CN109275086B - 一种定位通信系统和数传模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位通信系统和数传模组，系统包括设置在定位参考点的基站模组、设置在定位对象上的定位模组，以及数传模组；基站模组包括基站通信单元，定位模组包括定位通信单元；数传模组包括数传处理单元、数传通信单元和管理端接口，管理端接口用于与管理装置连接；数传处理单元可通过数传通信单元与基站模组和/或定位模组进行通信；一方面可将从基站模组和/或定位模组获取的数据发送至管理装置，另一方面可将从管理装置获取的数据发送至基站模组和/或定位模组。数传模组不执行基站的运行步骤，也不执行定位的步骤，可随管理装置的移动而移动，因而避免了对相关人员操作或查看管理终端造成不便。

Description

一种定位通信系统和数传模组

技术领域

本发明涉及局部定位技术，尤其涉及一种定位通信系统和数传模组。

背景技术

现有的局部定位系统包括基站和标签，管理终端连接于基站，获取标签相对于基站的距离和/或定位信息。但是，局部定位系统中基站的设置位置通常会对相关人员操作或查看管理终端造成不便，例如，基站设置的位置过低、过高或者过于靠近路面。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种定位通信系统和数传模组，其能解决现有的局部定位系统中基站的设置位置通常会对相关人员操作或查看管理终端造成不便，例如，基站设置的位置过低、过高或者过于靠近路面的问题。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种定位通信系统，包括用于设置在定位参考点的基站模组、用于设置在定位对象上的定位模组，以及数传模组；所述基站模组包括基站通信单元，所述定位模组包括定位通信单元；所述数传模组包括数传处理单元和与所述数传处理单元电连接的数传通信单元和管理端接口，所述管理端接口用于与管理装置连接；

所述数传处理单元通过所述数传通信单元与所述基站模组的基站通信单元进行通信，和/或与所述定位模组的定位通信单元进行通信；所述数传处理单元还用于将从所述基站模组和/或定位模组获取的数据发送至所述管理端接口连接的管理装置，和/或将从所述管理端接口连接的管理装置获取的数据发送至所述基站模组和/或定位模组。

进一步地，所述定位模组还包括与所述定位通信单元电连接的定位处理单元，所述定位处理单元根据所述定位通信单元与所述基站通信单元之间的通信计算所述定位模组与所述基站模组之间的距离，以及通过所述定位通信单元将所述距离的信息发送至所述数传模组；所述数传处理单元通过所述管理端接口将所述距离的信息发送至所述管理装置，以使所述管理装置根据所述定位模组与至少一所述基站模组之间的距离计算所述定位模组的位置信息。

进一步地，所述定位模组还包括用于与所述定位对象通信连接的对象通信接口，所述对象通信接口连接于所述定位处理单元；所述定位处理单元通过所述对象通信接口从所述定位对象获取对象数据，并通过所述定位通信单元将获取的对象数据发送至所述数传模组；所述数传模组通过所述管理端接口将所述对象数据发送至所述管理装置。

进一步地，所述数传处理单元还通过所述管理端接口从所述管理装置获取操作指令，并通过所述数传通信单元将操作指令发送至所述定位模组；所述定位处理单元通过所述对象通信接口将所述操作指令发送至所述定位对象，以使所述定位对象执行所述操作指令。

进一步地，所述数传处理单元还通过所述管理端接口从所述管理装置获取节点配置指令，并通过所述数传通信单元将所述节点配置指令发送至所述定位模组和/或基站模组。

进一步地，所述定位处理单元无法成功通过所述定位通信单元将所述距离的信息发送至所述数传模组时，通过所述定位通信单元将所述距离的信息发送至所述基站模组，所述基站模组通过所述基站通信单元将所述距离的信息发送至所述数传模组。

进一步地，所述定位处理单元无法成功通过所述定位通信单元将对象数据发送至所述数传模组时，通过所述定位通信单元将对象数据发送至所述基站模组，所述基站模组通过所述基站通信单元将对象数据发送至所述数传模组。

