CN106993292A - 基于超宽带的应急定位系统及其布设方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种基于超宽带的应急定位系统及其布设方法。该应急定位系统包括若干个信标节点及至少一个标签节点；若干个信标节点一部分布设于应急布设区域外围，另一部分布设于应急布设区域内；其中，布设于应急布设区域外围的信标节点，在运行期间以信标模式工作；布设于应急布设区域内的信标节点，初始阶段以标签模式工作，在确定自身的位置且检测到自身不再移动后，从标签模式转换为信标模式；携带于目标定位对象身上的标签节点在应急布设区域内，以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置。本发明实施方式相对于现有技术而言，可以快速、灵活的在紧急事件现场建立起应急定位网络，实现对救援人员的精准定位。

Description

基于超宽带的应急定位系统及其布设方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种基于超宽带的应急定位系统及其布设方法。

背景技术

在地震、火灾等紧急灾害事件发生时，救援人员需要立即进入现场开展救援，此时就需要掌握救援人员的位置，即对救援人员进行精确的跟踪，以了解灾害现场的情况。但灾害发生地的地表、建筑一般都会受到严重破坏，因此，即使事发现场原先设有通信设备，此时，那些通信设备也会受到极大的损坏，致使事发现场的通信网络处于瘫痪状态，无法实现对救援人员的定位。而重新在现场一步步组建网络的话，又会浪费保贵的救援时间。

在现有的灾害现场，通常采用移动式通信设备车来建立临时的通信网络。但上述使用移动式车辆的方式容易受到地形结构的限制，且其覆盖范围也十分有限，无法实现全方位的覆盖。更加重要的是，这种方式的最大问题是：无法实现对跟踪对象(救援人员或被救援人员)的精准定位，往往“只闻其声(通过通信设备)，不见其人”。正因为如此，后台指挥车也难以有效地进行救援部署。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种基于超宽带的应急定位系统及其布设方法，使得可以快速、灵活的在紧急事件现场建立起应急定位网络，实现对目标定位对象的精准定位。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种基于超宽带的应急定位系统，包括若干个信标节点及至少一个标签节点；信标节点在标签模式或信标模式下工作；标签节点在标签模式下工作；其中，以信标模式工作的信标节点，在使用期间位置固定，且其位置对通信范围内的以标签模式工作的信标节点及标签节点已知；若干个信标节点一部分布设于应急布设区域外围，另一部分布设于应急布设区域内；其中，布设于应急布设区域外围的信标节点，在运行期间以信标模式工作；布设于应急布设区域内的信标节点，初始阶段以标签模式工作，在通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置，并在自身位置已确定且检测到自身不再移动后，从标签模式转换为信标模式；至少一个标签节点分布在应急布设区域内，并从通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置；其中，标签节点由目标定位对象携带。

本发明的实施方式还提供了一种基于超宽带的应急定位系统的布设方法，包括：在应急布设区域外围布设若干个信标节点；其中，布设于应急布设区域外围的信标节点，在应急定位系统运行期间一直以信标模式工作；在应急布设区域内布设若干个信标节点；其中，布设于所述应急布设区域内的信标节点，由目标定位对象携带并快速部署于应急布设区域内，初始阶段以标签模式工作，在通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置，并在确定自身的位置且检测到自身不再移动后，从标签模式转换为信标模式；其中，以信标模式工作的信标节点，在使用期间位置固定，且其位置对通信范围内的以标签模式工作的信标节点及标签节点已知；标签节点由目标定位对象携带并分布于应急布设区域内，标签节点以标签模式工作，并从通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置。

