CN106896341A - 定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种定位系统，包括标签设备、定位基站和地标基站；所述地标基站设置在定位区域的设定位置处，所述标签设备设置定位目标上；所述标签设备用于在所述地标基站的覆盖范围内移动，接收所述地标基站发送的低频信号，从所接收的低频信号中读取所述低频信号携带的第一发包间隔参数，根据所述第一发包间隔参数向所述定位基站发送定位数据包；所述地标基站用于根据预先设置的第一发包间隔参数生成低频信号，将所述低频信号发送至所述标签设备；所述定位基站用于获取所述定位数据包到达定位基站的到达时间，将所述到达时间上报至服务端进行定位目标的定位，使相应定位系统在保证定位精度的基础上，具有较小的功耗。

Description

定位系统
技术领域
本发明涉及定位技术领域，特别是涉及一种定位系统。
背景技术
TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)定位是利用时间差进行定位的技术。通过测量信号到达定位基站(如TDOA基站)的时间，可以确定信号源至相应定位基站的距离。通过获取信号达到各个定位基站的时间差，可以作出以定位基站为焦点，距离差为长轴的双曲线，通过曲线焦点对信号源进行定位。
在通过TDOA算法对定位目标进行相应定位的过程中，设置在定位目标处的标签设备需要以固定的时间间隔向定位基站发射定位数据包。在标签设备在某单元区域以较小的时间间隔向定位基站发送定位数据包，保证对经过单元区域的定位目标的定位精度时，需要标签设备在包括上述单元区域的整个定位区域均以较小时间间隔发送定位数据包，导致定位系统的功耗大。
发明内容
基于此，有必要针对传统方案导致定位系统功耗大的技术问题，提供一种定位系统。
一种定位系统，包括标签设备、定位基站和地标基站；
所述地标基站设置在定位区域的设定位置处，所述标签设备设置定位目标上；
所述标签设备用于在所述地标基站的覆盖范围内移动，接收所述地标基站发送的低频信号，从所接收的低频信号中读取所述低频信号携带的第一发包间隔参数，根据所述第一发包间隔参数向所述定位基站发送定位数据包；
所述地标基站用于根据预先设置的第一发包间隔参数生成低频信号，将所述低频信号发送至所述标签设备；
所述定位基站用于获取所述定位数据包到达定位基站的到达时间，将所述到达时间上报至服务端进行定位目标的定位。
上述定位系统，将地标基站设置在定位区域的设定位置处，标签设备设置在定位目标上；使标签设备在地标基站的覆盖范围内移动的过程中，可以接收所述地标基站发送的低频信号，从上述低频信号中读取地标基站所在区域对应的第一发包间隔参数，根据上述第一发包间隔参数发送定位数据包，在保证地标基站所在区域定位数据包发射间隔(保证在该区域对定位目标的定位精度)的基础上，可以使标签设备仅在相应单元区域(地标基站的覆盖范围内)通过所需间隔发送定位信号，无需在整个定位区域保持定位信号的发送频率一致，可以降低标签设备在整个定位区域发送定位信号的功耗，从而降低定位系统对定位目标进行定位的功耗。
附图说明
图1为一个实施例的定位系统结构示意图；
图2为一个实施例的定位系统结构示意图；
图3为一个实施例的定位系统结构示意图；
图4为一个实施例的地标基站结构示意图；
图5为一个实施例的地标基站结构示意图；
图6为一个实施例的定位区域示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的定位系统的具体实施方式进行详细阐述。
参考图1，图1所示为一个实施例的定位系统结构示意图，包括标签设备11、定位基站12和地标基站40；
所述地标基站40设置在定位区域的设定位置处，所述标签设备11设置定位目标上；
所述标签设备11用于在所述地标基站40的覆盖范围内移动，接收所述地标基站40发送的低频信号，从所接收的低频信号中读取所述低频信号携带的第一发包间隔参数，根据所述第一发包间隔参数向所述定位基站12发送定位数据包；
所述地标基站40用于根据预先设置的第一发包间隔参数生成低频信号，将所述低频信号发送至所述标签设备11；
所述定位基站12用于获取所述定位数据包到达定位基站12的到达时间，将所述到达时间上报至服务端30进行定位目标的定位。
上述定位区域可以为某办公区或者某栋楼等需要在该区域监测定位目标具体位置的区域。地标基站40可以设置在定位区域中定位目标停留概率较小的单元区域的中心位置处，比如门禁区域或者走廊等；在上述定位目标停留概率较小的单元区域，定位目标通常不会滞留，因而定位目标在该区域的位置是变化的，此时标签设备11需要以较小的时间间隔向定位基站12发送定位数据包，使服务端30可以通过定位基站12及时监测标签设备11(定位目标)的各个位置，保证对定位目标定位的精度。在上述定位目标停留概率较小的单元区域之外的定位区域(比如休息区、办公区等)，定位目标在某个位置不动的概率较大，即定位目标可能需要进行较长时间的停留，此时标签设备11可以以较大的时间间隔向定位基站12发送定位数据包，以减小标签设备11发送定位数据包产生的功耗。
