CN109525936B - 多频点位置数据回传系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多频点位置数据回传系统，其包含多个回传数据广播站，在待定位装置上设置回传数据接收机。各个回传数据广播站利用不同的频点向回传数据接收机发送位置信息，解决了不同广播站所覆盖的重叠区域中存在的同频干扰问题。此外，通过回传数据同步器将各个回传数据广播站利用有线线路连接起来，能够安全有效地进行定位数据包的传输，通过使各个回传数据广播站能够基本同时向回传数据接收机发送定位数据包，从而使得多频点位置数据回传系统可以为回传数据接收机设置接收时段，在一个接收时段内，对来自不同广播站的具有相同的定位数据包进行发射和接收。
Description
技术领域
本公开涉及通信领域，更具体地，本公开涉及定位领域。
背景技术
短距离、高精度无线室内定位技术在城市密集区域和室内封闭空间应用非常广泛，例如对人员的安全监控、紧急救援。以及对物资的运输管理、分配调度等。现有的超宽带定位系统主要包括置于待定位装置上的定位标签和固定的定位基站，其中，定位标签发射定位信号，定位基站接收定位信号，超宽带定位系统根据定位信号到达定位基站的时间信息解算待定位装置的位置信息。受限于解算待定位装置位置信息所需的硬件资源，现有的超宽带定位系统中，多另设服务器解算待定位装置的位置信息，并进行存储、显示等后续操作。这种超宽带定位系统只能适用于被动定位，即待定位目标不能获知自身的位置信息的情形，从而无法应用于需要获知自身位置信息的自动驾驶领域。要想实现自动驾驶，超宽带定位系统需要将服务器计算得到的位置信息实时地传送给待定位装置，因此需要增设与服务器相连接的回传数据广播站以从服务器接收待定位装置的位置信息，相对应地，还需要在待定位装置上增设回传数据接收机以接收回传数据广播站发送的位置信息，从而使待定位装置获知自身的位置信息。然而，由于回传数据广播站的传输距离有限，在待定位区域较大或者待定位区域内部结构较为复杂时，需要增设多台回传数据广播站进行位置信息的发送，此时若回传数据接收机处于两台回传数据广播站覆盖范围的重叠处时，就会产生同频干扰的问题，从而使得回传数据接收机无法接收到任何一个回传数据广播站发送的位置信息。
因此，解决超宽带定位系统回传定位数据时产生的同频干扰是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
依据本发明的一个方面，公开了一种用于超宽带定位系统的多频点位置数据回传系统，超宽带定位系统应用于在待定位区域内的车辆自动驾驶，且超宽带定位系统包括待定位装置，多频点位置数据回传系统包括：中心控制器，提供对待定位装置进行多次定位得到的包括待定位装置多个位置信息的多组微数据包，其中，位置信息包括待定位装置所处的经度值和纬度值，且其中，每个经度值由第一部分位数和第二部分位数组成，经度值的第一部分位数为对于待定位区域内所有位置来说数值均相同的位数部分，经度值的第二部分位数为对于待定位区域内不同位置来说数值会发生变化的位数部分，纬度值的第一部分位数为对于待定位区域内所有位置来说数值均相同的位数部分，纬度值的第二部分位数为对于待定位区域内不同位置来说数值会发生变化的位数部分；回传数据同步器，通过有线线路连接至中心控制器以获取多组微数据包，回传数据同步器将每组微数据包中的经度值和纬度值的第一部分位数去除以形成新微数据包，然后将所述多组新微数据包进行缓存，当预设的缓存时间结束时，若缓存的新微数据包数量少于预设数量，回传数据同步器将不足部分设为具有零值的微数据包且将缓存的新微数据包和为零值的微数据包组合成一个整数据包；若缓存的新微数据包数量大于预设数量，回传数据同步器将最新缓存的预设数量个新微数据包组合成一个整数据包；M个回传数据广播站，分别通过有线线路与回传数据同步器相连接以获得整数据包，并将整数据包进行广播，所述M个回传数据广播站进行广播时所采用的频点个数为N，其中，M和 N均为大于或等于2的整数，且M大于或等于N；回传数据接收机，设置于待定位装置上，回传数据接收机包括N个接收通道，以分别接收不同频点的回传数据广播站发送的整数据包，其中，回传数据接收机中存储经度值和纬度值的第一部分位数，并根据经度值和纬度值的第一部分位数以及接收到的整数据包中经度值和纬度值的第二部分位数，得到整数据包对应的定位时刻和待定位装置的经度值和纬度值；以及车载电脑，通过CAN总线连接至回传数据接收机以显示待定位装置的位置信息。
本发明的有益效果是，各个回传数据广播站利用不同的频点向回传数据接收机发送位置信息，解决了同频干扰的问题。此外，通过回传数据同步器将各个回传数据广播站利用有线线路连接起来，能够安全有效地进行定位数据包的传输，通过使各个回传数据广播站能够基本同时向回传数据接收机发送定位数据包，从而使得多频点位置数据回传系统可以为回传数据接收机设置接收时段，在一个接收时段内，对相同的定位数据包进行发射和接收。