本发明实施方式相对于现有技术而言，可同时在应急布设区域内、外布设节点(包括信标节点及标签节点)，没有先后顺序之分，有利于在紧急布设区域快速地建立起应急定位网络。对于携带信标节点前进的目标定位对象而言，仅需要为其寻找合适的位置固定即可，其它的操作均可由节点本身完成，因此，信标节点的布设完全可以在其正常前进过程中顺便完成，这样既有助于大大地缩短布设时间，也不会过多耽搁目标定位对象的推进速度。而且，应急布设区域内的信标节点一旦确定自己的位置，便不再依赖于参考节点的支持(再次移动的除外)，因此，即便灾害现场某些已有的信标节点损毁或者挪为它用，也不会对其它信标节点的正常工作产生影响。此外，应急布设区域内，已确定自身位置且判定自己不在移动的信标，都会自行从标签模式转变为信标模式，以供其他以标签模式工作的节点确定自己的位置。因此，随身携带标签节点的目标定位对象进入应急布设区域后，其标签节点就可实时以当前通信范围内以信标模式工作的信标节点为参考节点，实时确定自己的位置，从而实现对目标定位对象的实时跟踪及精准定位。由此可见，本实施方式只需分别在应急布设区域的外围及内部布设若干个信标节点，并使目标定位对象随身携带标签节点，就可在紧急事件现场灵活、快速地建立起应急定位网络，实现对目标定位对象的实时跟踪。

进一步地，应急定位系统还包括定位服务器；定位服务器位于应急布设区域外；定位服务器用于获取标签节点的位置。有利于相关人员获知目标定位对象的位置，了解应急布设区域内的情况。

进一步地，标签节点通过辅助通信设备将其位置坐标及其它定位辅助信息输出给定位服务器。标签节点在实时将其位置坐标通过辅助通信设备输出给定位服务器，使得相关人员可以实时获知目标定位对象的位置，从而实现对目标定位对象的实时跟踪。

进一步地，信标节点通过辅助通信设备将其位置坐标及其它定位辅助信息输出给定位服务器。输出信标节点的位置坐标，使得相关人员获知应急布设区域内外信标节点的分布情况，有利于相关人员及时根据实际情况增加或减少信标节点的数量。

进一步地，应急定位系统还包括至少一个观测点节点；至少一个观测点节点布设于应急布设区域内；观测点节点采集临近区域内以标签模式工作的信标节点及标签节点的位置坐标，并通过辅助通信设备将位置坐标及其它定位辅助信息输出给定位服务器。有利于相关人员及时掌握应急布设区域内各节点的分布情况，有助于实现对目标定位人员的实时跟踪。

值得一提的是，根据应用环境的不同，标签节点及观测点节点输出的位置坐标不一定足够准确，而单一信标节点又无法输出标签的位置坐标。因此，在通信带宽足够的情况下，这些节点(标签节点、观测点节点及信标节点)需要将自身所获得的其它定位辅助信息(比如所测距离和其它节点的广播信息)提供给定位服务器。通过定位服务器强大的计算能力和更加全面的现场信息(所有节点设备汇集而来)，可以对标签节点的位置做出更加合理的计算和优化。

进一步地，信标节点从标签模式转换为信标模式后，若检测到自身位置发生改变，则重新转换为标签模式，再次计算自身位置，并在条件满足时转换为信标模式。信标节点移动时转换为标签模式，不仅有助于避免位置变动后发出错误坐标，误导标签节点的定位结果；还方便应急布设区域内信标节点的二次布设；而且在迫不得已时，还可以使用信标节点替换追踪目标身上的损毁标签节点，或者为新增追踪目标所用。

进一步地，信标节点包括根节点、茎节点及叶节点；根节点为布设于应急布设区域外围的信标节点；茎节点为布设于应急布设区域内且通信范围内至少存在一个所述根节点的信标节点；叶节点为布设于应急布设区域内且通信范围内不存在根节点的信标节点；其中，茎节点在选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置时，参考节点中至少包括一个根节点。

进一步地，以标签模式工作的信标节点及标签节点，在通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置时，按照节点等级由高到低的顺序，从通信范围内至少选择3个以信标模式工作的信标节点作为参考节点；其中，根节点的节点等级大于茎节点的节点等级，茎节点的节点等级大于叶节点的等级。从参考节点的位置可靠性上来说，根节点的可靠性最高，茎节点次之，叶节点可靠性最低。因此，在选择参考节点时，按照节点等级由高到低的顺序进行选择，更有利于提升标签节点最终定位的精度等级。

