CN102892080B

CN102892080B - 定位方法与系统

Info

Publication number: CN102892080B
Application number: CN201110206021.5A
Authority: CN
Inventors: 宋亮
Original assignee: BEIJING TELEZONE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING TELEZONE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2031-07-22
Also published as: CN102892080A

Abstract

本发明公开了一种定位方法与系统。其中，该方法包括每个基站以UDP形式向其广播频段内的各采集服务器广播待定位物体上的RFID标签；各采集服务器利用一致性散列算法根据从每个基站接收的RFID标签确定定位服务器，并向定位服务器发送用于定位的信息；定位服务器根据用于定位的信息确定待定位物体的位置。本发明使用UDP广播时基站只需向其所属频段的采集服务器集群发出数据即可完成通信，无需分别向每个采集服务器发送数据，在采集服务器数量较多时能够显著提高数据采集效率。同时，由于利用一致性散列算法确定定位服务器，可以随时向采集服务器集群中添加或删除采集服务器，降低了定位系统的互连难度。

Description

定位方法与系统

技术领域

本发明涉及信息技术领域，特别地，涉及一种定位方法与系统。

背景技术

目前，在使用TCP/IP协议进行数据传输时大多遵循两种使用方式：(1)采集服务器定时向指定IP地址端口的基站索要数据；(2)基站定时向固定IP地址端口的采集服务器发送数据。这两种方式都需要定义大量的接口函数，并要通过自身程序保证数据传输的正确性，若有一方发生故障则会导致整个采集系统崩溃。另外，在采用TCP/IP方式传输数据时，需要向每个IP地址分别发送数据，在服务器较多时，显著降低了基站的工作效率。同时，TCP/IP协议这种传输方式不便于向采集服务器集群中添加或删除采集服务器。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种定位方法与系统，能够降低系统互连的难度，同时提高数据采集效率。

根据本发明的一方面，提出了一种定位方法，包括每个基站以UDP形式向其广播频段内的各采集服务器广播待定位物体上的RFID标签；各采集服务器利用一致性散列算法根据从每个基站接收的RFID标签确定定位服务器，并向定位服务器发送用于定位的信息；定位服务器根据用于定位的信息确定待定位物体的位置。

根据本发明的另一方面，还提出了一种定位系统，包括多个基站，用于以UDP形式向其广播频段内的各采集服务器广播待定位物体上的RFID标签；多个采集服务器，与多个基站相连，用于利用一致性散列算法根据接收的RFID标签确定定位服务器，并向定位服务器发送用于定位的信息；定位服务器，与多个采集服务器相连，用于根据用于定位的信息确定待定位物体的位置。

本发明提供的定位方法与系统使用UDP广播时基站只需向其所属频段的采集服务器集群发出数据即可完成通信，无需分别向每个采集服务器发送数据，在采集服务器数量较多时能够显著提高数据采集效率。同时，由于利用一致性散列算法确定定位服务器，可以随时向采集服务器集群中添加或删除采集服务器，降低了定位系统的互连难度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分。在附图中：

图1是本发明定位系统的一个实施例的结构示意图。

图2是本发明定位系统的另一实施例的结构示意图。

图3是本发明定位系统的又一实施例的结构示意图。

图4是本发明确定定位服务器的实例示意图。

图5是本发明定位方法的一个实施例的流程示意图。

图6是本发明定位方法的一个实例的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，但并不构成对本发明的不当限定。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

本发明的下述实施例在物联网架构体系中提供了由感知层向网络层的通信技术方案。在下述实施例中，多个基站将采集到的RFID标签传输到异构分布式的采集服务器集群中，经过分布式的定位运算最终计算出待定位物体的位置信息。

图1是本发明定位系统的一个实施例的结构示意图。

如图1所示，该实施例的定位系统10可以包括：

多个基站11，用于以UDP形式向其广播频段内的各采集服务器广播待定位物体上的RFID标签，其中，参与定位的物体或人员携带RFID标签，该RFID标签可以为有源标签或无源标签；