进一步地，数传通信单元无法成功将操作指令发送至所述定位模组时，将操作指令发送至所述基站模组，所述基站模组通过所述定位通信单元将操作指令发送至所述定位对象。

进一步地，所述基站模组接收所述定位模组发送的位置信息和/或对象数据，并广播所述定位模组的位置信息和/或对象数据；和/或

所述基站模组接收所述数传模组发送的操作指令，并广播所述操作指令。

进一步地，所述基站模组还包括基站处理单元和基站端接口，所述基站通信单元和基站端接口均连接于所述基站端接口，所述基站端接口用于连接管理终端。

进一步地，所述基站模组的数目为多个，分别设置在一定位参考点。

进一步地，所述各定位参考点距离墙壁的距离小于0.8米；和/或

所述定位参考点距离地面的高度大于1.2米，或所述定位参考点距离地面的高度小于0.8米。

一种用于定位通信系统的数传模组，所述数传模组包括数传处理单元和与所述数传处理单元电连接的数传通信单元和管理端接口，所述管理端接口用于与管理装置连接；

所述数传处理单元通过所述数传通信单元与所述基站模组进行通信，和/或与所述定位模组进行通信；所述数传处理单元还用于将从所述基站模组和/或定位模组获取的数据发送至所述管理端接口连接的管理装置，和/或将从所述管理端接口连接的管理装置获取的数据发送至所述基站模组和/或定位模组。

相比现有技术，本发明实施例的有益效果在于：通过数传模组连接于管理装置，且数传处理单元可通过数传通信单元与基站模组和/或定位模组进行通信；一方面可将从基站模组和/或定位模组获取的数据发送至管理装置，另一方面可将从管理装置获取的数据发送至基站模组和/或定位模组。数传模组不执行基站的运行步骤，也不执行定位的步骤，可随管理装置的移动而移动，因而避免了对相关人员操作或查看管理终端造成不便。

附图说明

图1为本发明实施例＝提供的定位通信系统的结构示意图；

图2为图1中基站模组的结构示意图；

图3为图1中定位模组的结构示意图；

图4为图1中数传模组的结构示意图；

图5为超宽带模块的结构示意图。

图中：10、定位参考点；20、定位对象；21、摄像头；30、管理装置；40、墙壁；

100、基站模组；110、基站通信单元；120、基站处理单元；130、基站端接口；200、定位模组；210、定位通信单元；220、定位处理单元；230、对象通信接口；300、数传模组；310、数传处理单元；320、数传通信单元；330、管理端接口；400、超宽带模块；410、控制器；420、通信接口；430、超宽带收发器；440、电源模块；450、状态指示灯。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1为一种定位通信系统的结构示意图。

如图1所示，定位通信系统包括用于设置在定位参考点10的基站模组100、用于设置在定位对象20上的定位模组200，以及数传模组300。

其中，如图2所示，基站模组100包括基站通信单元110；如图3所示，定位模组200包括定位通信单元210；如图4所示，数传模组300包括数传处理单元310和与数传处理单元310电连接的数传通信单元320和管理端接口330，管理端接口330用于与管理装置30连接。

示例性的，管理装置30为电脑、平板、或专用的电子装置。

在本实施例中，基站通信单元110、定位通信单元210、数传通信单元320均通过超宽带技术实现；即基站通信单元110为超宽带基站通信单元，定位通信单元210为超宽带定位通信单元，数传通信单元320为超宽带数传通信单元。超宽带(UWB，Ultra Wideband)技术是一种无线通信技术，通过对具有极陡上升和下降时间的冲击脉冲进行直接调制，产生具有纳秒或者次纳秒级以下的极窄脉冲，使信号具有GHz量级的带宽。具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、定位精度高等优点。另外，基站通信单元110、定位通信单元210、数传通信单元320也可通过蓝牙、Wifi、Zigbee等技术实现。

