CN106658420A - 基于环境感知的定位终端设计 - Google Patents

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肖登坤
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Beijing Jin Kun Kechuang Technology Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices
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Abstract

本发明提供了一种环境感知的定位终端设计。其特征在于，该定位终端通过自身所配置的传感器或所接收的指令能够感知所处的环境特性，这些特性包括噪音的大小、温度的高低、室内还是室外、人群的稀疏等等；其特征还在于，该终端根据所处的环境，能够决策出哪些器件处于工作状态、哪些器件处于非工作状态；其特征还在于，该终端根据所处的环境，变换上行信号的发射频率、发射间隔、发射功率、发射数据包的大小等等；其特征还在于，该终端能够最大可能的节能和提高定位精度等等。

Description

基于环境感知的定位终端设计
技术领域
本发明直接应用在室内外定位与导航技术领域。
背景技术
目前出现的主要几种技术包括：WiFi，Zigbee，Bluetooth，RFID，UWB。应该说每种技术都有各自的应用范围和优缺点，没有一种技术能适合所有的场景。很多情况下，在一个应用场合，需要不同的定位技术相互配合。比如在视距(LOS)非常好的环境中，利用UWB技术；而在非视距(NLOS)环境中，可以应用WiFi技术。目前的室内定位系统都是各自开发的，不能组成融合的网络，因为定位基站相互之间没有统一定义的接口，在混合组网方面比较困难。而室内定位终端都是基于某一种模式的，在其它模式下无法使用。比如，基于UWB模式的室内定位终端，在WIFI环境下就无法使用。同样，基于RFID模式的室内定位终端，在蓝牙模式下也无法使用。室外定位也是如此，或者基于GPS，或者基北斗。目前的室内定位中端在室外不起作用，同样室外定位中端在室内也不能进行定位。所以，一个适合于多环境的室内外一体的终端在客观上是需要的。
上面所提到的几种室内定位终端都是单模，不能适合复杂室内的环境。也不能兼顾室外定位和室内定位两种完全不同的场景。而本发明恰恰能弥补这些缺点和不足。利用本发明所描述的环境感知智能定位终端，能够感知终端所处的环境。根据不同的环境应用某种或某几种传感器进行测量、判决、发射和接收。这样，一方面可以节约定位终端的电能，另一方面可以提高定位精度。
发明内容
本发明设计了一种环境感知的智能定位终端，其特征在于：该定位终端通过自身所配置的传感器或所接收的指令能够感知所处的环境特性，这些特性包括噪音的大小、温度的高低、室内还是室外、人群的稀疏等等；其特征还在于，该终端根据所处的环境，能够决策出哪些器件处于工作状态、哪些器件处于非工作状态；其特征还在于，该终端根据所处的环境，变换上行信号的发射频率、发射间隔、发射功率、发射数据包的大小等等；其特征还在于，该终端能够最大可能的节能和提高定位精度等等。
本发明的内容包括以下三个部分：
一、环境感知智能定位终端结构
该结构包括传感器测量模块，该模块包括温湿度传感器、测距传感器、气压传感器、 测量姿态类传感器、测量电磁波类传感器、地磁类传感器、测速传感器、测向传感器、测高传感器、定时类传感器、摄像机等等。这些传感器用来测量所处环境的参数。
该结构包括环境判别模块，根据传感器测量模块提供的测量参数，该终端判别所处的环境。
该结构包括决策模块，该模块根据环境判别模块的输出，来决定继续使用哪些传感器来做测量，决定采用最恰当的定位技术，或者室内定位技术、或者室外定位技术，决定哪些参数应该调整，等等。
该结构包括定位模式选择模块，该模块确定是选择室内定位模式还是选择室外定位模式。
该结构包括定位模式切换模块，该模块负责不同环境定位算法的无缝切换。
该结构包括参数调整配置模块，该模块根据决策模块来调整相关的参数，包括发射间隔、发射频率、发送包的数据量、发射功率等等。
该结构包括传输模块：传输模式包括，WIFI/2G/GPRS/3G/4G/5G/NG，低频，比如433Mhz，315MHz，等等。
该结构包括告警模块，包括紧急告警、靠近危险区告警、高空坠落告警、砸倒告警、落水告警。
该结构包括显示模块：显示形式包括声音、灯光、震动。
该结构包括电源及外设接口模块；包括USB接口、网口、各类插卡接口等。
二、环境感知智能定位终端环境判别模块
该模块可以判断该终端目前所处于的环境是属于室内环境、室外环境
该模块还可以判断该终端当前所属室内环境的具体种类，包括隧道环境、地铁环境、地下停车场环境、办公楼室内环境等等。
该模块还可以判断该终端当前所属室内环境的具体种类，包括密集城区、郊区、农村、水面环境等等。
三、环境感知智能定位终端决策模块
该决策模块根据环境感知模块所确定的实际环境，决策出使用何种定位方式、决策出采用何种导频信号发送和接收方式，等等。
如果该决策模块根据环境感知模块所确定的与实际环境相匹配的定位模式为室内定位模式，则关闭掉与该模式无关的传感器，比如和GPS、北斗等相关单元；只保留和室内定位相关的单元，比如WIFI、蓝牙、ZigBee等等。否则，只开启室外定位模式，如GPS和北斗等等。
该决策模块决定采用何种导频信号发送和接收方式，包括发送及接收的载波频率、发送或接受的周期、发送及接收的功率、发送及接收的包的数量，等等。
该决策模块决定采用何种信号传输方式，如在室外要选择2G、3G、4G等方式。如在室内则选择WIFI、433、315等方式。
四、环境感知智能定位终端参数调整配置模块
该模块根据决策模块的输出来配置传感器相关参数，来配置发射端相关参数和接收端相关参数。
该模块所配置的传感器参数包括测量周期、测量窗口尺寸等。
该模块所配置的发射机参数包括发射频率、发射周期、发射功率、发送数据包的大小等等。
该模块所配置的接收机参数包括接收频率、周期和接收窗口尺寸等等。
五、环境感知智能定位终端定位模式选择模块
如果选定的是室内定位模式，就在UWB/WIFI/RFID/Zigbee/Bluetooth中选择一种或几种的组合进行定位。
如果选定的是室外定位模式，就在GPS，Beidou，GPS+Beidou中选择一种或几种的组合进行定位。
六、环境感知智能定位终端定位模式无缝切换模块
该模块根据环境的变化和决策模块的输出，选择不同的定位模式。
选择模式的标准是根据某类特征信号的变化是否达到所设计的门限值来进行。
门限值的设置要留一定的余量，而且这个模式切换是无缝的。
附图说明
图1是环境感知智能定位终端功能结构图
图2是环境感知智能定位终端环境判别模块工作原理图
图3是环境感知智能定位终端决策模块工作原理图
图4是环境感知智能定位终端参数调整配置模块工作原理图
图5是环境感知智能定位终端定位模式选择模块工作原理图
图6是环境感知智能定位终端定位模式无缝切换模块图
具体实施方式
实施例1：UWB+WIFI模式
实施例2：WIFI模式
实施例3：WIFI+Bluetooth模式
实施例4：WIFI+Zigbee模式
实施例5：WIFI+RFID模式
实施例6：WIFI+RFID+UWB模式
实施例7：WIFI+RFID+UWB模式
实施例8：WIFI+RFID+UWB+Bluetooth模式
实施例9：北斗模式
实施例10：GPS模式
实施例11：北斗+GPS模式

