CN107659910A - 兼容传感器节点的室内定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼容传感器节点的室内定位系统，包括多个定位锚点通过加密/非加密的广播帧周期性发送自身ID信息；定位标签设置于待定位的目标上，定位标签扫描接收多个定位锚点的ID信息以及对应定位锚点的信号强度RSSI值，并通过无线方式发出；定位网关接收定位标签无线发出的信息并发出；定位服务器接收定位网关发出信息，并通过接收到的定位锚点的ID信息查询对应定位锚点的位置信息，通过接收到的信号强度RSSI值计算定位标签与各个定位锚点间的距离值，后通过定位算法获得定位标签的位置信息；传感器节点，其包括：第一电源模块、第一处理器、传感器以及射频电路。本发明能够获得较高的定位精度，满足快速大面积覆盖的需求。

Description

兼容传感器节点的室内定位系统

技术领域

本发明涉及定位技术领域。更具体地说，本发明涉及一种兼容传感器节点的室内定位系统。

背景技术

随着物联网技术的发展和普及，人与万物之间的联系变得愈发密切。而位置作为一个事物的固有属性，需求程度正与日俱增。在室外，GPS技术可以满足绝大多数室外场景下的位置需求，因而基于GPS定位技术的应用已非常广泛。而对于室内环境，由于GPS信号无法覆盖，导致其无法直接应用于室内。同时室内环境相比于室外环境更加复杂，虽然已经存在多种室内定位的方案，诸如UWB超宽带，蓝牙网关被动定位，惯性导航，RFID区域检测等。但是建设成本过高一直是制约其在室内定位应用领域的大面积推广。另外，现有室内定位技术方案功能单一，无法兼容传感器节点。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种兼容传感器节点的室内定位系统，实现室内环境数据采集和监控。

本发明还有一个目的是提供一种兼容传感器节点的室内定位系统，具有工程造价低(包括施工成本低和设备成本低，同时施工部署简单快速)的优势，同时能够获得较高的定位精度，满足快速大面积覆盖的需求。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种兼容传感器节点的室内定位系统，包括：

多个定位锚点，其固定于室内空间，所述定位锚点通过加密/非加密的广播帧周期性发送自身ID信息；

定位标签，其设置于待定位的目标上，所述定位标签扫描接收多个定位锚点的ID信息以及对应定位锚点的信号强度RSSI值，并通过无线方式发出；

定位网关，其接收定位标签无线发出的多个定位锚点的ID信息、信号强度RSSI值以及定位标签自身ID，并通过有线/无线方式发出；

定位服务器，其存储有多个定位锚点的ID以及对应的位置信息，所述定位服务器接收所述定位网关发出的多个定位锚点的ID信息、信号强度RSSI值以及定位标签自身ID，并通过接收到的定位锚点的ID信息查询对应定位锚点的位置信息，通过接收到的信号强度RSSI值计算定位标签与各个定位锚点间的距离值，之后通过定位算法获得定位标签在室内的位置信息；

传感器节点，其包括：第一电源模块、第一处理器、传感器以及射频电路。

优选的是，还包括定位终端，其为具有蓝牙功能的手机、电脑或平板电脑；

所述定位终端扫描接收多个定位锚点非加密的广播帧，获取对应定位锚点的ID信息以及对应定位锚点的信号强度RSSI值，并通过网络传输至所述定位服务器，所述定位服务器获取所述定位终端的位置信息。

优选的是，还包括锚点管理器，其与多个定位锚点通信以接收所述定位锚点的状态信息，并将接收的定位锚点的状态信息有线/无线传输至所述定位服务器。

优选的是，还包括定位中继器，其发送信道参数设置为与所述定位网关信道参数相同，所述定位中继器设置于定位网关未覆盖的室内空间，所述定位中继器与未覆盖的室内空间的定位标签通信以接收定位标签发出的多个定位锚点的ID信息、信号强度RSSI值以及定位标签自身ID，并通过无线方式发送给所述定位网关。