附图说明

图1示出了本发明第一实施方式的基于超宽带的应急布设系统的结构示意图；

图2示出了根节点、茎节点、叶节点和信标节点标签模式的转化关系示意图；

图3示出了标签节点与其通信范围内的以信标模式工作的信标节点的示意图；

图4示出了本发明第四实施方式的应急定位系统布设过程中信标和标签节点的工作流程示意图；

图5示出了本发明第四实施方式中各节点的工作流程示意图。

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的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种基于超宽带的应急布设系统。如图1所示，该应急定位系统包括若干个节点(又称为节点设备)，是分布式异步定位系统(DAPS)的最小组成单元，均属于超宽带(UWB)设备。根据类别设定不同，这些节点可以运行在不同的工作模式下，如信标(Anchor)模式、标签(Tag)模式和观测点(Observer)模式等，或者根据预先定义在不同工作模式间切换。其中，以信标模式工作的节点，在工作期间位置固定，并可在测距应答中将自身的位置坐标告知通信范围内的以标签模式工作的节点，由此可见，以信标模式工作的信标节点的位置，对通信范围内的以标签模式工作的其它节点已知。以标签模式工作的节点可向通信范围内的以信标模式工作的节点发送测距请求，在接收到测距应答并解析出距离信息后，该节点可采用一定的定位算法计算自身的位置坐标。以观测点模式工作的节点，可采集以标签模式工作的节点和以信标模式工作的节点间的通信内容，并由此解析出距离信息、进而计算以标签模式工作的节点的位置坐标，并通过辅助通信设备将所述位置坐标及其它定位辅助信息输出给定位服务器。

为了满足应急布设的需要，简化操作并缩短布设周期，可在布设节点之前，预先设定各节点的类别。具体地说，本实施方式将这些节点进一步分为信标节点1及标签节点2。其中，信标节点1可在标签模式或信标模式下工作；标签节点2在标签模式下工作。

具体地说，若干个信标节点1中，一部分布设于应急布设区域外围，另一部分布设于应急布设区域内。其中，

布设于应急布设区域外围的信标节点，可称为根节点11。这种类型的信标节点在应急布设系统的整个生命周期内均以信标模式工作，布设位置固定，可通过人工测量或者其它辅助定位手段自动测量的方式精准地确定其位置坐标。可通过有线或者无线的方式将根节点11连接至后台的定位服务器3，以方便定位服务器3了解各根节点11的分布情况。

布设在应急布设区域内的信标节点，初始阶段以标签模式工作，在通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置，并在确定自身的位置且检测到自身不再移动后，自行从标签模式转换为信标模式。在自定位过程中，若选择的参考节点中至少有一个为根节点11，则将此类转换为信标模式的信标节点，称为茎节点12，也就说，茎节点12可以与至少一个根节点11通信；若选择的参考节点中不存在根节点11，则将此类转换为信标模式的信标节点，称为叶节点13。相对于茎节点12来说，叶节点13不能直接与根节点11进行通信。也就是说，通信范围内有没有根节点，是区分茎节点12与叶节点13的关键。

根节点、茎节点、叶节点和信标节点标签模式的转化关系请参考图2。其中，①表示：信标节点上电启动；②表示：信标节点不移动，上位机输入位置坐标；③表示：信标节点不移动，且有根节点参与定位；④表示：信标节点不移动，且无根节点参与定位；⑤表示，节点移动。从图2中可以看出，当信标节点从标签模式转换为信标模式后，若检测到自身位置发生改变，则会重新转换为标签模式，再次进行定位。

另外，要强调的是，本领域技术人员应该理解，应急布设区域内的信标节点一旦确定自己的位置，便不再受它定位时依靠的参考节点的状态的影响(再次移动的除外)。因此，即便灾害现场某些已有的信标节点损毁、停止工作或者挪为它用，也不会对其它信标节点的正常工作产生影响。

当应急布设区域内的信标节点陆续从标签模式转换为信标模式后，出现在应急布设区域内的以标签模式工作的节点，就可快速地从通信范围内选取以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置。

本实施方式中，可为每个目标定位对象(如消防员)配备一个标签节点2，使目标定位对象携带标签节点2进入应急布设区域内(如火灾发生现场)。进入应急布设区域内的标签节点2可实时从当前的通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置。

在确定自身的位置后，标签节点2可通过辅助通信设备将其位置坐标及其它定位辅助信息输出给定位服务器3。根据应用环境的不同，标签节点输出的位置坐标不一定足够准确，因此，在通信带宽足够的情况下，标签节点可将自身所获得的其它定位辅助信息(比如所测距离和其它节点的广播信息)提供给定位服务器。通过定位服务器强大的计算能力和更加全面的现场信息(所有节点设备汇集而来)，可以对标签节点的位置做出更加合理的计算和优化，从而实现对目标定位对象的精准定位。