上述设定位置可以分别根据定位区域的具体特征进行确定，比如将设定位置确定为定位目标停留概率较小的单元区域的中心位置等；地标基站的覆盖范围可以根据地标基站的具体配置参数确定。在实际应用中，地标基站的覆盖范围通常为定位目标停留概率较小的单元区域。
上述定位目标可以包括工作人员、移动物体或者其他用户等定位区域中需要进行定位的目标。上述标签设备11可以通过穿戴等方式设置定位目标上。
上述第一发包间隔参数包括标签设备11在相应地标基站所在区域发送定位数据包的时间间隔，即任意两次相邻发送定位数据包之间的时间间隔。上述第一发包间隔参数可以根据地标基站所在区域的特征，预先在相应的地标基站40进行配置，比如将上述第一发包间隔设置为1s(秒)或者2s等值。上述定位数据包可以为2.4GHz(吉赫兹)脉冲信号。上述低频信号可以为125KHz(千赫兹)信号等绕射能力强的发射信号。
本实施例提供的定位系统，将地标基站40设置在定位区域的设定位置处，标签设备11设置在定位目标上；使标签设备11在地标基站40的覆盖范围内移动的过程中，可以接收所述地标基站40发送的低频信号，从上述低频信号中读取地标基站40所在区域对应的第一发包间隔参数，根据上述第一发包间隔参数发送定位数据包，在保证地标基站所在区域定位数据包发射间隔(保证在该区域对定位目标的定位精度)的基础上，可以使标签设备11仅在相应单元区域(地标基站的覆盖范围内)通过所需间隔发送定位信号，无需在整个定位区域保持定位信号的发送频率一致，可以降低标签设备11在整个定位区域发送定位信号的功耗，从而降低定位系统对定位目标进行定位的功耗。
在一个实施例中，上述标签设备移动至所述地标基站的覆盖范围内时，所述地标基站向所述标签设备发送携带所述地标基站所在区域对应的第一发包间隔参数的低频信号。
上述标签设备移动至所述地标基站的覆盖范围内时，定位目标在该区域的位置是变化的，此时，地标基站可以根据预先设置的第一发包间隔参数生成低频信号，使上述低频信号携带上述第一发包间隔参数，将上述低频信号发送至标签设备，以便标签设备可以根据第一发包间隔参数对应的时间间隔发送定位数据包，以保证对定位目标进行相应定位的精度。
本实施例中，地标基站可以根据所在区域的特征信息配置地标基站的低频信号发射接口的功率，以确定上述低频信号的发射距离，使标签设备移动至所述地标基站的覆盖范围内时，可以接收到地标基站所发射的低频信号。
在一个实施例中，上述标签设备位于所述地标基站的覆盖范围外时，读取本地预先配置的第二发包间隔参数，根据所述第二发包间隔参数向所述定位基站发送定位数据包。
上述第二发包间隔参数可以预先设置在标签设备中，通常设置为一个较大的时间间隔参数，比如设置为30s等。
本实施例中，地标基站的覆盖范围外为定位目标停留概率较大的定位区域(比如休息区、办公区等)，定位目标可能需要在该区域进行较长时间的停留，此时，标签设备可以根据第二发包间隔参数对应的较大时间间隔向定位基站发送定位数据包，减小标签设备发送定位数据包产生的功耗。
参考图2所示，在一个实施例中，上述定位系统，还可以包括设置在服务端的定位服务器31，所述定位服务器31分别连接所述定位基站12和地标基站40；
所述定位服务器31用于接收所述定位基站12上报的到达时间，根据所述到达时间计算到达时间差，根据所述到达时间差确定定位目标的位置。
如图3所示，上述定位服务器31可以通过网络交换设备32分别连接所述定位基站12和地标基站40，以便定位服务器31可以较为稳定与定位基站12和地标基站40进行相应的通信连接。
作为一个实施例，定位基站12和地标基站40可以在相应定位区域的定位工作初始化时，分别登录服务端的定位服务器31，以保证定位基站12和地标基站40两者分别与定位服务器31之间的通信连接。在上述服务端31分别与定位基站12、地标基站40建立通信连接后，定位服务器31可以根据地标基站40所在地标区域的特征配置所述地标区域对应的第一发包间隔参数，定位服务器31还可以根据定位区域的特征，通过定位基站12配置标签设备携带的第二发包间隔参数。通常情况下，所述第二发包间隔参数对应的时间间隔较大，所述第一发包间隔参数对应的时间间隔较小。
作为一个实施例，上述定位服务器可以用于识别所述地标基站所在的地标区域，获取所述地标区域与所述第一发包间隔参数之间的对应关系，并保存所述对应关系。