优选的是，所述定位中继器具有一个或多个独立的射频链路。

优选的是，所述定位网关包括：

第二电源模块，其为中央处理器以及剩余模块供电；

中央处理器；

网络通讯模块，其网络接口为以太网接口、wifi接口，4G接口，NB-IOT接口中的一个或多个，所述网络通讯模块与所述中央处理器连接；

多个射频模块，其与所述中央处理器连接。

优选的是，所述射频模块为SX1280芯片。

优选的是，所述定位中继器包括第三电源模块、第二处理器、射频芯片以及外围电路。

优选的是，所述传感器包括：温度传感器、湿度传感器、气压传感器。

本发明至少包括以下有益效果：

1.现有的室内定位方案建设成本高，而本申请中定位锚点超低功耗，采用电池供电，无线传输，不要供电供网，安装方便，施工成本低，续航时间长，维护成本低。

2.现有的无线室内定位网络稳定性差，与本方案类似的蓝牙beacon定位方案，由于其beacon状态是不可监控的，故稳定性低，维护困难。而本方案的定位锚点能够定期发送自身状态信息，同时配备了锚点管理器或者是具有锚点管理功能的定位网关。锚点状态可监控，网络状态可监控，锚点低电、损坏、工作异常都能够及时发现和维护，网络稳定性高。

3.从网络安全性而言，定位锚点能够支持加密广播方式，其内容是加密传输的，只有拥有秘钥的设备才能获取其具体信息，因而其网络是安全的。

4.支持定位终端和定位标签两种形态的设备定位，做到了一网多用。

5.网络的覆盖能力，定位中继器能够实现定位标签信号传输距离的延伸，可以扩展定位网关的覆盖范围，降低定位网关的部署密度，提高死角信号的传输能力进一步降低成本。

6.网络容量，定位网关具有支持多个独立信道，能够成倍扩展其接收信号的能力和覆盖能力(各信道针对距离，带宽需求独立设置)。

7.兼容传感器节点，传感器节点通过安装与定位网关通信的功能模块，实现网络接入，实现了定位网关价值的提升，提高了网络的价值。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明兼容传感器节点的室内定位系统架构图；

图2为本发明所述定位标签流程图；

图3为本发明所述定位中继器的系统结构；

图4为本发明实施例1半双工系统结构；

图5为本发明实施例2全双工系统结构；

图6为本发明具有锚点管理功能的定位网关结构图；

图7为本发明实施例3的示意图；

图8为本发明实施例4室内定位部署方案。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种兼容传感器节点的室内定位系统，包括：

多个定位锚点，其固定于室内空间，定位锚点的布置：定位锚点被布置在所需要被定位的空间中，可以是天花板，地面或者墙壁上，其目的是让其无线广播信号覆盖其安装位置周边区域，按照安装经验，一般以6～8米的间隔放置比较合适。安装密度越高，成本越高，当然其定位精度也越高。所述定位锚点通过加密/非加密的广播帧周期性发送自身ID信息。所述定位锚点的位置是固定的，被固定在需要被定位空间中的某个点，具有特定的位置信息，可作为空间位置的参考点，因而只要知道被定位的物体与定位锚点之间的相对位置信息，便可以通过定位服务器查询所参考的定位锚点的位置信息获得被定位物体的实际信息。另外，该定位锚点功耗极低，可采用电池供电，体积小，因而其安装是方便的，施工是简单的，维护是简单的。定位锚点周期性的像周围空间广播自己的身份信息(通过无线广播帧数据的方式)，因而其是可被识别的，定位标签或者定位终端只要能够收到该定位锚点的广播信息，就能获得其广播帧的信号强度RSSI值，便可以计算出自身与该定位锚点之间的距离信息。定位锚点广播帧是可选择是否加密的，若非加密，采用标准协议(如蓝牙ibeacon协议)，则可以被定位终端接收；如该设备广播蓝牙ibeacon协议的数据格式，则系统中提到的定位终端(带蓝牙功能的手机，电脑，平板电脑等移动终端)便可以收到并解析出该定位锚点的身份信息；如该设备采用加密传输，则定位标签需要预设解密该锚点数据格式的秘钥，才能通信，因而其是安全的。该定位锚点可以同时周期性广播非加密广播帧和加密广播帧，这样既可以实现通用定位终端(带蓝牙功能的手机，电脑，平板电脑等移动终端)的定位需求，也可满足有加密设置或没有加密设置的定位标签的定位需求。该锚点能够周期性像周围空间广播自己的状态信息，工作状态，电量情况等，这些信息可以被锚点管理器接收并解析并回传到定位服务器，因为定位锚点状态是可监控的。该网络状态是可预知的，若某个锚点很长时间内没有广播这些信息，则可以断定该锚点工作异常；若该锚点广播帧中的信息指示该锚点工作异常或者低电量，则网络管理者可以通过这些信息找到该锚点的位置进行维修或者维护。该锚点具有状态指示或者低电指示功能(灯，声音等)，用户可以通过观察该锚点指示信息来判断该锚点是否工作正常；第八，该锚点参数是可配置的，其可以和指定配置工具进行交互实现参数配置(如工作周期，身份ID信息等)；同时其又是可远程配置的，在其广播状态信息后的指定时间段内开启接收窗口，可以和锚点管理器进行交互，实现参数配置。

