与该CSS基站之间的相对位置，计算出该智能终端在电子地图上的绝对位置；

C2、该CSS位置服务器将该电子地图数据和该智能终端在电子地图上的绝对位置信息发送给该智能终端进行显示，并且该CSS位置服务器通过远程显示控制终端显示出电子地图以及该智能终端在该电子地图上的绝对位置。

本发明设定发送测距请求的装置为发送装置，接收测距请求的装置为接收装置，在多个智能终端同时向一台CSS基站或者多台CSS基站向一个智能终端发送测距请求时采用异步自适应相对时隙分配方法。

该异步自适应相对时隙分配方法包括确定各发送装置相对时隙的起始时间点Tslot的步骤，如图3所示，其中设定该智能终端与该CSS基站之间完成单次测距的时间为Tmeasure，定位数据刷新周期为Tupdate，该CSS基站在定位数据刷新周期Tupdate内用于测距外其他业务的开销时间为Tmisc：

D1、在该发送装置与该接收装置之间进行测距过程中，该发送装置的处理器向该CSS无线芯片发送定位请求，并记录当前的时间戳Tsend；

D2、该发送装置的CSS无线芯片向该接收装置发送测距请求；

D3、初始化该发送装置中重传计数器Counter的超时重传次数Cretransmit_counter为0，其中该重传计数器Counter设定的最大超时重传次数为N，N为整数；

D4、启动该发送装置中CSS无线芯片的重传计时器Timer，其中该重传计时器Timer的重传时间间隔为Tretransmit_interval；

D5、判断该发送装置中CSS无线芯片在重传时间间隔Tretransmit_interval内是否成功接收到接收装置返回的测距数据，如果成功接收到该接收装置返回的测距数据，则该发送装置的处理器从其CSS无线芯片的重传计数器中读取超时重传次数Cretransmit_counter，确定该发送装置的CSS无线芯片成功发送测距请求的时间为Tsend+Tretransmit_interval*Cretransmit_counter，并且将该测距请求的成功发送时间确定为相对时隙的起始时间点Tslot=Tsend+Tretransmit_interval*Cretransmit_counter，将相对时隙的结束时间点确定为Tslot+Tmeasure，由此确定该发送装置的CSS无线芯片下一次发送测距请求的时间为Tslot+Tupdate，即该发送装置的处理器下一次发送定位请求的时间为Tslot+Tupdate；

如果未成功接收到该接收装置返回的测距数据，则进一步判断该重传计数器Counter的超时重传次数Cretransmit_counter是否大于N：在Cretransmit_counter≤N时该发送装置的CSS无线芯片重新向该接收装置发送测距请求，并且该重传计数器Counter的超时重传次数Cretransmit_counter加1；

D6、重复执行步骤D4～D5。

本发明通过上述方法，在多个智能终端同时向一台CSS基站或者多台CSS基站向一个智能终端发送测距请求时，设定发送测距请求的装置为发送装置，接收测距请求的装置为接收装置，各发送装置并非随机地向接收装置发送测距请求，而是针对每一发送装置确定唯一的相对时隙，之后每隔一个定位数据刷新周期发送一次测距请求，避免了在数据传输过程中产生干扰和冲突而导致数据传输失败的问题，降低了发送装置功耗，并且提高了接收装置的容量，适用于大规模智能终端精确定位的CSS定位系统。

该异步自适应相对时隙分配方法还包括该接收装置定期广播当前的空闲时隙数Cslot_idle的步骤：

E1、在当前的定位数据刷新周期Tupdate内，统计成功接收到测距数据的发送装置的个数Cterminal_counter；

E2、根据该发送装置与该接收装置之间完成单次测距的时间Tmeasure、定位数据刷新周期为Tupdate以及该接收装置在定位数据刷新周期Tupdate内用于测距外其他业务的开销时间为Tmisc，确定接收装置支持的最大发送装置个数Cmax=(Tupdate-Tmisc)/Tmeasure；

E3、计算出当前的空闲时隙数Cslot_idle=Cmax-Cterminal_counter，并且定期广播当前的空闲时隙数Cslot_idle。

此外，在上述步骤D5中在Cretransmit_counter>N时该发送装置的CSS无线芯片通知其处理器测距请求发送失败，该处理器进一步判断该接收装置当前的空闲时隙数Cslot_idle是否大于0：

如果大于0则该发送装置的处理器重新发送定位请求，从而继续向该接收装置发送测距请求；

如果等于0则该发送装置的处理器停止发送定位请求，从而停止向该接收装置发送测距请求。

本发明将接收装置当前的空闲时隙数Cslot_idle以广播的形式发送给各发送装置，当CSS无线芯片在该重传计数器Counter设定的最大超时重传次数N内未成功接收到接收装置返回的测距数据时，首先判断接收装置是否还有接收测距请求的能力，如果没有则停止发送测距请求，从而减少了发送装置无效数据的发送，提高了发送装置的待机时间。