下面标签节点为例，具体说明其如何确定自己的位置，值得一提的是，以标签模式工作的信标节点确定位置的方式与其类似，本实施方式不再赘述。

标签节点以广播方式向通信范围内的其它节点发送测距请求。接收到测距请求后，该通信范围内以信标模式工作的信标节点就会向该标签节点(即发送广播的节点)按照一定的时间先后顺序发送应答，在应答中反馈自身的位置坐标。通过测距请求及应答，标签节点和相应的信标节点可以计算出彼此之间的距离。此后，该标签节点可从通信范围内以信标模式工作的节点中至少选择三个参考节点，来确定自己的位置坐标。

如图3所示，例如，该标签节点为205(即发送广播的节点)，其通信范围内以信标模式工作的信标节点分别为201、202、203、204。若标签节点205从中选择了三个(例如201、203、204)作为参考节点，则计算自身位置时，可先将各参考节点投影到节点205所在水平面上。之后，通过标签节点205与各参考节点投影之间的距离关系，构建联立的二元方程组并采用最小二乘法对标签节点205当前位置进行最优估计，得到标签节点205在所在水平面上的二维坐标值。

若标签节点205从中选择了四个(例如201、202、203、204)作为参考节点，则计算自身位置时，通过标签节点205与各参考节点之间的距离关系，构建联立的三元方程组并采用最小二乘法对标签当前位置进行最优估计，从而得到标签节点205的三维坐标值。

值得一提的是，本实施方式中，仅举例说明节点或定位服务器可通过最小二乘法计算相应的坐标值，然而并不限于此，在实际应用中，可以选择其它的位置算法计算标签坐标值，例如，三边测量算法、加权三角质心算法等。

从实际布设角度看，最优的定位方式是三维优先，实在找不到四个参考节点时，不得已选择二维定位方式。

值得一提的是，本实施方式中，以标签模式工作的信标节点及标签节点，在通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置时，按照节点等级由高到低的顺序，从通信范围内至少选择3个以信标模式工作的信标节点作为参考节点。本实施方式中，根节点的节点等级大于茎节点的节点等级，茎节点的节点等级大于叶节点的等级。也就是说，在选择参考节点时，以根节点最优先，茎节点次之，叶节点优先权最低。

在此基础上，对处于同一等级上的以信标模式工作的信标节点，可按照与自身的距离的远近或者所接收信标节点信号的信噪比的高低选择参考节点。

在实际应用中，若应急布设区域内某个目标定位对象没有携带标签节点或随身携带的标签节点损毁，可以从应急布设区域内的信标节点中，摘取一个随身携带。随目标定位对象移动时，信标节点会自行转换为标签模式进行定位。

此外，信标节点的数量可以根据实际情况灵活设置。例如，当应急布设区域的面积较大时，可适当增加信标节点的数量，以避免出现部分区域无法定位的情况。另外，考虑到通信范围的限制，各信标节点之间的距离也不易设置过大，以防出现某些信标节点的通信范围内不存在其它信标节点，以致无法定位，或信标节点数量过少，以致定位不准确。在实际应用中，时间充裕时，布设人员也可以根据定位服务器端的指示，对应急布设区域内的信标节点进行增减或二次布设，以优化整个应急定位系统的运行效率。

本实施方式相对于现有技术而言，可同时在应急布设区域内、外布设节点(包括信标节点及标签节点)，没有先后顺序之分，有利于在紧急布设区域快速地建立起应急定位网络。对于携带信标节点前进的目标定位对象而言，仅需要为其寻找合适的位置固定即可，其它的操作均可由节点本身完成，因此，信标节点的布设完全可以在其正常前进过程中顺便完成，这样既有助于大大地缩短布设时间，也不会过多耽搁目标定位对象的推进速度。同时，应急布设区域内的信标节点一旦确定自己的位置，便不再依赖于参考节点的支持(再次移动的除外)，因此，即便灾害现场某些已有的信标节点损毁或者挪为它用，也不会对其它信标节点的正常工作产生影响。此外，应急布设区域内部，确定自身位置且判定自己不在移动的信标，都会自行从标签模式转变为信标模式，以供其他以标签模式工作的节点确定自己的位置。因此，随身携带标签节点的目标定位对象进入应急布设区域后，其标签节点就可实时以当前通信范围内以信标模式工作的信标节点为参考节点，实时确定自己的位置，从而实现对目标定位对象的实时跟踪及精准定位。由此可见，本实施方式只需分别在应急布设区域的外围及内部布设若干个信标节点，并使目标定位对象随身携带标签节点，就可在紧急事件现场灵活、快速地建立起应急定位网络，实现对目标定位实时对象的跟踪。