如图2所示，定位标签，其设置于待定位的目标上，所述定位标签扫描接收多个定位锚点的ID信息以及对应定位锚点的信号强度RSSI值，并通过无线方式发出。定位标签参数是可配置的，可以通过指定的配置工具实现对其参数的配置(包括工作模式，加密(秘钥)/非加密；身份ID，工作周期，收发信道参数等信息)，但配置完成后其参数是固定的。定位标签具有扫描接收定位锚点加密或者非加密广播的能力；若在特征一中被配置成加密模式，则其可接收定位锚点的加密广播帧，并可用配置的秘钥解密出真实的广播信息；若在特征一中被配置成非加密模式，则其可接收定位锚点的非加密广播并直接获得广播信息。定位标签具有无线信号发送能力，将接收到定位锚点信息，信号强度值及自身ID发送至定位网关。定位标签具有状态指示功能，能够指示其自身工作状态，如故障，低电等。定位标签设置为动静状态监测状态，能够根据动静状态的不同采取不同的工作方式(如运动状态下1s一次收定位锚点信息，即1s一次的刷新率；静止状态下5min一次接收定位锚点信息，即5min刷新率)，以此来获得更好的功耗控制，达到更好的续航能力。定位标签的形态是多样的，可以是标签，卡牌，手环，手表等多种外形，不限外形样式，只要实现其中的核心功能即可。

定位网关，其接收定位标签无线发出的多个定位锚点的ID信息、信号强度RSSI值以及定位标签自身ID，并通过有线/无线方式发出。定位网关能够跟定位标签进行通信，即获得定位标签的回传位置信息。定位网关具有联网功能，能够通过以太网，wifi等无线方式将接收到的定位标签信息回传到服务器。定位网关具有多个信道，并且每个信道可单独配置，定位网关具有多个可独立工作的射频链路，能配置成相同或者不同的信道，实现更大的带宽和接入量，并发量更大，同时每个信道可以配置成带宽优先或者距离优先，实现不同距离不同容量的覆盖(如lora调制的射频芯片，可以通过配置扩频因子SF来实现不同的传输距离)。定位网关具有工作状态指示(指示灯，声音等方式)功能，能够显示自身工作状态信息，方便维护。

定位服务器，其存储有多个定位锚点的ID以及对应的位置信息，所述定位服务器接收所述定位网关发出的多个定位锚点的ID信息、信号强度RSSI值以及定位标签自身ID，并通过接收到的定位锚点的ID信息查询对应定位锚点的位置信息，通过接收到的信号强度RSSI值计算定位标签与各个定位锚点间的距离值，之后通过定位算法获得定位标签在室内的位置信息。定位服务器的功能是接收定位网关上传的定位标签的定位数据，通过定位引擎和定位算法得出标签的具体从而达到定位的目的，同时其具有数据推送的功能，将定位数据推送至相关用程序。

定位服务器能够通过网络与定位网关，锚点管理器相连接，接收其回传的数据。定位服务器具有定位引擎，能够通过回传数据计算出被定位设备(定位标签，定位终端)的具体室内位置。定位服务器具有锚点状态管理功能，能够通过锚点管理器回传的数据获得定位锚点的状态信息。定位服务器具有数据推送功能，能够将数据分发到不同应用程序；第五，其具有数据接口API，能够推送固定协议格式的数据供第三方开发者使用。

传感器节点，其包括：第一电源模块，其为整个传感器终端提供电源供应。第一处理器，其控制整个传感器终端协同工作，主要功能有3个：电量检测，检测电源电压是否正常，是否低电量；读取传感器的值；控制射频模块将传感器数据发送出去。传感器获取其对应的传感器参数，如温湿度传感器获取温湿度值，气压传感器获取大气压强值等。射频电路，将传感器数据以无线信号的形式发送出去。所述的传感器兼容定位系统，其目的是说明该定位系统能够兼容传感器节点，实现室内环境数据采集和监控。其具体传感器设备形态并不作为专利保护的重点。