本实施例可以保存地标区域与相应第一发包间隔参数之间的对应关系，便于相关工作人员对上述地标区域对应的第一发包间隔参数进行相应的查找或者更新等操作，可以进一步保证所确定的第一发包间隔参数的准确性，从而保证了在上述地标区域针对定位目标进行定位的精度。
作为一个实施例，上述定位服务器设置设定区域的第三发包间隔参数，获取与所述设定区域所在的地标区域，得到目标区域，将所述目标区域对应的第一发包间隔参数更改为第三发包间隔参数，将所述第三发包间隔参数发送至目标区域对应的地标基站；所述地标基站接收定位服务器发送的第三发包间隔参数，将预先设置的第一发包间隔参数更改为第三发包间隔参数。
上述设定区域为地标基站所在地标区域内的全部区域或者部分区域，定位服务器可以对设定区域的目标流动特征进行相应记录，以便根据设定区域的定位目标流动特征设置第三发包间隔参数，比如设定区域在某时间段定位目标流动量变大，流动速度变快，此时定位服务器可以将设定区域对应的发包间隔设置得更小，即设置发包间隔比第一发包间隔参数小的第三发包间隔参数。定位服务器也可以根据相关用户输入的时间间隔参数设置第三发包间隔参数，比如，若用户发现设定区域的定位目标流动量变小，定位目标的移动速度变小，此时，可以向定位服务器输入一个发包间隔较大的时间间隔参数，使定位服务器根据用户输入的时间间隔参数设置包间隔比第一发包间隔参数大的第三发包间隔参数，以降低标签设备在设定区域发送定位数据包的功耗。
本实施例可以根据设定区域的定位目标流动特征设置第三发包间隔参数，利用上述第三发包间隔参数对地标基站阈值的第一发包间隔参数进行更新，在保证定位精度的基础上可以进一步降低相应定位系统的功耗。
在一个实施例中，上述地标基站可以包括地标天线，所述地标基站通过地标天线向所述标签设备发送低频信号。上述地标天线可以安装在定位区域的设定位置处，地标基站可以通过上述地标天线向地标基站的覆盖范围内的标签设备发射低频信号。
作为一个实施例，参考图4所示，所述地标基站可以包括主控模块41、FSK(Frequency-shift keying，频移键控)模块接口42和CSS(Chirp Spread Spectrum，线性调制信号)模块接口43；
所述主控模块41分别连接所述FSK模块接口42和CSS模块接口43；
所述FSK模块接口42通过馈线连接地标天线44；所述CSS模块接口43用于接收服务端发送的发包间隔参数配置信息(如包括第一发包间隔参数或者第三发包间隔参数的配置信息等等)，并将所述包间隔参数配置信息发送至所述主控模块；所述主控模块用于根据所述包间隔参数配置信息配置本地的发包间隔参数(比如在初始化过程中配置本地的第一发包间隔参数，或者在接收到第三发包间隔参数时，将第一发包间隔参数更改为第三发包间隔参数)；上述CSS模块接口43还可以用于接收其他外部设备发送的无线数据。
参考图5所示，作为一个实施例，上述地标基站可以采用12V(伏特)的POE(PowerOver Ethernet，有源以太网)电源供电，还可以采用外接电源供电方式(如外接交流电源或者相适配的直流电源)。上述主控模块41可以采用LM3S6938芯片。上述地标基站还可以根据实际应用需求设置其他接口，如Zigbee模块接口、RS485接口、RJ45以太网接口和/或WiFi模块接口等，其中主控模块41分别与地标基站的各个接口连接，其连接示意图可以参考图5所示。其中，WiFi模块接口用于在定位场景中增加WiFi信号覆盖。通常情况下，地标基站的CSS模块和WiFi模块不会同使用，因而地标基站的CSS模块和WiFi模块可以共用一个接口。
作为一个实施例，上述主控模块还用于配置所述FSK模块接口的接口功率；其中，所述接口功率用于确定地标天线发射低频信号的发射距离。
本实施例中，地标基站的主控模块可以根据相应地标基站所在的地标区域特征配置所述FSK模块接口的接口功率，即配置相应地标天线发射相应低频信号的功率，以使标签设备移动至地标基站的覆盖范围内时，可以接收到地标基站发射的低频信号。
在一个实施例中，上述地标天线可以为125KHz(千赫兹)天线，所述地标基站通过所述地标天线向所述标签设备发射125KHz低频信号。
本实施例，地标基站可以通过基于125KHz低频信号的地标天线发射125KHz低频信号，其发射的125KHz低频信号具有较长的波长，绕射能力强，使地标基站发送相应低频信号过程中，可以尽可能降低外界因素对上述低频信号产生的干扰。此外，上述125KHz天线的部署具有成本低、部署简单的特点，在原有的TDOA定位工程基础上只需在相应地标区域上部署125K天线就可以在定位目标停留概率小的地标区域上实现对定位目标的准确定位。