多个采集服务器12，与多个基站相连，用于利用一致性散列算法根据接收的RFID标签确定定位服务器，并向定位服务器发送用于定位的信息；

定位服务器13，与多个采集服务器相连，用于根据用于定位的信息确定待定位物体的位置。

该实施例使用UDP广播时基站只需向其所属频段的采集服务器集群发出数据即可完成通信，无需分别向每个采集服务器发送数据，在采集服务器数量较多时能够显著提高数据采集效率。同时，由于利用一致性散列算法确定定位服务器，可以随时向采集服务器集群中添加或删除采集服务器，降低了定位系统的互连难度。

在上述实施例中，每一台采集服务器可能即承担采集功能又承担定位功能，其在处理基站发送的信号时承担采集角色，在处理其他采集服务器发送的数据时承担定位角色。各个采集服务器之间保持会话，当某一台采集服务器挂起或脱机采集服务器集群时停止向该采集服务器发送采集信息，即，该挂起或脱机的采集服务器不再作为定位服务器。各采集服务器之间可以采用密文传输数据，以保证数据传输的安全性和可靠性。

上述实施例中用于定位的信息可以根据定位算法的不同而不同。举例说明，该定位信息可以包括但不限于基站编号、信号强度以及时间戳。具体地，可以根据时间戳判断用于定位的数据是否可用，根据信号强度确定待定位的物体距离哪个基站较近，根据预存的基站编号与基站具体经纬度的对应关系近似确定待定位物体的地理位置，或者基站根据信号强度确定待定位物体与基站之间的距离，根据信号达到方向确定待定位物体与基站之间的方位，再参考基站的具体位置确定待定位物体的具体位置。

此外，采集服务器还可以用于根据信号强度对接收的RFID标签进行过滤。例如，如果采集服务器1接收到四个不同基站关于同一待定位物体的RFID标签，其可以根据信号强度首先过滤掉信号较弱的两个基站，将信号较强的两个基站的相关定位信息发送至定位服务器，在去掉冗余数据的同时提高了定位效率。

图2是本发明定位系统的另一实施例的结构示意图。

如图2所示，与图1中的实施例相比，该实施例的定位系统20还可以包括：

监控服务器21，与多个采集服务器12相连，用于根据系统状况添加或删除采集服务器。例如，随着基站数量的不断增加，当现有的采集服务器集群已经达到使用瓶颈或某台出现故障的采集服务器重新启动恢复正常运行时需要向集群中添加采集服务器；当某台采集服务器出现硬件或软件故障时需要向采集服务器集群中删除或移除采集服务器。

图3是本发明定位系统的又一实施例的结构示意图。

如图3所示，与图2中的实施例相比，该实施例的定位系统30还可以包括：

LDAP服务器31，与监控服务器相连，用于存储所述多个采集服务器的IP地址、MAC地址、以及MAC地址对应的哈希值。

在一个实例中，每个采集服务器可以包括：

哈希值计算单元，用于利用一致性散列算法计算各采集服务器的MAC地址的哈希值和RFID标签的哈希值；

比较单元，与哈希值计算单元相连，用于将RFID标签的哈希值与各采集服务器的MAC地址的哈希值进行比较以确定定位服务器。

具体地，可以采用一致性散列算法集成多个采集服务器，先求出各采集服务器的MAC地址的哈希值，根据计算出的哈希值将各采集服务器配置到0～2³²的圆上，可以将各采集服务器的IP地址、MAC地址、哈希值等信息存储到LDAP服务器中；接下来，还利用一致性散列算法计算接收的RFID标签的哈希值，并将其映射到0～2³²的圆上，从RFID标签的哈希值所映射的位置开始顺时针查找，查找到的第一个大于RFID标签哈希值的哈希值所对应的采集服务器即为定位服务器(即，大于RFID标签的哈希值、且与RFID标签的哈希值最接近的哈希值所对应的采集服务器)，如果超过2³²仍然找不到定位服务器，则将圆上哈希值最小的采集服务器作为定位服务器(即，从圆上0的位置开始顺时针查找，将第一台采集服务器作为定位服务器)，具体如图4所示，其中的“键”表示RFID标签，node1-4表示多个采集服务器，虚线表示如何根据RFID标签的哈希值确定定位服务器。