本发明的第二实施方式涉及一种基于超宽带的应急布设系统。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，设置标签节点通过辅助通信设备将自身的位置坐标及其它定位辅助信息输出给定位服务器。而在本发明第二实施方式中，则通过观测点节点采集应急布设区域内以标签模式工作的节点(包括以标签模式工作的信标节点及标签节点)与以信标模式工作的节点间的通信内容，并由此解析距离信息、进而计算以标签模式工作的节点的位置坐标。在计算出位置坐标后，观测点节点将该计算出的位置坐标及其它定位辅助信息通过辅助通信设备输出给定位服务器。

具体地说，本实施方式中，可在应急布设区域内布设至少一个观测点节点。观测点节点在观测点模式下工作，可实时采集并计算临近区域内以标签模式工作的节点(包括以标签模式工作的信标节点及标签节点)的位置坐标，并通过辅助通信设备将采集到的位置坐标与其它定位辅助信息一起输出给应急布设区域外的定位服务器。与标签节点类似，根据应用环境的不同，观测点节点输出的位置坐标不一定足够准确，因此，在通信带宽足够的情况下，观测点节点可将自身所获得的其它定位辅助信息(比如所测距离和其它节点的广播信息)提供给定位服务器。通过定位服务器强大的计算能力和更加全面的现场信息(所有节点设备汇集而来)，可以对标签节点的位置做出更加合理的计算和优化。

本发明的第三实施方式涉及一种基于超宽带的应急布设系统。第三实施方式与第一实施方式或第二实施方式大致相同，主要区别之处在于：第一或第二实施方式中，标签节点或观测点节点将相关定位信息通过辅助通信设备输出给定位服务器。而在本发明第三实施方式中，则设置信标节点通过辅助通信设备将其位置坐标及其它定位辅助信息输出给定位服务器。定位服务器再根据接收到的信标节点的位置坐标及其它定位辅助信息计算标签节点的位置，从而实现对目标定位对象的跟踪定位。

需要说明的是，以上的三个实施方式分别单独以标签节点或观测点节点或信标节点向定位服务器发送定位信息，来说明定位服务器是如何获取标签节点的位置以实现对目标定位对象的定位的。但在实际应用中，也可设置任意组合(即标签节点、观测点节点及信标节点的任意组合)将获取到的位置信息及其它定位辅助信息通过辅助通信设备输出给定位服务器。如同时设置标签节点及信标节点将自身的位置坐标及获取到的其它定位辅助信息，通过辅助通信设备输出给定位服务器；或者同时设置标签节点、观测点节点及信标节点将获取到的位置坐标及其它定位辅助信息，通过辅助通信设备输出给定位服务器。本实施方式对此不做限制。

本发明第四实施方式涉及一种基于超宽带的应急定位系统的布设方法。本实施方式所说的应急定位系统，可由信标节点、标签节点构成。其中标签节点由被跟踪对象(即目标定位对象)随身携带，是该应急定位系统跟踪的最终标的物，本实施方式即是通过确定标签节点的位置，来确定目标定位对象的位置。

在布设应急定位系统时，可同时在应急布设区域内、外布设若干个信标节点。其中，布设于应急布设区域外围的信标节点，以运行期间以信标模式工作，称为根节点。根节点在应急定位系统使用期间位置固定，可与定位服务器等上位机通过有线或者无线方式连接，并可在测距应答中将根节点自身位置告知其通信范围内的以标签模式工作的节点(包括以标签模式工作的信标节点及标签节点)。