在另一种技术方案中，还包括定位终端，其为具有蓝牙功能的手机、电脑或平板电脑。其具有扫描接收定位锚点非加密广播信息的能力，如定位锚点广播的是标准的蓝牙ibeacon协议数据，则该定位终端可以是带蓝牙功能手机，电脑，平板电脑等移动终端，但不仅限于上述所说的内容。定位终端具有联网功能，能够将扫描到的定位锚点身份ID信息和信号强度信息上传到指定服务器；上网功能可以是以太网，wifi或者其他有线无线手段。

所述定位终端扫描接收多个定位锚点非加密的广播帧，获取对应定位锚点的ID信息以及对应定位锚点的信号强度RSSI值，并通过网络传输至所述定位服务器，所述定位服务器获取所述定位终端的位置信息。

在另一种技术方案中，还包括锚点管理器，其与多个定位锚点通信以接收所述定位锚点的状态信息，并将接收的定位锚点的状态信息有线/无线传输至所述定位服务器。锚点管理器参数是可配置的，只要配置其参数与定位锚点(具体而言是状态广播参数)相同，就可以与定位锚点进行通信，并将锚点状态信息和配置参数信息转发至服务器。锚点管理器能够解析定位锚点状态信息，能够获得定位锚点工作是否正常，是否低电量等状态信息。锚点管理器可以对定位锚点进行参数远程配置，具有联网功能，能够通过以太网，wifi等无线方式将自身状态信息及其覆盖范围内的定位锚点信息发送到指定的服务器。锚点管理器具有状态指示(指示灯，声音等方式)功能，能够显示自身工作状态信息，方便维护。

在另一种技术方案中，如图3所示，还包括定位中继器，具有一个或多个独立的射频链路。其发送信道参数设置为与所述定位网关信道参数相同，所述定位中继器设置于定位网关未覆盖的室内空间，所述定位中继器与未覆盖的室内空间的定位标签通信以接收定位标签发出的多个定位锚点的ID信息、信号强度RSSI值以及定位标签自身ID，并通过无线方式发送给所述定位网关。

定位中继器包括以下部分：电源电路，具体功能是为整个系统提供电源输入；处理器，具体功能是整个中继器的控制中心，收发逻辑控制；射频芯片及其外围：中继器收发通路；外围电路，具体包括状态指示，开关等。该定位中继器可以用半双工实现，也可以用全双工实现。

当为半双工时，只需要一个射频通路即一个射频芯片及外围电路，中继器工作在接收模式，当接收到定位标签数据时，处理器控制中继器切换为发送模式，将数据发送出去。

当为全双工时，包含两个射频通路，处理器配置其中一个为接收模式，另一个为发送模式，当接收端接收到数据时，将数据经由处理器从发送端向外发送，而自身仍为接收状态。

两者的区别在于半双工中继器的射频需要频繁在接收发送之间切换，发送时不能接收；而全双工两个射频通路固定在接收或者发送端。全双工相比半双工的收发能力更强；半双工相比全双工成本更低。

采用本申请的定位中继器具有：1.提升定位网关的覆盖范围，解决覆盖边缘的信号不稳定问题；2.解决定位网关信号覆盖范围内的盲点位置覆盖问题，补信号盲点；3.相比增加定位网关的解决办法，降低了系统成本，其具体包括：硬件成本，施工成本。4.降低了施工难度，定位中继器相比于定位网关，只需要供电，不需要供网。

定位中继器的参数是可配置的，参数配置与定位标签相同，则可以接收定位标签的回传数据。定位中继器具有定位标签信号接收能力。定位中继器具有无限信号发射能力，能够将接收到的定位标签的数据发送，当发送端口被设置成与定位网关信道参数相同是，其能够被定位网关接收。定位中继器具有一个或者多个独立的射频链路，若为一个链路时，则收发共用一个链路资源，则需要在收发功能之间切换(收状态时不能发，发状态时不能收)，若为两个以上链路资源时，则收发可设置在不同的链路上，收发不冲突(接收发送互不影响)。定位中继器具有工作状态指示(指示灯，声音等方式)功能，能够显示自身工作状态信息，方便维护。如图4所示，本申请的中继器的具体实施例1(半双工实施例)：在实施例1中，具体指定射频芯片为SX1280,下面以sx1280功能模块代指。sx1280为semtech公司推出的2.4G射频芯片，其特征在于有多种射频调制方式可配置，包括LoRa,(G)FSK，FLRC,同时兼容BLE的物理层。能够在带宽，覆盖范围上灵活选择配置。