由于UDP广播不保证信息传递的可靠性，因此，上述实施例中的多个采集服务器中的任一个采集服务器同时处于一个以上的UDP广播频段，以便能够接收到基站发出的信息。采集服务器可以通过LDAP服务器获取其他采集服务器的地址信息并定时与其他采集服务器保持会话服务，以确定其他采集服务器是否正常运行。当采集服务器集群中某台采集服务器挂起时，其参与的运算操作可及时的被其他采集服务器所取代。可以通过监控服务器随时获取到采集服务器的相关信息，可随时关闭或启动任意数量的采集服务器。

图5是本发明定位方法的一个实施例的流程示意图。

如图5所示，该实施例可以包括以下步骤：

S502，每个基站以UDP形式向其广播频段内的各采集服务器广播待定位物体上的RFID标签；

S504，各采集服务器利用一致性散列算法根据从每个基站接收的RFID标签确定定位服务器，并向定位服务器发送用于定位的信息，由于某一RFID标签可以被多台采集服务器所接收，所以在此过程中如果某台采集服务器挂起其他采集服务器还可以继续运算，保证了数据采集的完整性，同时，由于多台采集服务器同时参与运算，所以可以降低每台服务器的负载，增加数据的运算速度；

具体地，可以利用一致性散列算法计算各采集服务器的MAC地址的哈希值和RFID标签的哈希值；将RFID标签的哈希值与各采集服务器的MAC地址的哈希值进行比较以确定定位服务器；

S506，定位服务器根据用于定位的信息确定待定位物体的位置。

其中，用于定位的信息可以包括但不限于基站编号、信号强度以及时间戳。

在一实例中，在向定位服务器发送用于定位的信息之前，各采集服务器根据信号强度对接收的RFID标签进行过滤。举例说明，当RFID标签被基站P1、P2接收到，P1、P2将信息传送到采集服务器T，此时采集服务器T可以采取策略，如P2基站的信号强度非常低则可通过配置过滤器将其信号进行过滤，则采集服务器T在向定位服务器S传送时只传递P1基站的信息，进行过滤的目的是为了过滤掉一些无用信息，使定位速度更快，并降低传递冗余数据的几率，降低数据传输的压力。可选地，也可以不配置过滤器，则对数据不进行过滤直接传输。

在另一实例中，监控服务器可以根据系统状况添加或删除采集服务器。例如，监控服务器首先获取各采集服务器的IP地址；判断监控服务器与各采集服务器的连接是否超时；如果连接超时，则删除相应的采集服务器。

具体地，监控服务器从LDAP服务器上获取采集服务器集群的IP地址列表，监控服务器循环连接列表上IP地址对应的采集服务器，如果访问采集服务器超时，则通知LDAP服务器注销此IP地址，标记此IP地址对应的采集服务器为挂起状态。

以下为向采集服务器集群中添加采集服务器的流程实例：

(1)待添加采集服务器正常启动；

(2)待添加采集服务器初始化集群应用程序接口；

(3)待添加采集服务器计算自身的MAC地址的哈希值，并将此采集服务器相关的IP地址、MAC地址、哈希值等信息存储到LDAP服务器上；

(4)添加完成。

以下为从采集服务器集群中移除采集服务器的流程实例：

正常移除：

(1)待移除采集服务器调用移除程序接口；

(2)待移除采集服务器通知LDAP服务器删除此采集服务器的相关信息；

(3)移除完成。

由硬件、软件故障等导致的非正常移除：

(1)由硬件或软件故障导致的采集服务崩溃；

(2)监控服务器侦测此采集服务器时服务无响应；

(3)监控服务器通知LDAP服务器删除此采集服务器的相关信息；

(4)移除完成。

在再一定位实例中，如图6所示：

(1)待定位物体上的RFID设备发出射频信号；

(2)该射频信号同时被A、B、C三个基站同时接收到；

(3)A、B、C三个基站通过UDP协议向各自所属的广播频段发出广播消息，该广播消息包含RFID标签；

(4)基站A发出的广播消息被采集服务器1、2、4同时接收到，基站B发出广播消息被采集服务器1、3、4同时接收到，基站C发出广播消息被采集服务器3接收到；

(5)采集服务器1接收到基站A、B发出的数据；

(6)采集服务器1根据其接收到的数据信息对接收数据进行过滤；

假设传出的数据为：

	信号强度	基站编号	RFID标签
				基站A发出信息	10	1001	M1
基站B发出信息	8	1002	M1

表1

如根据基站的信号强度过滤掉基站B发出的信息；

(7)采集服务器1计算出基站A发送的RFID标签对应的哈希值，并根据一致性散列算法在LDAP服务器中找到定位服务器的地址，并将用于定位的信息：例如，基站编号、信号强度、时间戳等发送到定位服务器，如采集服务器S；