附图说明
图1给出依据本发明一种实施例的多频点位置数据回传系统100的示意图；
图2给出依据本发明一种实施例的多频点定位数据回传系统200的示意图；
图3给出依据本发明一种实施例的回传数据同步器300的模块化示意图；
图4给出依据本发明一种实施例的回传数据广播站400的模块化示意图；
图5给出依据本发明一种实施例的回传数据接收机500的模块化示意图；
图6给出依据本发明一种实施例的多频点定位数据回传方法600的流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“连接”到另一元件时，它可以是直接连接或连接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
图1给出依据本发明一种实施例的用于定位系统的多频点位置数据回传系统100的示意图。多频点位置数据回传系统100示例性地包括中心控制器CC、回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3以及回传数据接收机 BDR。定位系统示例性地包括定位基站BS1、定位基站BS2、定位基站 BS3以及待定位装置MS。其中，在待定位装置MS上放置有定位标签 Tag。定位标签Tag向定位基站BS1、BS2和BS3发射定位信号，定位基站BS1、BS2和BS3接收到定位信号后，分别记录其到达自身的时间信息，并将上述时间信息传输至中心控制器CC。中心控制器CC根据上述时间信息解算并提供定位标签Tag对应的待定位装置MS的位置信息并将上述位置信息传送至回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3，回传数据广播站 BDT1、BDT2和BDT3采用不同的频点将上述位置信息进行广播，而回传数据接收机BDR设置有三个接收通道T1、T2和T3，接收通道T1、T2和 T3的接收频点亦设置成和回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3的广播频点相配对以分别接收回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3广播的位置信息，从而使待定位装置MS获知自身的位置信息。
在图1所示实施例中，多频点位置数据回传系统100包括三个回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3以覆盖整个待定位区域，这三个回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3采用三个不同的频点对位置信息进行广播。相应地，多频点位置数据回传系统100的回传数据接收机BDR设置有三个对应接收通道T1、T2和T3以分别接收回传数据广播站BDT1、 BDT2和BDT3广播的位置信息。然而，本领域技术人员应当理解，在其它实施例中，回传数据广播站可以具有M个，所述M个回传数据广播站进行广播时所采用的频点个数为N，其中，M和N均为大于或等于2的整数，且M大于或等于N。相应地，回传数据接收机BDR设置有至少N个接收通道，该至少N个接收通道对应于N个频点以接收来自M个回传数据广播站广播的位置信息。
在一个实施例中，定位标签Tag发射的定位信号为超宽带(Ultra Wideband，UWB)信号，中心控制器CC根据各定位基站接收到的定位信号到达自身的时间信息，利用TDOA(Time Difference of Arrival)定位算法解算定位标签Tag对应的待定位装置MS的位置信息。
在一个实施例中，定位基站BS1、BS2和BS3通过有线线路耦接至中心控制器CC以实现时间信息的传输。在另一个实施例中，回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3通过有线线路耦接至中心控制器CC以从中心控制器CC获取定位标签Tag对应的待定位装置MS的位置信息。
图2给出依据本发明一种实施例的多频点定位数据回传系统200的示意图。图2所示的多频点定位数据回传系统200相比于图1所示的定位数据回传系统100还包含回传数据同步器BDS。回传数据同步器BDS与中心控制器CC相耦接，以接收中心控制器CC发送的包含待定位装置MS 位置信息的定位数据，回传数据同步器BDS对上述定位数据进行处理后，分别将处理后的定位数据发送给回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3，以使回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3同步地广播位置信息。