如图5所示，实施例2(全双工实施例)：相比实施例1增加一路sx1280射频芯片，两路sx1280，一路专门用作接收，另一路专门用作发送。其余与之前描述一致。工作流程：步骤1：上电，定位网络中继器进行初始化配置，并正常工作。步骤2：处理器配置sx1280射频工作参数，一路进入接收模式，另一路进入等待发送模式。步骤3：接收模式的sx1280接收到来自定位标签的信号时，处理器调用另一路sx1280将其转发出去。

该半双工定位网络中继器包括：电源，处理器，sx1280射频电路模块(收发)，以及外围电路。具体作用同上述描述。工作流程：步骤1：上电，定位网络中继器进行初始化配置，并正常工作。步骤2：处理器配置sx1280射频工作参数并，进入接收状态，等待接收数据。步骤3：sx1280接收到定位标签数据，并保存在处理器中。步骤4：处理器将配置sx1280进入发送模式，并将接收到的数据发送出去，返回步骤2。

如图6在另一种技术方案中，将锚点管理器和定位网关整合为一个设备，称其为具有锚点管理功能的定位网关，此时所述定位网关包括：

第二电源模块，其为中央处理器以及外围供电；

中央处理器；

网络通讯模块，其网络接口为以太网接口、wifi接口，4G接口，NB-IOT接口中的一个或多个，所述网络通讯模块与所述中央处理器连接；

多个射频模块，射频模块可以是SX1280芯片但不限于此，其与所述中央处理器连接。

相关定位网关的实施例3，如图7所示，具体制定射频芯片电路/模块为SX1280芯片及外围电路或者模块,下面以sx1280功能模块代指。SX1280为semtech公司推出的2.4G射频芯片，其特征在于有多种射频调制方式可配置，包括LoRa,(G)FSK，FLRC,同时兼容BLE的物理层。

在该多功能定位网关中，包含多个SX1280模块。

将sx1280功能模块1用于定位数据回传。在定位应用中，可以综合考虑定位网关的覆盖范围和网络容量选择合适的配置方式，如近距离高密度的场景，可以选择(G)FSK的调制方式。较远距离较高容量则可以选择FLRC的调制方式，远距离低容量则可以选择LoRa的调制方式。同时可以配置多个sx1280功能模块用于定位，实现更大的容量。

将sx1280功能模块2用于传感器节点接入，考虑传感器节点数据量小，覆盖分散，可以将sx1280配置在LoRa的工作模式下。如SF12可以实现最远距离的覆盖。

将sx1280功能模块3用于锚点管理，由于锚点状态信息发送不频繁，而且锚点分散较广，将其配置在LoRa的调制方式下，实现最远距离的覆盖。

该系统安装流程如下：

步骤一：在需要被定位的区域内按照一定密度布设定位锚点，定位锚点的周期性广播信号覆盖该区域。每个定位锚点具有唯一的身份ID和部署位置，这些信息被记录并存放到服务器中。

步骤2：在需要被定位的区域布置一定数量的定位网关，定位网关的信号覆盖范围是整个或者绝大部分需要被定位的区域。定位网关接入网络，通过有线或者无线的方式。

步骤3：在需要被定位的区域布设一定数量的锚点管理器，锚点管理器的信号覆盖范围是整个需要被定位的区域。若定位网关兼具锚点管理功能，则省略该步骤

步骤4：若在步骤2中的蓝牙网关信号覆盖有死角区域，或者是覆盖范围需要提升，则在信号传输路径图中安装若干定位中继器。

步骤5：安装定位服务器，服务器与锚点管理器，定位网关能够实现网络互通。

本系统支持定位终端定位，具体是只具有定位锚点信号接收能力的移动终端，如具有蓝牙4.0及兼容蓝牙4.0功能的手机，电脑，平板电脑等移动终端。此处以蓝牙为例定位终端定位方法如下：

步骤1：定位锚点按照一定的密度布设在被定位空间中，其被正确配置，具有唯一的身份ID，周期性的像周围环境中发送广播信号，此处假定定位终端带有蓝牙功能，则广播信息中至少要包含非加密的蓝牙广播帧。