布设于应急布设区域内的信标节点可由目标定位对象携带进入。携带信标节点前进的目标定位对象，仅需要为信标节点寻找合适的位置固定即可，其它的操作均可由节点本身完成。具体地说，布设于应急布设区域内的信标节点初始阶段以标签模式工作，在通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置且检测到自身不再移动后，自行从标签模式转换为信标模式。

为保证定位的准确性，在标签模式下，信标节点在通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置时，至少选择三个以信标模式工作的信标节点作为参考节点。同时，在选择参考节点时，优选根节点，茎节点次之，最后再考虑叶节点。对处于同一等级上的以信标模式工作的信标节点，可按照与自身的距离的远近或者所接收信标节点信号的信噪比的高低选择参考节点。

值得一提的是，在自定位过程中所选参考节点中，至少包括一个根节点的信标节点称为茎节点，否则，则称为叶节点。转变为信标模式后，这些节点都可在测距应答中将自身的位置告知自身通信范围内的以标签模式工作的节点，并且可以通过辅助通信设备将自身的定位信息输出给后台的定位服务器。

标签节点全程由目标定位对象携带。标签节点可以所处位置对应的通信范围内的以信标模式工作的信标节点为参考节点，计算出实时的位置坐标。计算出实时的位置坐标后，标签节点可通过辅助通信设备将自身的定位信息及其它定位辅助信息输出给定位服务器。

在实际应用中，也可以在应急布设区域内设置至少一个观测点节点，通过观测点节点来采集以标签模式工作的信标节点及标签节点的定位信息，并将定位信息与其它定位辅助信息一起通过辅助通信设备输出给定位服务器。

值得一提的是，根据应用环境的不同，标签节点及观测点节点输出的位置坐标不一定足够准确，而单一信标节点又无法输出标签的位置坐标。因此，在通信带宽足够的情况下，可设置这些节点(标签节点、观测点节点及信标节点)将自身所获得的其它定位辅助信息(比如所测距离和其它节点的广播信息)提供给定位服务器。通过定位服务器强大的计算能力和更加全面的现场信息(所有节点设备汇集而来)，可以对标签节点的位置做出更加合理的计算和优化，从而实现对目标定位对象的精准定位。

本实施方式中，应急布设区域内各信标节点的定位过程如图4所示：

步骤401：信标节点以标签模式工作。

布设在应急布设区域内各信标节点在上电后，初始阶段以标签模式工作。

步骤402：计算信标节点实时的位置坐标。

在标签模式下，信标节点在当前的通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置。

信标节点判断自身是否在移动。若否，则进入步骤403，若是，则返回步骤402。

步骤403：判断信标节点是否已不在移动。若否，即信标节点仍处于移动中，则返回步骤401；若是，即信标节点已停止移动，则进入步骤404。

步骤404：判断根节点是否参与定位过程。即判断在计算信标节点的位置坐标时，选择的参考节点中是否有根节点。若判定根节点参与了定位过程，即选择的参考节点中有根节点，则进入步骤405；否则，进入步骤406。

步骤405：判定自身为茎节点。

步骤406：判定自身为叶节点。

值得注意的是，在确定自身的位置坐标且判定自身不再移动时，信标节点会自行从标签模式转换为信标模式，因此，在步骤403中，当判定信标节点已停止移动后，信标节点就已自行转换为信标模式，之后的步骤404、405、406、407中，信标节点都会以信标模式工作，直至再次判定信标节点移动为止。在判定信标节点移动后，信标节点将重新以标签模式工作。

步骤407：判断是否接收到退出指令。若是，则结束流程；若否，则返回步骤403。

值得一提的是，在实际应用中，以上过程会一直循环进行，直至节点断电关闭。

本实施方式中，整个应急定位系统中所有节点(包括根节点、茎节点、叶节点及标签节点)的工作流程如图5所示。所有的节点都在上电后开始工作，直至断电后才结束工作。需要说明的是，图5中，各节点可同时布设，同时工作，没有先后顺序之分。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式、第二实施方式及第三实施方式相对应的方法实施例，本实施方式可与第一实施方式、第二实施方式及第三实施方式互相配合实施。第一实施方式、第二实施方式及第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式、第二实施方式及第三实施方式中。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成。该程序存储在存储介质中，通过若干指令使得一个设备(可以是单片机或处理器)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、FLASH存储器、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种基于超宽带的应急定位系统，其特征在于，包括若干个信标节点及至少一个标签节点；所述信标节点在标签模式或信标模式下工作；所述标签节点在标签模式下工作；其中，以信标模式工作的信标节点，在使用期间位置固定，且其位置对通信范围内的以标签模式工作的信标节点及标签节点已知；