在本实施中，基站通信单元110、定位通信单元210、数传通信单元320均包括dacaWave DWM1000芯片。

数传处理单元310通过数传通信单元320与基站模组100的基站通信单元110进行通信，和/或与定位模组200的定位通信单元210进行通信；数传处理单元310还用于将从基站模组100和/或定位模组200获取的数据发送至管理端接口330连接的管理装置30，和/或将从管理端接口330连接的管理装置30获取的数据发送至基站模组100和/或定位模组200。

作为优选的实施方式，基站模组100的数目为多个，分别设置在一定位参考点10。示例性的，至少一个基站模组100不在其余基站模组100位于的平面，如一个定位参考点10位于较高的地方，如屋顶，其他定位参考点10位于的地方，如地面上。

作为优选的实施方式，各定位参考点10距离墙壁40的距离小于0.8米；和/或

定位参考点10距离地面的高度大于1.2米，或定位参考点10距离地面的高度小于0.8米。

本发明实施例提供的定位通信系统，通过数传模组300连接于管理装置30，且数传处理单元310可通过数传通信单元320与基站模组100和/或定位模组200进行通信；一方面可将从基站模组100和/或定位模组200获取的数据发送至管理装置30，另一方面可将从管理装置30获取的数据发送至基站模组100和/或定位模组200。数传模组300不执行基站的运行步骤，也不执行定位的步骤，可随管理装置30的移动而移动，因而避免了对相关人员操作或查看管理终端造成不便。

作为优选的实施方式，数传处理单元310将定位模组200与基站模组100之间的距离的信息发送至管理端接口330连接的管理装置30；定位模组200与基站模组100之间的距离是数传通信单元320从定位模组200获取的。定位模组200还包括与定位通信单元210电连接的定位处理单元220，定位处理单元220根据定位通信单元210与基站通信单元110之间的通信计算定位模组200与基站模组100之间的距离，以及通过定位通信单元210将距离的信息发送至数传模组300。数传处理单元310通过管理端接口330将距离的信息发送至管理装置30，以使管理装置30根据定位模组200与至少一基站模组100之间的距离计算定位模组200的位置信息。

超宽带技术通过极窄脉冲的收发来进行数据的传输和通信，从而获得精确的时间戳。UWB定位领域有两种常见的定位方式：一种为通过双向通信原理计算出定位模组200与基站模组100之间的飞行时间，乘以光速后从而计算出之间的距离；另一种为通过时间同步原理，只需要通过单向通信即可确定出定位模组200与基站模组100之间到达时间(TOA：Time of Arrive)或到达时间差(TDOA：Time Difference of Arrive)，进而得出定位模组200到达基站模组100的距离或者与基站模组100的距离差，然后可以通过多球交汇原理解算出定位模组200相对于基站模组100的位置。

示例性的，在本发明实施例中，同一时间只有一个基站模组100、定位模组200或数传模组300发送广播信息，其他模组处于接收状态。定位模组200、数传模组300在接收到各个基站模组100发送的广播信号后，根据同步时间、角色以及其ID大小向外发送其广播信号。基站模组100可以接收到来自定位模组200、数传模组300的广播信号，定位模组200可接收来自基站模组100、数传模组300所发送的广播信号，数传模组300可接受来自定位模组200、基站模组100所发送的广播信号。各广播信号包括了角色编号、ID大小、同步时间戳以及用于定位的有效发送时间、接收时间戳中的至少一项。

作为优选的实施方式，基站模组100还包括与基站通信单元110电连接的基站处理单元120，基站处理单元120通过基站通信单元110广播基站信息；基站信息包括角色代码、模组ID、同步时间戳、以及有效发送时间和接收时间戳。

定位模组200根据从至少一个定位模组200获得的时间戳信息，计算出定位模组200与基站模组100之间的飞行时间，与光速运算后得到定位模组200到基站模组100的距离；然后将距离的信息发送至数传模组300。数传处理单元310通过管理端接口330将距离的信息发送至管理装置30；然后由管理装置30根据该定位模组200与至少一基站模组100之间的距离，通过定位算法如最小二乘解算出定位模组200的定位坐标，即位置信息。示例性的，管理装置30包括客户端服务器，可对定位模组200的位置信息做进一步加工或进行显示等操作。