各回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3接收到定位数据后，即刻或者间隔相同的时间后向回传数据接收机BDR发送定位数据。回传数据接收机BDR设置有三个接收通道T1、T2和T3，接收通道T1、T2和T3的接收频点亦设置成和回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3的广播频点相配对以分别接收回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3广播的定位整数据包。回传数据接收机BDR对接收通道T1、T2和T3接收到的定位整数据包进行甄选以选出一个定位整数据包作为一次定位结果。这样，当中心控制器CC的数据输出速率大于回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3的广播速率时，通过缓存、组合数据包等操作可以完成数据的完整传输，数据不易丢失。
在一个实施例中，回传数据同步器BDS通过有线线路与中心控制器 CC相耦接以从中心控制器CC获取待定位装置MS的位置信息，各个回传数据广播站BDT1、BDT2、BDT3与回传数据同步器BDS通过有线线路相耦接，各回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3通过有线线路接收回传数据同步器BDS发送的包含待定位装置MS位置信息的定位数据。在该实施例中，利用有线线路进行耦接，能够安全有效地进行定位数据的传输。在一个实施例中，各个回传数据广播站BDT1、BDT2、BDT3与回传数据同步器BDS之间的有线线路为相同长度，以得到更好的同步效果。在一个实施例中，各个回传数据广播站BDT1、BDT2、BDT3与回传数据同步器BDS之间的有线线路也可以为不同的长度，在某些定位数据回传系统中，回传数据广播站发送每轮定位数据的间隔时间较长，此时，有线线路的长度带来的同步误差可以忽略。在又一个实施例中，回传数据同步站BDS通过无线的方式向各回传数据广播站发送定位数据。
在图2所示实施例中，回传数据广播站BDT1、BDT2、BDT3分别与回传数据同步器BDS相耦接，以分别从回传数据同步器BDS接收包含待定位装置MS位置信息的定位数据。然而，本领域技术人员应当理解，在其它实施例中，各回传数据广播站可以通过有线线路依次耦接后再通过有线线路耦接至中心控制器以获取待定位装置的位置信息，亦即第一个回传数据广播站与中心控制器相耦接以获取待定位装置的位置信息，后面的回传数据广播站依次从前面的回传数据广播站接收包含待定位装置位置信息的定位数据。
在一个实施例中，当回传数据接收机BDR接收到某一数据回传广播站发送的定位数据后，在一定的时间周期内不再接收其他回传数据广播站发送的定位数据，并对最先接收到的定位数据进行解析作为待定位装置 MS的定位结果。
在一个实施例中，定位系统应用于在待定位区域内的自动驾驶领域。
在一个实施例中，所述定位数据以数据包的形式进行传输。具体地，回传数据同步器BDS从中心控制器CC处获取到包含对待定位装置MS进行多次定位得到的多组位置信息的多组微数据包，所述回传数据同步器 BDS将所述微数据包进行缓存，当缓存至预设的微数据包数量时，将缓存的微数据包组合成一个包含对待定位装置进行多次定位得到的多组位置信息的整数据包，并将所述整数据包传送给回传数据广播站BDT1、BDT2 和BDT3。在该实施例中，当中心控制器CC的数据输出速率大于回传数据广播站BDT1、BDT2和BDT3的广播速率时，通过缓存、组合数据包等操作可以完成数据的完整传输，数据不易丢失。
其中，一个微数据包中包括定位标签Tag对应的待定位装置MS的位置坐标x和y，位置坐标x和y是在待定位区域下建立的二维坐标系中的坐标值。又在一个实施例中，微数据包中包含定位标签Tag对应的待定位装置MS的位置坐标x、y、z，其中，位置坐标x、y、z是在待定位区域下建立的三维坐标系中的坐标值，例如，待定位区域为多层建筑物，位置坐标z可以表示为待定位装置的所在楼层数。
为了实现本发明中的定位系统与现有的GPS、北斗等定位系统的位置数据的兼容性，在一个实施例中，所述坐标系采用地理坐标，坐标值x和 y表示的是定位标签Tag对应的待定位装置MS的经度值和纬度值。然而，当定位系统要求的定位精度较高时，用经度值和纬度值表达的待定位装置 MS的位置信息的数据量较为庞大，例如，当定位精度要求达到厘米级时，通常需要9个字节才能表示出待定位装置MS的位置信息，这将影响数据传输效率。然而，当待定位区域为特定的建筑物或较为局限的区域时，待定位装置MS的经度值和纬度值只在末尾的部分位数上发生变化，例如，对于待定位区域为常规停车场这样的面积区域来说，通常只需要9个字节中的最后4个字节便能表示出停车场中各个位置的经度值和纬度值的发生变化的部分位数，这样便可以节省5个字节的数据容量，大大提高传输速率。