该基于CSS技术的异步自适应相对时隙分配方法还包括新增加的发送装置在申请相对时隙时如果抢占了已有发送装置的相对时隙，则该已有发送装置进行新一轮的相对时隙抢占过程。

新增加的发送装置在申请相对时隙时如果抢占了已有发送装置的相对时隙，则该已有发送装置进行新一轮的相对时隙抢占过程。由于新增加的发送装置在申请相对时隙时可能发生碰撞，为了降低这种碰撞的可能性，可以为接收装置支持的最大智能终端个数Cmax设定一个门限值，即Cmax=k*Cmax，其中k为百分数且0<k<1，由此对于新增加的智能终端，在接收装置未饱和的情况下均可在较短周期内确定其对应的相对时隙。

在本发明的第一实施例中，以多个智能终端向一台CSS基站为例，该基于CSS技术的异步自适应相对时隙分配方法包括确定各智能终端相对时隙的起始时间点Tslot的步骤：

S10、在该智能终端与该CSS基站之间进行测距过程中，该智能终端的处理器向该CSS无线芯片发送定位请求，并记录当前的时间戳Tsend。

S11、该CSS无线芯片向该CSS基站发送测距请求。

S12、初始化重传计数器Counter的超时重传次数Cretransmit_counter为0，其中该重传计数器Counter设定的最大超时重传次数为N，N为整数。

S13、启动该CSS无线芯片中的重传计时器Timer，其中该重传计时器Timer的重传时间间隔为Tretransmit_interval。

S14、判断该CSS无线芯片在重传时间间隔Tretransmit_interval内是否成功接收到CSS基站返回的测距数据，如果成功接收到该CSS基站返回的测距数据，则该智能终端的处理器从其CSS无线芯片的重传计数器中读取超时重传次数Cretransmit_counter。

本发明将智能终端的处理器成功发送定位请求的时间确定为Tsend+Tretransmit_interval*Cretransmit_counter，并且将该测距请求的成功发送时间确定为相对时隙的起始时间点Tslot=Tsend+Tretransmit_interval*Cretransmit_counter，将相对时隙的结束时间点确定为Tslot+Tmeasure，由此确定该智能终端的CSS无线芯片下一次发送测距请求的时间为Tslot+Tupdate，即该智能终端的处理器下一次发送定位请求的时间为Tslot+Tupdate；

如果未成功接收到该CSS基站返回的测距数据，则进一步判断该重传计数器Counter的超时重传次数Cretransmit_counter是否大于N：在Cretransmit_counter≤N时该CSS无线芯片重新向该CSS基站发送测距请求，并且该重传计数器Counter的超时重传次数Cretransmit_counter加1；

S15、重复执行步骤S13～S14。

本发明通过上述方法，在多个智能终端同时向一台CSS基站发送测距请求时，各智能终端并非随机地向CSS基站发送测距请求，而是针对每一智能终端确定唯一的相对时隙，之后每隔一个定位数据刷新周期发送一次测距请求，避免了在数据传输过程中产生干扰和冲突而导致数据传输失败的问题，降低了智能终端功耗，并且提高了CSS基站的容量，适用于大规模智能终端精确定位的CSS定位系统。

该基于CSS技术的异步自适应相对时隙分配方法还包括该CSS基站定期广播当前的空闲时隙数Cslot_idle的步骤：

S20、在当前的定位数据刷新周期Tupdate内，统计成功接收到测距数据的智能终端的个数Cterminal_counter：CSS基站每成功返回一条测距数据给智能终端，Cterminal_counter加1。

S21、根据该智能终端与该CSS基站之间完成单次测距的时间Tmeasure、定位数据刷新周期为Tupdate以及该CSS基站在定位数据刷新周期Tupdate内用于测距外其他业务的开销时间为Tmisc，确定CSS基站支持的最大智能终端个数Cmax=(Tupdate-Tmisc)/Tmeasure。由于Tmeasure很大程度上取决于CSS定位系统的处理能力，因此如果智能终端与CSS基站中处理器的处理能力越高，CSS基站支持的最大智能终端个数Cmax越多。

在本实施例中，Tmeasure为5ms，当系统要求定位数据刷新周期Tupdate为1s，Tmisc为20ms时，Cmax=(Tupdate-Tmisc)/Tmeasure=(1000-20)/5=196。

S22、计算出当前的空闲时隙数Cslot_idle=Cmax-Cterminal_counter，并且定期广播当前的空闲时隙数Cslot_idle。

在上述步骤S14中在Cretransmit_counter>N时表示CSS无线芯片在该重传计数器Counter设定的最大超时重传次数N内未成功接收到CSS基站返回的测距数据，CSS无线芯片通知对应的处理器测距请求发送失败，处理器判断该CSS基站当前的空闲时隙数Cslot_idle是否大于0：如果大于0则该处理器结合设定的等待策略决定重新发送定位请求的时间，从而继续向该CSS基站发送测距请求；如果等于0则该处理器停止向该CSS基站发送测距请求。应注意的是：处理器的等待策略可设定为但不限於每隔一特定时间段重新发送一次定位请求。