作为优选的实施方式，管理装置30得到某定位模组200的位置信息后，可将该位置信息通过管理端接口330传输至数传处理单元310，以便数传模组300将位置信息，即定位坐标，以及将定位模组200到基站模组100的距离嵌入到其广播信号当中，便于其他模组获取该信息，实现更多功能，如多个定位模组200所在定位对象20的编队行动。

作为优选的实施方式，定位模组200还包括用于与定位对象20通信连接的对象通信接口230，对象通信接口230连接于定位处理单元220；示例性的，对象通信接口230包括串口、CAN接口、USB接口等接口中的至少一种。

作为优选的实施方式，定位处理单元220通过对象通信接口230从定位对象20获取对象数据，并通过定位通信单元210将获取的对象数据发送至数传模组300。示例性的，定位对象20包括摄像头21，对象数据包括和摄像头21采集的图像数据。数传模组300从定位模组200获取对象数据后，通过管理端接口330将对象数据发送至管理装置30。示例性的，管理装置30包括客户端服务器(图未示)，可对对象数据做进一步加工或进行显示等操作。

作为本发明实施例的进一步改进，定位处理单元220无法成功通过定位通信单元210将距离的信息发送至数传模组300时，通过定位通信单元210将距离的信息发送至基站模组100，基站模组100通过基站通信单元110将距离的信息发送至数传模组300。

示例性的，如果定位模组200与数传模组300之间的距离过大，定位通信单元210与数传通信单元320无法可靠传输数据时，定位处理单元220无法成功通过定位通信单元210将距离的信息发送至数传模组300。定位模组200通过将距离的信息发送至基站模组100，然后由基站模组100作为中继，将距离的信息发送至数传模组300。然后由数传处理单元310通过管理端接口330将距离的信息发送至管理装置30，以使管理装置30根据定位模组200与至少一基站模组100之间的距离计算定位模组200的位置信息。

作为优选的实施方式，定位处理单元220无法成功通过定位通信单元210将对象数据发送至数传模组300时，通过定位通信单元210将对象数据发送至基站模组100，基站模组100通过定位通信单元210将对象数据发送至数传模组300。

示例性的，如果定位模组200与数传模组300之间的距离过大，定位通信单元210与数传通信单元320无法可靠传输数据时，定位处理单元220无法成功通过定位通信单元210将对象数据发送至数传模组300。定位模组200通过将对象数据发送至基站模组100，然后由基站模组100作为中继，将对象数据发送至数传模组300。然后由数传处理单元310通过管理端接口330将对象数据发送至管理装置30。示例性的，管理装置30包括客户端服务器，可对对象数据做进一步加工或进行显示等操作。

作为优选的实施方式，数传处理单元310还通过管理端接口330从管理装置30获取操作指令，并通过数传通信单元320将操作指令发送至定位模组200；定位处理单元220通过对象通信接口230将操作指令发送至定位对象20，以使定位对象20执行操作指令。

示例性的，管理装置30包括交互单元，相关人员通过交互单元输入对于定位对象20的操作指令，例如运动轨迹、摄像角度等；然后通过管理端接口330传输至数传处理单元310，由数传处理单元310通过数传通信单元320将操作指令发送至定位模组200；定位模组200再将操作指令发送至定位对象20；定位对象20可根据操作指令实现相应的功能，如按运动轨迹运动，或按照规定的摄像角度获取图像。示例性的，定位对象20根据操作指令按运动轨迹运动时，还需要获取数传模组300广播的定位对象20的位置信息。

作为优选的实施方式，数传通信单元320无法成功将操作指令发送至定位模组200时，将操作指令发送至基站模组100，基站模组100通过定位通信单元210将操作指令发送至定位对象20。