步骤2：定位终端在被定位空间中，接收其周围定位锚点发出的蓝牙广播帧，并获得该帧的信号强度，将锚点ID和信号强度值，以及自身的设备信息通过网络发送到定位服务器。若要实现精确定位，则至少需要同时收到3个定位锚点的信息。

步骤3：定位服务器接收来自定位终端的信息数据，通过信号强度值计算出定位终端到各个锚点之间的距离值，通过查询服务器中保存的定位锚点位置信息，通过定位算法(如三边定位等)获得定位终端在室内的实际位置信息，并将实际位置信息分发到指定的应用程序或者通过数据接口分发到应用开发者。

本系统支持定位标签定位，定位标签够接收定位锚点广播信息，并转发至定位网关或者定位中继。其具体方法如下：

步骤1：定位锚点按照一定的密度布设在被定位空间中，其被正确配置，具有唯一的身份ID，周期性的像周围环境中发送广播信号，可以为加密信号或者非加密信号，或者两者共存。

步骤2：定位标签在被定位空间中，其被正确配置(唯一身份ID信息，接收方式应该与锚点的信号发送方式相一致，如相同的无线参数，同为加密非加密，其信号发送方式应该与定位网关或者定位中继器相一致，如相同的信道参数)，接收其周围的定位锚点广播帧，并获得信号强度值。一次精准定位需要至少获得三个定位锚点的身份信息和信号强度值。该定位标签将定位锚点ID及其信号强度值和定位标签自身ID通过无线发送至定位网关，也可以通过定位中继器传送至定位网关。

步骤3：定位网关接收到定位标签的数据，并将其转发至定位服务器。

步骤4：定位服务器接收来自定位网关的信息，通过信号强度值计算出定位标签到各个定位锚点之间的距离值，通过查询服务器中保存的定位锚点位置信息，通过定位算法(如三边定位等)获得定位标签在室内的实际位置信息，并将实际位置信息分发到指定的应用程序或者通过数据接口分发到应用开发者。

本系统支持定位锚点的远程管理功能。定位锚点的工作状态是否正常直接影响整个定位系统工作的稳定性，在该系统中，各定位锚点都能够与锚点管理器或者带有锚点管理功能的定位网关进行信息交互。其具体工作流程如下：

步骤1：定位锚点被正确配置后，定期将自身状态信息通过广播形式发送出来。

步骤2：锚点管理器或者带有锚点管理功能的定位网关接收到定位锚点状态信息后，将其转发至定位服务器。

步骤3：定位服务器通过定位锚点的广播信息，获得该锚点的工作状态，如根据更新时间确定定位锚点是否离线，根据电量信息确定定位锚点是否电量正常，通过状态信息确定锚点是否工作正常。同时将信息推送至管理者。

实施例4如图8所示，房间1和房间2是需要被定位的区域，定位网关和锚点管理器被布设在房间3中。

定位标签1在房间一种，其扫描并接收到定位锚点1，2，3，4的广播信息，并获得其身份ID和对应的信号强度值。然后将自身ID值和接收到的锚点相关信息一同发送出去。由于其不在定位网关的覆盖范围内，定位网关无法接收到定位标签的信息，故需要在房间1和房间2中间安置一个定位中继器，其作用是接收定位标签发出的信息，并转发至定位网关。所有定位锚点广播的状态信息都能够被锚点管理器接收(定位锚点的状态信息发送频率低，故可以设置其自身状态信息的发送采用低带宽，远距离的模式)。

本申请定位标签的结构包括：

至少一个射频模块，其支持多种射频模式，其中包含至少一个低功耗窄带传输模式；

微控制器模块，其与所述射频模块连接；

加速度计模块，其监测自身处于运动或者静止状态；所述加速度计模块与微控制器模块连接。

在另一种技术方案中，还包括：

电量监控模块，其监控自身的剩余电量情况；所述电量监控模块与微控制器模块连接。

在另一种技术方案中，

待定位标签连接电源后，微控制器模块监测所述电量监控模块的电量监控情况是否正常，微控制器模块与射频模块连接是否正常，并且监测所述微控制器模块与加速度计模块连接是否正常；

