CN104898147A - 一种自助式追踪器 - Google Patents

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何卫华
冼国森
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Abstract

本发明涉及一种自助式追踪器，所述追踪器与控制平台进行通讯，包括初定位模块、通讯模块、惯性定位模块、报警模块和控制模块。所述追踪器通过GPS定位结合蜂窝定位进行初始位置定位，在后续定位过程中采用惯性定位方式，通过上述三种方式的有机结合，解决了单一定位技术使用时的对环境要求过于严苛的技术问题，而在后续定位过程中，惯性定位可以实现完全的自主定位，不再需要GPS或这蜂窝数据，这有利于提升追踪器的自动性，本发明能够将对GPS信号、蜂窝数据的依赖性降低，从而相应的，降低系统工作的环境要求，提升系统的鲁棒性。

Description

一种自助式追踪器
技术领域
本发明涉及定位领域，具体涉及一种自助式追踪器。
背景技术
追踪器是一种跟踪定位仪，可用于人、车辆、贵重货物、宠物的定位监控。具有体积小巧、外观时尚、耐用、定位精度高等特点。追踪器通常是完全依赖于GPS卫星定位系统，自动获取GPS信息和其他数据信息，从而实现实时跟踪，轨迹回放等功能。
GPS系统的基本定位原理是：卫星不间断发送星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出GPS接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。按定位方式，GPS定位分为单点定位和差分定位，但是不论哪一种定位方式都受到GPS接收地点卫星状态的影响，即在室内或卫星信号无法覆盖的地方效果很差，而且如果所在位置上空没有3颗以上的卫星，那么系统就无法从冷启动状态进行定位。
除GPS定位外，还有蜂窝定位，在蜂窝网无线定位系统中，对目标位置的定位是通过检测目标位置和蜂窝网内多个蜂窝区的无线基站收发信机之间传播信号之间的特征参数来估计目标位置的，包括利用到达时间的差(TDOA)，到达时间(TOA)和到达角度(AOA)三种方式。这种基于网络的定位方案是依靠移动通信网络，对利用地面信号采用AOA或TDOA分析处理为移动设备进行三角定位，这种方案的缺陷是在蜂窝基站几何条件或覆盖条件差的地区，定位效果也不理想。
因此，为了提升定位效果，有必要将GPS定位和蜂窝定位结合起来，扬长避短，从而提升定位效果。
航推定位是一种完全自助式的惯性定位方法，其原理主要是利用航向传感器和距离传感器实时检测目标的航向角和位移，从而推算出移动目标的位置信息，具有短时间定位精度高、自主性强等特点，而将GPS、蜂窝的非惯性定位技术和惯性定位技术结合起来，就可以构成自助式的定位系统，将对GPS、蜂窝的依赖性降低，从而相应的，降低系统工作的环境要求，提升系统的鲁棒性。
发明内容
为了克服传统GPS技术和蜂窝技术的缺点，本发明提供了一种自助式追踪器，所述追踪器通过GPS定位结合蜂窝定位进行初始位置定位，在后续定位过程中采用惯性定位方式，通过上述三种方式的有机结合，解决了单一定位技术使用时的对环境要求过于严苛的技术问题，而在后续定位过程中，惯性定位可以实现完全的自主定位，不再需要GPS或这蜂窝数据，这有利于提升追踪器的自动性，本发明能够将对GPS信号、蜂窝数据的依赖性降低，从而相应的，降低系统工作的环境要求，提升系统的鲁棒性。
本发明是以如下技术方案实现的，一种自助式追踪器，所述追踪器与控制平台进行通讯，包括初定位模块、通讯模块、惯性定位模块、报警模块和控制模块，
所述初定位模块用于提供所述自助式追踪器的初始定位数据，从而获取追踪器的初始位置，所述初定位模块包括GPS数据获取模块、定位数据计算模块和蜂窝数据获取模块，所述初定位模块是同时从GPS卫星和蜂窝网络收集位置数据的，然后组合这些数据生成精确的三维定位数据；
所述惯性定位模块用于在获取所述初始定位数据后，通过实时获取所述追踪器的运动信息，从而计算出所述追踪器的实时位置，所述惯性定位模块包括数字罗盘、加速度计和陀螺仪，所述数字罗盘用于测量所述追踪器运动过程中的方向角，所述加速度计用于测量所述追踪器运动过程中的加速度，所述陀螺仪用于测量运动过程中的角速度，所述惯性定位模块综合所述方向角、加速度和角速度计算出所述追踪器的位移变量，从而在已知初始定位数据的情况下，计算出实时位置数据，
所述通讯模块用于与所述控制平台进行通讯，并将所述实时位置数据传输至所述控制平台，
所述报警模块监控所述追踪器的运行状态，若运行状态出现异常，则通过所述通讯模块想所述控制平台发送报警信号，
所述控制模块接收所述控制平台的控制命令，对所述追踪器进行控制。
优选的，所述初定位模块在GPS数据和蜂窝数据都不够充分，从而无法单独完成定位的情形下，会组合这两种信息源，只利用一颗GPS卫星和一个蜂窝站点的数据就可以完成定位。
优选的，所述报警模块所监控的运行状态包括所述初定位模块是否正常定位和所述惯性定位模块是否正常输出实时位置数据。
优选的，所述报警信号包括所述初定位模块异常和所述惯性定位模块异常两种信号。