示例性的，如果定位模组200与数传模组300之间的距离过大，数传通信单元320与定位通信单元210无法可靠传输数据时，数传处理单元310无法成功通过数传通信单元320将操作指令发送至定位模组200。因此数传模组300通过将操作指令发送至基站模组100，然后由基站模组100作为中继，将操作指令发送至定位模组200，然后由定位模组200发送至定位对象20，以使定位对象20执行操作指令。

作为优选的实施方式，基站模组100接收定位模组200发送的位置信息和/或对象数据，并广播定位模组200的位置信息和/或对象数据。

作为优选的实施方式，基站模组100还包括连接于基站处理单元120的基站端接口130，基站端接口130用于连接管理终端(图未示)。示例性的，管理终端为电脑、平板、或专用的电子装置。因此，再需要时，管理终端可以连接于位于较舒适定位参考点10的基站模组100，同时获取基站模组100接收到的定位模组200的位置信息和/或对象数据；还可以由管理终端通过基站端接口130向基站处理单元120发送操作指令，基站通信单元110将操作指令转发至相应的定位模组200。

作为优选的实施方式，基站模组100接收数传模组300发送的操作指令，并广播操作指令。

通过基站模组100广播的方式时，定位模组200无需判断是否成功将相应的数据发送至数传模组300；数传模组300可直接从定位模组200获取相应的数据，也可通过基站模组100的广播间接从定位模组200获取相应的数据。数传模组300也无需判断是否成功将相应的数据发送至定位模组200，定位模组200可直接从数传模组300获取相应的数据，也可通过基站模组100的广播间接从数传模组300获取相应的数据。

作为优选的实施方式，基站模组100广播的数据包括用于定位的数据和/或透传数据；透传数据为从定位模组200获取的相应数据和/或从数传模组300获取的相应数据。当透传数据相对于用于定位的数据规模较大时，可将用于定位的数据、透传数据分开广播；当透传数据相对于用于定位的数据规模较小时，可将用于定位的数据和透传数据在同一数据包广播。

作为优选的实施方式，基站模组100、定位模组200，以及数传模组300之间通过超宽带无线电进行时钟同步。

作为优选的实施方式，基站模组100、定位模组200，以及数传模组300可以采用统一的结构。

示例性的，如图5所示的超宽带模块400，包括控制器410、通信接口420，以及超宽带收发器430，还可进一步包括电源模块440和状态指示灯450，通信接口420、超宽带收发器430、电源模块440和状态指示灯450均连接于控制器410；各超宽带模块400均可通过通信接口420连接于管理装置30，如电脑；然后由电脑设置各超宽带模块400的角色，示例性的可通过配制连接于控制器410的使能单元(图未示)实现，从而将各超宽带模块400配置为基站模组100、定位模组200，以及数传模组300。

作为优选的实施方式，数传处理单元310还通过管理端接口330从管理装置30获取节点配置指令，并通过数传通信单元320将节点配置指令发送至定位模组200和/或基站模组100，以将超宽带模块400配置为基站模组100或定位模组200。

超宽带模块400配置为基站模组100时，控制器410作为基站处理单元120，超宽带收发器430作为基站通信单元110；超宽带模块400配置为定位模组200时，控制器410作为定位处理单元220，超宽带收发器430作为定位通信单元210，通信接口420作为对象通信接口230；超宽带模块400配置为数传模组300时，控制器410作为数传处理单元310，超宽带收发器430作为数传通信单元320，通信接口420作为管理端接口330。