如若电量监控模块的电量监控情况正常，微控制器模块与射频模块连接正常，且微控制器模块与加速度计模块连接正常，则微控制器模块进入配置模式；否则进入错误模式；

当微控制器模块进入配置模式时，等待外部进行参数配置；

待外部参数配置成功，或者等待预定时间后仍未配置，则微控制器模块进入工作模式；如果配置失败，则进入错误模式；

其中，在微控制器模块进入错误模式后，微控制器模块通过射频模块周期上报出错信息；

在微控制器模块进入工作模式后，如果加速度计模块监测到其自身处于静止状态，则微控制器模块通过射频模块周期采集电量监控模块采集的剩余电量数据；如果加速度计模块监测到其自身处于运动状态，则微控制器模块通过射频模块周期采集定位节点发送的广播信号并测量广播信号的信号强度；并且微控制器模块将采集到的广播信号所属标签的通用唯一标识和该测量信号的信号强度存放在微控制器模块中。

在另一种技术方案中，如果加速度计模块监测到其自身处于运动状态，则微控制器模块通过射频模块周期采集定位节点发送的广播信号并测量其信号强度；其中，采集频率由配置模式中配置的参数决定。

在另一种技术方案中，还包括：

指示灯，其与所述微控制器模块连接；

在另一种技术方案中，在定位标签进入错误模式后，微控制器模块通过射频模块周期上报出错信息，并且控制指示灯频闪。

在另一种技术方案中，还包括：陀螺仪模块，其与所述微控制器模块连接；

如果加速度计模块监测到自身处于运动状态，微控制器模块通过射频模块采集加速度计模块和陀螺仪模块的传感器数据，并且通过滤波算法对数据进行处理，计算出定位节点的估计位移，并存放在微控制器模块中。

在另一种技术方案中，在工作模式中，微控制器模块通过射频模块周期采集电量监控模块采集的剩余电量数据；

然后微控制器模块将采集到的剩余电量数据、广播信号所属标签的通用唯一标识、该测量信号的信号强度以及定位节点的估计位移存放在微处理器中；然后打包，通过低功耗窄带模式发送到对应的射频收发器，即上报工作状态；

当微控制器模块通过射频模块上报工作状态以后，开启一段时间的微控制器模块通信接收功能，若在开启通信接收功能的时间内接收到定位标签配置命令或定位标签固件更新命令，则进行对应的配置更新或固件更新操作。

在另一种技术方案中，微控制器模块通过射频模块在接收或发送通信数据包时，在使用加密传输。

本申请定位标签的一个实施例，一种低功耗的多模定位标签，该定位标签只是定位设备的核心模块，其外观结构可以有多种样式，如手环形式，手表形式，标签形式，卡片形式等，

其具体包括：

至少一个射频模块，其支持多种射频模式，其中包含至少一个低功耗窄带传输模式；该射频模块可以收发两种或两种以上射频信号的数据包如蓝牙、wifi、zigbee、LoRa等，且其中至少包含一个低功耗窄带通信模式，如LoRa，Nb-IoT和eMTC等，至少一个射频模块可由多个只能收发一种射频信号的射频模块组合构成，也可以由一种可以收发多种射频信号的射频模块构成。

微控制器模块，其与所述射频模块连接；微控制器模块可以为一个单独的微处理器，也可以是多模射频模块中内含的微处理器模块。

电量监控模块，其监控自身的剩余电量情况；所述电量监控模块与微控制器模块连接；

加速度计模块，其监测自身处于运动或者静止状态；所述加速度计模块与微控制器模块连接；

陀螺仪模块，其与所述微控制器模块连接；

其工作流程为：

待定位标签连接电源后，微控制器模块监测所述电量监控模块的电量监控情况是否正常，并且监测所述微控制器模块与加速度计模块连接是否正常；

如若电量监控模块的电量监控情况正常，且微控制器模块与加速度计模块连接正常，则微控制器模块进入配置模式；否则进入错误模式；

当微控制器模块进入配置模式时，等待外部进行参数配置；

待外部参数配置成功，或者等待预定时间后仍未配置，则微控制器模块进入工作模式；如果配置失败，则进入错误模式；

其中，在微控制器模块进入错误模式后，微控制器模块通过射频模块周期上报出错信息；

在微控制器模块进入工作模式后，如果加速度计模块监测到其自身处于静止状态，也就是整个定位标签处于静止状态，因为定位标签内的每个模块属于整体，则微控制器模块通过射频模块周期采集电量监控模块采集的剩余电量数据，微控制器控制多模射频模块使用不同射频模式发送或者接收数据时，可选择对将发送的数据进行加密；如果加速度计模块监测到其自身处于运动状态，则微控制器模块通过射频模块周期采集定位节点发送的广播信号并测量广播信号的信号强度，其中，采集频率由配置模式中配置的参数决定；并且微控制器模块将采集到的广播信号所属标签的通用唯一标识和该测量信号的信号强度存放在微控制器模块中。