Claims (7)

1.一种环境感知的智能定位终端，其特征在于：
该智能定位终端能感知当前所处的环境，能根据当前所处的环境来选择测量传感器工作模式、来选择定位模式、来选择信号发送模式、来调整和配置发射机和接收机相关参数、来选择定位切换模式。
2.如权利要求1所述的该智能定位终端能感知当前所处的环境，它依据自身所配置的温湿度传感器、测距传感器、测速传感器、测高传感器、测姿态传感器、WIFI/ZigBee/RFID/蓝牙/2G/3G/4G/5G信号测量传感器、地磁传感器、噪音传感器等等，来对周围的环境进行测量和感知。依据这些测量量来决定所处的环境是室内环境或者室外环境。
3.如权利要求1所述的能根据当前所处的环境来选择测量传感器工作模式，如果判别所处的环境属于室内环境，则把和室外环境相关的传感器进行关闭或使其进入休眠状态，只让和室内环境相关的传感器来进行工作。反之亦反。
4.如权利要求1所述根据当前所处的环境来选择择定位模式，这些定位模式包括具体的一种室内定位模式或几种室内定位模式组合、或一种室外定位模式或几种室外定位模式组合。
5.如权利要求1所述根据当前所处的环境来选择发送信号模式，指的是如果该终端目前所处的位置是在室外，则发送信号的模式应该是2G/3G/4G/5G/NG中的一种；如果该终端目前所处的位置是在室内，而且没有运行商信号(如隧道、防空洞、涵洞等)，则发送信号的模式可能是WIFI、433、ZigBee等等。
6.如权利要求1所述的据当前所处的环境能调整和配置发射机和接收机相关参数，这些参数包括发射频率、发射功率、发送速率和发射数据包的尺寸等。同样，所配置和调整的接收机的参数包括接收频率和接收机窗口尺寸等。
7.如权利要求1所述的据当前所处的环境来决定定位切换模式，包括从室内定位模式切换成室外定位模式；或者，从室外定位模式切换成室内定位模式。
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