由此，定位通信系统可以灵活配制基站模组100、定位模组200的数目；尤其在基站模组100的设置位置不会对相关人员操作或查看管理装置30造成不便时，也可将基站模组100连接于管理装置30。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种定位通信系统，其特征在于：包括用于设置在定位参考点的基站模组、用于设置在定位对象上的定位模组，以及数传模组；所述基站模组包括基站通信单元，所述定位模组包括定位通信单元；所述数传模组包括数传处理单元和与所述数传处理单元电连接的数传通信单元和管理端接口，所述管理端接口用于与管理装置连接；其中，所述基站通信单元为超宽带基站通信单元，所述定位通信单元为超宽带定位通信单元，所述数传通信单元为超宽带数传通信单元；所述定位模组还包括与所述定位通信单元电连接的定位处理单元，所述定位处理单元根据所述定位通信单元与所述基站通信单元之间的通信计算所述定位模组与所述基站模组之间的距离，以及通过所述定位通信单元将所述距离的信息发送至所述数传模组；所述数传处理单元通过所述管理端接口将所述距离的信息发送至所述管理装置，以使所述管理装置根据所述定位模组与至少一所述基站模组之间的距离计算所述定位模组的位置信息；所述定位模组还包括用于与所述定位对象通信连接的对象通信接口，所述对象通信接口连接于所述定位处理单元；所述定位处理单元通过所述对象通信接口从所述定位对象获取对象数据，并通过所述定位通信单元将获取的对象数据发送至所述数传模组；所述数传模组通过所述管理端接口将所述对象数据发送至所述管理装置；

所述数传处理单元通过所述数传通信单元与所述基站模组的基站通信单元进行通信，和/或与所述定位模组的定位通信单元进行通信；所述数传处理单元还用于将从所述基站模组和/或定位模组获取的数据发送至所述管理端接口连接的管理装置，和/或将从所述管理端接口连接的管理装置获取的数据发送至所述基站模组和/或定位模组；

所述数传处理单元还通过所述管理端接口从所述管理装置获取操作指令，并通过所述数传通信单元将操作指令发送至所述定位模组；所述定位处理单元通过所述对象通信接口将所述操作指令发送至所述定位对象，以使所述定位对象执行所述操作指令；

所述数传处理单元还通过所述管理端接口从所述管理装置获取节点配置指令，并通过所述数传通信单元将所述节点配置指令发送至所述定位模组和/或基站模组。

2.如权利要求1所述的定位通信系统，其特征在于：所述定位处理单元无法成功通过所述定位通信单元将所述距离的信息发送至所述数传模组时，通过所述定位通信单元将所述距离的信息发送至所述基站模组，所述基站模组通过所述基站通信单元将所述距离的信息发送至所述数传模组；

所述定位处理单元无法成功通过所述定位通信单元将对象数据发送至所述数传模组时，通过所述定位通信单元将对象数据发送至所述基站模组，所述基站模组通过所述基站通信单元将对象数据发送至所述数传模组。

3.如权利要求2所述的定位通信系统，其特征在于：数传通信单元无法成功将操作指令发送至所述定位模组时，将操作指令发送至所述基站模组，所述基站模组通过所述定位通信单元将操作指令发送至所述定位对象。

4.如权利要求3所述的定位通信系统，其特征在于：所述基站模组接收所述定位模组发送的位置信息和/或对象数据，并广播所述定位模组的位置信息和/或对象数据；和/或

所述基站模组接收所述数传模组发送的操作指令，并广播所述操作指令。

5.如权利要求4所述的定位通信系统，其特征在于：所述基站模组还包括基站处理单元和基站端接口，所述基站通信单元和基站端接口均连接于所述基站端接口，所述基站端接口用于连接管理终端。

6.如权利要求1-5中任一项所述的定位通信系统，其特征在于：所述基站模组的数目为多个，分别设置在一定位参考点。

7.如权利要求 6所述的定位通信系统，其特征在于：各所述定位参考点距离墙壁的距离小于0.8米；和/或

所述定位参考点距离地面的高度大于1.2米，或所述定位参考点距离地面的高度小于0.8米。

8.一种用于如权利要求1至7任一项所述的定位通信系统的数传模组，其特征在于：所述数传模组包括数传处理单元和与所述数传处理单元电连接的数传通信单元和管理端接口，所述管理端接口用于与管理装置连接；

所述数传处理单元通过所述数传通信单元与所述基站模组进行通信，和/或与所述定位模组进行通信；所述数传处理单元还用于将从所述基站模组和/或定位模组获取的数据发送至所述管理端接口连接的管理装置，和/或将从所述管理端接口连接的管理装置获取的数据发送至所述基站模组和/或定位模组。

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