所述若干个信标节点一部分布设于应急布设区域外围，另一部分布设于应急布设区域内；其中，布设于应急布设区域外围的信标节点，在运行期间以信标模式工作；布设于应急布设区域内的信标节点，初始阶段以标签模式工作，在通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置，并在确定自身的位置且检测到自身不再移动后，从标签模式转换为信标模式；

所述至少一个标签节点分布在应急布设区域内，并从通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置；其中，标签节点由目标定位对象携带。

2.根据权利要求1所述的基于超宽带的应急定位系统，其特征在于，所述应急定位系统还包括定位服务器；所述定位服务器位于所述应急布设区域外；

所述定位服务器用于获取所述标签节点的位置。

3.根据权利要求2所述的基于超宽带的应急定位系统，其特征在于，所述标签节点通过辅助通信设备将其位置坐标及其它定位辅助信息输出给定位服务器。

4.根据权利要求2所述的基于超宽带的应急定位系统，其特征在于，所述信标节点通过辅助通信设备将其位置坐标及其它定位辅助信息输出给定位服务器。

5.根据权利要求2所述的基于超宽带的应急定位系统，其特征在于，所述应急定位系统还包括至少一个观测点节点；

所述至少一个观测点节点布设于所述应急布设区域内；

所述观测点节点采集所述应急布设区域内以标签模式工作的信标节点及标签节点的位置坐标，并通过辅助通信设备将所述位置坐标及其它定位辅助信息输出给定位服务器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于超宽带的应急定位系统，其特征在于，所述信标节点从标签模式转换为信标模式后，若检测到自身位置发生改变，则重新转换为标签模式。

7.根据权利要求6所述的基于超宽带的应急定位系统，其特征在于，所述信标节点包括根节点、茎节点及叶节点；

所述根节点为布设于应急布设区域外围的信标节点；

所述茎节点为布设于应急布设区域内且通信范围内至少存在一个所述根节点的信标节点；

所述叶节点为布设于应急布设区域内且通信范围内不存在所述根节点的信标节点；

其中，所述茎节点在选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置时，所述参考节点中至少包括一个所述根节点。

8.根据权利要求7所述的基于超宽带的应急定位系统，其特征在于，以标签模式工作的信标节点及标签节点，在通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置时，

按照节点等级由高到低的顺序，从通信范围内至少选择3个以信标模式工作的信标节点作为参考节点；

其中，所述根节点的节点等级大于所述茎节点的节点等级，所述茎节点的节点等级大于所述叶节点的等级。

9.根据权利要求8所述的基于超宽带的应急定位系统，其特征在于，在按照节点等级由高到低的顺序，从通信范围内至少选择3个以信标模式工作的信标节点作为参考节点时，

对处于同一等级上的以信标模式工作的信标节点，按照与自身的距离的远近或者所接收信标节点信号的信噪比的高低选择所述参考节点。

10.一种基于超宽带的应急定位系统的布设方法，其特征在于，包括：

在应急布设区域外围布设若干个信标节点；其中，布设于应急布设区域外围的信标节点，在运行期间以信标模式工作；

在应急布设区域内布设若干个信标节点；其中，布设于所述应急布设区域内的信标节点，初始阶段以标签模式工作，在通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置，并在确定自身的位置且检测到自身不再移动后，从标签模式转换为信标模式；

其中，以信标模式工作的信标节点，在使用期间位置固定，且其位置对通信范围内的以标签模式工作的信标节点及标签节点已知；所述标签节点由目标定位对象携带并分布于应急布设区域内，所述标签节点以标签模式工作，并从通信范围内选择以信标模式工作的信标节点作为参考节点，确定自身的位置。

11.根据权利要求10所述的基于超宽带的应急定位系统的布设方法，其特征在于，所述布设方法还包括：

将标签节点的位置坐标及其它定位辅助信息，通过辅助通信设备输出给定位服务器；

其中，所述定位服务器位于所述应急布设区域外。