如果加速度计模块监测到自身处于运动状态，微控制器模块通过射频模块采集加速度计模块和陀螺仪模块的传感器数据，并且通过滤波算法对数据进行处理，计算出定位节点的估计位移，并存放在微控制器模块中。

并且在工作模式中，微控制器模块通过射频模块周期采集电量监控模块采集的剩余电量数据；

然后微控制器模块将采集到的剩余电量数据、广播信号所属标签的通用唯一标识、该测量信号的信号强度以及定位节点的估计位移存放在微处理器中；然后打包，通过低功耗窄带模式发送到对应的射频收发器，即上报工作状态；

当定位标签上报工作状态以后，开启一段时间的定位标签通信接收功能，若在开启通信接收功能的时间内接收到定位标签配置命令或定位标签固件更新命令，则进行对应的配置更新或固件更新操作。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种兼容传感器节点的室内定位系统，其特征在于，包括：

多个定位锚点，其固定于室内空间，所述定位锚点通过加密/非加密的广播帧周期性发送自身ID信息；

定位标签，其设置于待定位的目标上，所述定位标签扫描接收多个定位锚点的ID信息以及对应定位锚点的信号强度RSSI值，并通过无线方式发出；

定位网关，其接收定位标签无线发出的多个定位锚点的ID信息、信号强度RSSI值以及定位标签自身ID，并通过有线/无线方式发出；

定位服务器，其存储有多个定位锚点的ID以及对应的位置信息，所述定位服务器接收所述定位网关发出的多个定位锚点的ID信息、信号强度RSSI值以及定位标签自身ID，并通过接收到的定位锚点的ID信息查询对应定位锚点的位置信息，通过接收到的信号强度RSSI值计算定位标签与各个定位锚点间的距离值，之后通过定位算法获得定位标签在室内的位置信息；

传感器节点，其包括：第一电源模块、第一处理器、传感器以及射频电路。

2.如权利要求1所述的兼容传感器节点的室内定位系统，其特征在于，还包括定位终端，其为具有蓝牙功能的手机、电脑或平板电脑；

所述定位终端扫描接收多个定位锚点非加密的广播帧，获取对应定位锚点的ID信息以及对应定位锚点的信号强度RSSI值，并通过网络传输至所述定位服务器，所述定位服务器获取所述定位终端的位置信息。

3.如权利要求1所述的兼容传感器节点的室内定位系统，其特征在于，还包括锚点管理器，其与多个定位锚点通信以接收所述定位锚点的状态信息，并将接收的定位锚点的状态信息有线/无线传输至所述定位服务器。

4.如权利要求1所述的兼容传感器节点的室内定位系统，其特征在于，还包括定位中继器，其发送信道参数设置为与所述定位网关信道参数相同，所述定位中继器设置于定位网关未覆盖的室内空间，所述定位中继器与未覆盖的室内空间的定位标签通信以接收定位标签发出的多个定位锚点的ID信息、信号强度RSSI值以及定位标签自身ID，并通过无线方式发送给所述定位网关。

5.如权利要求4所述的兼容传感器节点的室内定位系统，其特征在于，所述定位中继器具有一个或多个独立的射频链路。

6.如权利要求1所述的兼容传感器节点的室内定位系统，其特征在于，所述定位网关包括：

第二电源模块，其为中央处理器以及剩余模块供电；

中央处理器；

网络通讯模块，其网络接口为以太网接口、wifi接口，4G接口，NB-IOT接口中的一个或多个，所述网络通讯模块与所述中央处理器连接；

多个射频模块，其与所述中央处理器连接。

7.如权利要求6所述的兼容传感器节点的室内定位系统，其特征在于，所述射频模块为SX1280芯片。

8.如权利要求4所述的兼容传感器节点的室内定位系统，其特征在于，所述定位中继器包括第三电源模块、第二处理器、射频芯片以及外围电路。

9.如权利要求1所述的兼容传感器节点的室内定位系统，其特征在于，所述传感器包括：温度传感器、湿度传感器、气压传感器。