相应的，标签设备上可以设置125KHz低频信号的接收芯片，使标签设备具有125K低频信号的接收功能，在接收到上述125KHz低频信号后，可以调制解调出信号中所携带的第一发包间隔参数。
在一个实施例中，定位区域可以包括图6所示的第一区域和第二区域，上述第一区域为出入门所在的区域，第二区域为办公区域，用户(定位目标)在上述第二区域需要长时间待在相应办公座位上，而通常会快速经过第一区域，此时可以在第一区域的中心位置处设置地标基站，将地标基站的第一发包间隔参数设置为1s，使用户携带的标签设备经过第一区域时，便可以接收地标基站发送的第一发包间隔参数，根据上述第一发包间隔参数发送定位数据包(每隔1秒发送一次定位数据包)。标签设备上可以将第二发包间隔参数设置为30s，使用户在第二区域(坐在办公座位上)时，每隔30s发送一次定位数据包，降低发送定位数据包的功耗。
在一个实施例中，上述定位区域可以包括多个定位目标停留概率较小的地标区域，可以在上述各个地标区域分别安装地标基站，定位服务器可以别根据各个地标区域的特征分别配置相应地标区域对应的第一发包间隔参数，在标签设备移动至任意一个地标区域时，该地标区域对应的地标基站可以向标签设备发送携带相应第一发包间隔参数的低频信号，使标签设备在该地标区域可以按照其接收的低频信号携带的第一发包间隔参数发送定位数据包，保证对在该地标区域移动的定位目标的定位精度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种定位系统，其特征在于，包括标签设备、定位基站和地标基站；
所述地标基站设置在定位区域的设定位置处，所述标签设备设置定位目标上；
所述标签设备用于在所述地标基站的覆盖范围内移动，接收所述地标基站发送的低频信号，从所接收的低频信号中读取所述低频信号携带的第一发包间隔参数，根据所述第一发包间隔参数向所述定位基站发送定位数据包；
所述地标基站用于根据预先设置的第一发包间隔参数生成低频信号，将所述低频信号发送至所述标签设备；
所述定位基站用于获取所述定位数据包到达定位基站的到达时间，将所述到达时间上报至服务端进行定位目标的定位。
2.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述标签设备移动至所述地标基站的覆盖范围内时，所述地标基站向所述标签设备发送携带所述地标基站所在区域对应的第一发包间隔参数的低频信号。
3.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述标签设备位于所述地标基站的覆盖范围外时，读取本地预先配置的第二发包间隔参数，根据所述第二发包间隔参数向所述定位基站发送定位数据包。
4.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，还包括，设置在服务端的定位服务器，所述定位服务器分别连接所述定位基站和地标基站；
所述定位服务器用于接收所述定位基站上报的到达时间，根据所述到达时间计算到达时间差，根据所述到达时间差确定定位目标的位置。
5.根据权利要求4所述的定位系统，其特征在于，所述定位服务器用于识别所述地标基站所在的地标区域，获取所述地标区域与所述第一发包间隔参数之间的对应关系，并保存所述对应关系。
6.根据权利要求5所述的定位系统，其特征在于，所述定位服务器设置设定区域的第三发包间隔参数，获取与所述设定区域所在的地标区域，得到目标区域，将所述目标区域对应的第一发包间隔参数更改为第三发包间隔参数，将所述第三发包间隔参数发送至目标区域对应的地标基站；所述地标基站接收定位服务器发送的第三发包间隔参数，将预先设置的第一发包间隔参数更改为第三发包间隔参数。
7.根据权利要求1至6任一项所述的定位系统，其特征在于，所述地标基站通过地标天线向所述标签设备发送低频信号。
8.根据权利要求7所述的定位系统，其特征在于，所述地标基站包括主控模块、FSK模块接口和CSS模块接口；
所述主控模块分别连接所述FSK模块接口和CSS模块接口；
所述FSK模块接口通过馈线连接地标天线；所述CSS模块接口用于接收服务端发送的发包间隔参数配置信息，并将所述包间隔参数配置信息发送至所述主控模块；所述主控模块用于根据所述包间隔参数配置信息配置本地的发包间隔参数。
9.根据权利要求8所述的定位系统，其特征在于，所述主控模块还用于配置所述FSK模块接口的接口功率；其中，所述接口功率用于确定地标天线发射低频信号的发射距离。
10.根据权利要求7所述的定位系统，其特征在于，所述地标天线为125KHz天线，所述地标基站通过所述地标天线向所述标签设备发射125KHz低频信号。
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