(8)同理采集服务器2、3、4重复上面(5)～(7)的操作步骤；

(9)采集服务器S接收采集服务器1、2、3、4传递过来的信息，并根据各服务器传递的时间戳信息、信号强度、基站编号等信息最终计算出待定位物体所属的基站位置信息，并将该信息存储在数据库中。

设采集服务器传出的数据为：

	信号强度	基站编号
			采集服务器1发出信息	10	1001
采集服务器2发出信息	10	1001
			采集服务器3发出信息	8	1002
采集服务器4发出信息	10	1001

表2

如算法根据基站的信号强度将待定位物体定位到基站A所在位置。

本发明的上述实施例降低了系统互连难度、减轻了网络传输和频繁访问各应用系统服务器的压力、提高了数据采集的效率、保证了信息集成系统的可靠性。此外，由于使用了UDP协议后基站采集到的数据信息可以直接上传到采集服务器上，无需进行缓存和轮询，当发生瓶颈效应时可以通过随时插入采集服务器的方式解决。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种定位方法，其特征在于，包括：

每个基站以UDP形式向其广播频段内的各采集服务器广播待定位物体上的RFID标签；

所述各采集服务器利用一致性散列算法根据从每个基站接收的RFID标签确定定位服务器，并向所述定位服务器发送用于定位的信息；

所述定位服务器根据所述用于定位的信息确定所述待定位物体的位置；

其中，所述各采集服务器利用一致性散列算法根据从每个基站接收的RFID标签确定定位服务器的步骤包括：

利用一致性散列算法计算各采集服务器的MAC地址的哈希值和RFID标签的哈希值；

将所述RFID标签的哈希值与所述各采集服务器的MAC地址的哈希值进行比较以确定所述定位服务器。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述用于定位的信息包括基站编号、信号强度以及时间戳。

3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

在向所述定位服务器发送用于定位的信息之前，所述各采集服务器根据信号强度对接收的RFID标签进行过滤。

4.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

监控服务器根据系统状况添加或删除采集服务器。

5.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述各采集服务器中的任一个同时处于一个以上的UDP广播频段。

6.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述监控服务器根据系统状况删除采集服务器的步骤包括：

获取所述各采集服务器的IP地址；

判断所述监控服务器与所述各采集服务器的连接是否超时；

如果连接超时，则删除相应的采集服务器。

7.一种定位系统，其特征在于，包括：

多个基站，用于以UDP形式向其广播频段内的各采集服务器广播待定位物体上的RFID标签；

多个采集服务器，与所述多个基站相连，用于利用一致性散列算法根据接收的RFID标签确定定位服务器，并向所述定位服务器发送用于定位的信息；

定位服务器，与所述多个采集服务器相连，用于根据所述用于定位的信息确定所述待定位物体的位置；

其中，每个采集服务器包括：

比较单元，与所述哈希值计算单元相连，用于将所述RFID标签的哈希值与所述各采集服务器的MAC地址的哈希值进行比较以确定所述定位服务器。

8.根据权利要求7所述的定位系统，其特征在于，所述用于定位的信息包括基站编号、信号强度以及时间戳。

9.根据权利要求7所述的定位系统，其特征在于，所述多个采集服务器还用于根据信号强度对接收的RFID标签进行过滤。

10.根据权利要求7所述的定位系统，其特征在于，所述系统还包括监控服务器，与所述多个采集服务器相连，用于根据系统状况添加或删除采集服务器。

11.根据权利要求7所述的定位系统，其特征在于，所述多个采集服务器中的任一个同时处于一个以上的UDP广播频段。

12.根据权利要求10所述的定位系统，其特征在于，所述系统还包括LDAP服务器，与所述监控服务器相连，用于存储所述多个采集服务器的IP地址、MAC地址、以及MAC地址对应的哈希值。