本发明将CSS基站当前的空闲时隙数Cslot_idle以广播的形式发送给各智能终端，当CSS无线芯片在该重传计数器Counter设定的最大超时重传次数N内未成功接收到CSS基站返回的测距数据时，首先判断CSS基站是否还有接收测距请求的能力，如果没有则停止发送测距请求，从而减少了智能终端无效数据的发送，提高了智能终端的待机时间。

新增加的智能终端在申请相对时隙时如果抢占了已有智能终端的相对时隙，则该已有智能终端进行新一轮的相对时隙抢占过程。由于新增加的智能终端在申请相对时隙时可能发生碰撞，为了降低这种碰撞的可能性，可以为CSS基站支持的最大智能终端个数Cmax设定一个门限值，即Cmax=k*Cmax，其中k为百分数且0<k<1，由此对于新增加的智能终端，在CSS基站未饱和的情况下均可在较短周期内确定其对应的相对时隙。

相对已有的时隙分配算法，减少智能终端和CSS基站，CSS基站和CSS基站之间复杂的时钟同步和严格的时钟一致要求。此外，如果智能终端带有WIFI，蓝牙同样使用2.4GHZ的无线模块，该发明为他们分时工作共存提供了必要条件。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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、结构、材料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、结构、材料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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种基于CSS技术的智能定位系统，包括智能终端且该智能终端包括用于提供智能系统的处理器，其特征在于：还包括CSS基站和CSS位置服务器且该智能终端还包括与该处理器连接的CSS无线芯片，其中该智能终端用于通过CSS无线芯片与CSS基站建立通信；由该CSS基站计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离并将该距离发送给该CSS位置服务器，或者由该智能终端的处理器计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，通过该CSS无线芯片将该距离发送给该CSS基站并由该CSS基站转发给该CSS位置服务器；

该CSS位置服务器用于根据该距离，计算出该智能终端相对于CSS基站的相对位置数据。

2.根据权利要求1所述的基于CSS技术的智能定位系统，其特征在于：还包括WIFI基站且该智能终端还包括与该处理器连接的WIFI收发器，其中由该智能终端的处理器计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，或者由该CSS基站计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离并通过该CSS无线芯片将该距离发送给该智能终端的处理器；

该智能终端的处理器通过该WIFI收发器将该距离传输给该WIFI基站，并由该WIFI基站将该距离转发给该CSS位置服务器。

3.根据权利要求1所述的基于CSS技术的智能定位系统，其特征在于：还包括2G/3G/4G移动通信基站且该智能终端还包括与该处理器连接的2G/3G/4G移动通信传输模块，其中由该智能终端的处理器计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，或者由该CSS基站计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离并通过该CSS无线芯片将该距离发送给该智能终端的处理器；

该智能终端的处理器通过该2G/3G/4G移动通信传输模块将该距离传输给该2G/3G/4G移动通信基站，并由该2G/3G/4G移动通信基站将该距离转发送给该CSS位置服务器。

4.根据权利要求1～3中任何一项所述的基于CSS技术的智能定位系统，其特征在于：还包括地图数据服务器，该CSS位置服务器用于从该地图数据服务器中提取出电子地图数据，结合该智能终端与该CSS基站之间的相对位置，计算出该智能终端在电子地图上的绝对位置。

5.根据权利要求4所述的基于CSS技术的智能定位系统，其特征在于：还包括显示控制终端，该CSS位置服务器将该电子地图数据和该智能终端在电子地图上的绝对位置信息发送给该智能终端进行显示，并且该CSS位置服务器通过该显示控制终端显示出电子地图以及该智能终端在该电子地图上的绝对位置。

6.一种基于CSS技术的智能定位方法，包括智能终端、CSS基站和CSS位置服务器，且该智能终端包括处理器以及与该处理器连接的CSS无线芯片；

其特征在于：该方法包括由该智能终端计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，实现智能终端精确定位的步骤：

A1、该智能终端通过CSS无线芯片与CSS基站建立通信；

A2、该智能终端向CSS基站发送测距请求，该CSS基站将测距数据反馈给该智能终端，该智能终端根据该测距数据计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，并且通过该CSS无线芯片将该距离发送给该CSS基站，由该CSS基站转发给该CSS位置服务器；

A3、该CSS位置服务器根据该距离，计算出该智能终端相对于CSS基站的相对位置数据。

7.根据权利要求6所述的基于CSS技术的智能定位方法，其特征在于：该方法还包括由该CSS基站计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离，实现智能终端精确定位的步骤：