优选的，所述控制命令包括重置初定位模块、充值惯性定位模块、追踪器重置、追踪器开启和追踪器关闭。
优选的，所述通信模块使用蓝牙、wifi或gprs。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种自助式追踪器，所述追踪器通过GPS定位结合蜂窝定位进行初始位置定位，在后续定位过程中采用惯性定位方式，通过上述三种方式的有机结合，解决了单一定位技术使用时的对环境要求过于严苛的技术问题，而在后续定位过程中，惯性定位可以实现完全的自主定位，不再需要GPS或这蜂窝数据，这有利于提升追踪器的自动性，本发明能够将对GPS信号、蜂窝数据的依赖性降低，从而相应的，降低系统工作的环境要求，提升系统的鲁棒性。
附图说明
图1是一种自助式追踪器结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
在一个实施例中，如图1所示，一种自助式追踪器，所述追踪器与控制平台进行通讯，包括初定位模块、通讯模块、惯性定位模块、报警模块和控制模块，
所述初定位模块用于提供所述自助式追踪器的初始定位数据，从而获取追踪器的初始位置，所述初定位模块包括GPS数据获取模块、定位数据计算模块和蜂窝数据获取模块，所述初定位模块是同时从GPS卫星和蜂窝网络收集位置数据的，然后组合这些数据生成精确的三维定位数据；
所述惯性定位模块用于在获取所述初始定位数据后，通过实时获取所述追踪器的运动信息，从而计算出所述追踪器的实时位置，所述惯性定位模块包括数字罗盘、加速度计和陀螺仪，所述数字罗盘用于测量所述追踪器运动过程中的方向角，所述加速度计用于测量所述追踪器运动过程中的加速度，所述陀螺仪用于测量运动过程中的角速度，所述惯性定位模块综合所述方向角、加速度和角速度计算出所述追踪器的位移变量，从而在已知初始定位数据的情况下，计算出实时位置，
所述通讯模块用于与所述控制平台进行通讯，并将所述实时位置信息传输至所述控制平台，
所述报警模块监控所述追踪器的运行状态，若运行状态出现异常，则通过所述通讯模块想所述控制平台发送报警信号，
所述控制模块接收所述控制平台的控制命令，对所述追踪器进行控制。
优选的，所述初定位模块在GPS数据和蜂窝数据都不够充分，从而无法单独完成定位的情形下，会组合这两种信息源，只利用一颗GPS卫星和一个蜂窝站点的数据就可以完成定位。
优选的，所述报警模块所监控的运行状态包括所述初定位模块是否正常定位和所述惯性定位模块是否正常输出实时位置数据。
优选的，所述报警信号包括所述初定位模块异常和所述惯性定位模块异常两种信号。
优选的，所述控制命令包括重置初定位模块、充值惯性定位模块、追踪器重置、追踪器开启和追踪器关闭。
优选的，所述通信模块使用蓝牙、wifi或gprs。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种自助式追踪器，所述追踪器与控制平台进行通讯，其特征在于，包括初定位模块、通讯模块、惯性定位模块、报警模块和控制模块，
所述初定位模块用于提供所述自助式追踪器的初始定位数据，从而获取追踪器的初始位置，所述初定位模块包括GPS数据获取模块、定位数据计算模块和蜂窝数据获取模块，所述初定位模块是同时从GPS卫星和蜂窝网络收集位置数据的，然后组合这些数据生成精确的三维定位数据；
所述惯性定位模块用于在获取所述初始定位数据后，通过实时获取所述追踪器的运动信息，从而计算出所述追踪器的实时位置，所述惯性定位模块包括数字罗盘、加速度计和陀螺仪，所述数字罗盘用于测量所述追踪器运动过程中的方向角，所述加速度计用于测量所述追踪器运动过程中的加速度，所述陀螺仪用于测量运动过程中的角速度，所述惯性定位模块综合所述方向角、加速度和角速度计算出所述追踪器的位移变量，从而在已知初始定位数据的情况下，计算出实时位置数据，
所述通讯模块用于与所述控制平台进行通讯，并将所述实时位置数据传输至所述控制平台，
所述报警模块监控所述追踪器的运行状态，若运行状态出现异常，则通过所述通讯模块想所述控制平台发送报警信号，
所述控制模块接收所述控制平台的控制命令，对所述追踪器进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种自助式追踪器，其特征在于，所述初定位模块在GPS数据和蜂窝数据都不够充分，从而无法单独完成定位的情形下，会组合这两种信息源，只利用一颗GPS卫星和一个蜂窝站点的数据就可以完成定位。
3.根据权利要求1或2所述的一种自助式追踪器，其特征在于，所述报警模块所监控的运行状态包括所述初定位模块是否正常定位和所述惯性定位模块是否正常输出实时位置数据。
4.根据权利要求3所述的一种自助式追踪器，其特征在于，所述报警信号包括所述初定位模块异常和所述惯性定位模块异常两种信号。
5.根据权利要求4所述的一种自助式追踪器，其特征在于，所述控制命令包括重置初定位模块、充值惯性定位模块、追踪器重置、追踪器开启和追踪器关闭。
6.根据权利要求5所述的一种自助式追踪器，其特征在于，所述通信模块使用蓝牙、wifi或gprs。
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