B1、由该CSS基站向该智能终端发送测距请求，智能终端将测距数据反馈给CSS基站，该CSS基站根据该测距数据计算出该智能终端与该CSS基站之间的距离并将该距离发送给该CSS位置服务器；

B2、该CSS位置服务器根据该距离，计算出该智能终端相对于CSS基站的相对位置数据。

8.根据权利要求7所述的基于CSS技术的智能定位方法，其特征在于：还包括智能终端在电子地图上精确定位显示的步骤：

C1、该CSS位置服务器从地图数据服务器中提取出电子地图数据，结合该智能终端与该CSS基站之间的相对位置，计算出该智能终端在电子地图上的绝对位置；

C2、该CSS位置服务器将该电子地图数据和该智能终端在电子地图上的绝对位置信息发送给该智能终端进行显示，并且该CSS位置服务器通过远程显示控制终端显示出电子地图以及该智能终端在该电子地图上的绝对位置。

9.根据权利要求6～8中任何一项所述的基于CSS技术的智能定位方法，其特征在于：设定发送测距请求的装置为发送装置，接收测距请求的装置为接收装置，在多个智能终端同时向一台CSS基站或者多台CSS基站向一个智能终端发送测距请求时采用异步自适应相对时隙分配方法；

该异步自适应相对时隙分配方法包括确定各发送装置相对时隙的起始时间点Tslot的步骤，其中设定该发送装置与该接收装置之间完成单次测距的时间为Tmeasure，定位数据刷新周期为Tupdate，该接收装置在定位数据刷新周期Tupdate内用于测距外其他业务的开销时间为Tmisc：

D1、在该发送装置与该接收装置之间进行测距过程中，该发送装置的处理器向该CSS无线芯片发送定位请求，并记录当前的时间戳Tsend；

D2、该发送装置的CSS无线芯片向该接收装置发送测距请求；

D3、初始化该发送装置中重传计数器Counter的超时重传次数Cretransmit_counter为0，其中该重传计数器Counter设定的最大超时重传次数为N，N为整数；

D4、启动该发送装置中CSS无线芯片的重传计时器Timer，其中该重传计时器Timer的重传时间间隔为Tretransmit_interval；

D5、判断该发送装置中CSS无线芯片在重传时间间隔Tretransmit_interval内是否成功接收到接收装置返回的测距数据，如果成功接收到该接收装置返回的测距数据，则该发送装置的处理器从其CSS无线芯片的重传计数器中读取超时重传次数Cretransmit_counter，确定该发送装置的CSS无线芯片成功发送测距请求的时间为Tsend+Tretransmit_interval*Cretransmit_counter，并且将该测距请求的成功发送时间确定为相对时隙的起始时间点Tslot=Tsend+Tretransmit_interval*Cretransmit_counter，将相对时隙的结束时间点确定为Tslot+Tmeasure，由此确定该发送装置的CSS无线芯片下一次发送测距请求的时间为Tslot+Tupdate，即该发送装置的处理器下一次发送定位请求的时间为Tslot+Tupdate；

如果未成功接收到该接收装置返回的测距数据，则进一步判断该重传计数器Counter的超时重传次数Cretransmit_counter是否大于N：在Cretransmit_counter≤N时该发送装置的CSS无线芯片重新向该接收装置发送测距请求，并且该重传计数器Counter的超时重传次数Cretransmit_counter加1；

D6、重复执行步骤D4～D5。

10.根据权利要求9所述的基于CSS技术的智能定位方法，其特征在于该异步自适应相对时隙分配方法还包括该接收装置定期广播当前的空闲时隙数Cslot_idle的步骤：

E1、在当前的定位数据刷新周期Tupdate内，统计成功接收到测距数据的发送装置的个数Cterminal_counter；

E2、根据该发送装置与该接收装置之间完成单次测距的时间Tmeasure、定位数据刷新周期为Tupdate以及该接收装置在定位数据刷新周期Tupdate内用于测距外其他业务的开销时间为Tmisc，确定接收装置支持的最大发送装置个数Cmax=(Tupdate-Tmisc)/Tmeasure；

E3、计算出当前的空闲时隙数Cslot_idle=Cmax-Cterminal_counter，并且定期广播当前的空闲时隙数Cslot_idle。

11.根据权利要求10所述的基于CSS技术的智能定位方法，其特征在于步骤D5中在Cretransmit_counter>N时该发送装置的CSS无线芯片通知其处理器测距请求发送失败，该处理器进一步判断该接收装置当前的空闲时隙数Cslot_idle是否大于0：

如果大于0则该发送装置的处理器重新发送定位请求，从而继续向该接收装置发送测距请求；

如果等于0则该发送装置的处理器停止发送定位请求，从而停止向该接收装置发送测距请求。

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