基于此，在这样的实施例中，位置信息可以包括待定位装置所处的经度值和纬度值，且其中，每个经度值由第一部分位数和第二部分位数组成，经度值的第一部分位数为对于待定位区域内所有位置来说数值均相同的位数部分，经度值的第二部分位数为对于待定位区域内不同位置来说数值会发生变化的位数部分，纬度值的第一部分位数为对于待定位区域内所有位置来说数值均相同的位数部分，纬度值的第二部分位数为对于待定位区域内不同位置来说数值会发生变化的位数部分。回传数据同步器BDS将每组微数据包中的经度值和纬度值的第一部分位数去除以形成新微数据包，然后将所述多组新微数据包进行缓存，当预设的缓存时间结束时，若缓存的新微数据包数量少于预设数量，回传数据同步器BDS将不足部分设为具有零值的微数据包且将缓存的新微数据包和为零值的微数据包组合成一个整数据包；若缓存的新微数据包数量大于预设数量，回传数据同步器 BDS将最新缓存的预设数量个新微数据包组合成一个整数据包。在另一个实施例中，若缓存的新微数据包数量大于预设数量，回传数据同步器BDS 均匀抽取缓存的微数据包至预设数量，并将抽取出的微数据包组合成一个整数据包。另一方面，回传数据接收机BDR中存储经度值和纬度值的第一部分位数，并根据经度值和纬度值的第一部分位数以及接收到的整数据包中经度值和纬度值的第二部分位数，可以进行数据恢复，得到整数据包对应的定位时刻和待定位装置的经度值和纬度值。
在一个实施例中，定位系统包括多个待定位装置，且每组微数据包包括待定位装置的身份信息用以区别各个待定位装置。
在图2所示实施例中，多频点位置数据回传系统200还可以包括车载电脑CPC，其通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线连接至回传数据接收机BDR以从回传数据接收机BDR获取待定位装置 MS的位置信息并将该位置信息显示给用户。
采用图2所示实施例中的多频点位置数据回传系统100，由于各个回传数据广播站能够基本同时向回传数据接收机BDR发送定位数据，从而使得多频点位置数据回传系统可以为回传数据接收机BDR设置接收时段，在一个接收时段内，对相同的定位数据进行发射和接收。进一步地，各个回传数据广播站利用不同的频点向回传数据接收机BDR发射定位数据，解决了同频干扰的问题。
图3给出依据本发明一种实施例的回传数据同步器300的模块化示意图。回传数据同步器300包括定位数据接收模块301、定位数据处理模块 302以及定位数据发送模块303。其中，定位数据接收模块301与中心控制器CC相连接，以接收中心控制器CC发送的定位数据，并发送至定位数据处理模块302。定位数据处理模块302接收到定位数据后，对定位数据进行处理，具体地，定位数据处理模块302将接收到的定位数据进行缓存，当缓存达到一定数据量后，定位数据处理模块302将缓存的数据整合成定位数据包的形式，并发送给定位数据发送模块303。定位数据发送模块303通过有线线路连接至多个回传数据广播站，定位数据发送模块303 将接收到的定位数据包发送给多个回传数据广播站。
图4给出依据本发明一种实施例的回传数据广播站400的模块化示意图。回传数据广播站400包括定位数据接收模块401、选频控制模块402 以及定位数据发送模块403。其中，定位数据接收模块401通过有线线路与回传数据同步器BDS相连接，接收回传数据同步器BDS发送的定位数据包，并发送至选频控制模块402。选频控制模块402接收到定位数据包后，将其调制到所述回传数据广播站400对应的频点，并经由定位数据发送模块403发送至回传数据接收机BDR。在一个实施例中，回传数据广播站的频率选择方案依据地图原则，即存在覆盖区域部分重叠的各回传数据广播站采用不同的频点发射定位数据包，以解决当回传数据接收机 BDR处于覆盖区域重叠部分时的同频干扰的问题。
图5给出依据本发明一种实施例的回传数据接收机500的模块化示意图。回传数据接收机500包括第一天线501、第二天线502、第三天线503，以及与上述天线分别对应的第一接收模块504、第二接收模块505、第三接收模块506，此外，还包括定位数据选择模块507。其中，第一天线 501、第二天线502、第三天线503分别接收不同频点的回传数据广播站发送的定位数据包，从而将接收到的定位数据包分别传输至与所述天线对应的第一接收模块504、第二接收模块505、第三接收模块506。第一接收模块504、第二接收模块505、第三接收模块506分别对接收到的定位数据包进行解调，并传输至定位数据选择模块507。
图6给出依据本发明一种实施例的多频点定位数据回传方法600的流程图，包括：
步骤601：采用N个频点以分别对待定位装置的位置信息进行广播，其中，N为大于或等于2的整数；
步骤602：在待定位装置处分别接收不同频点上的位置信息以反馈给待定位装置。
在一个实施例中，多频点定位数据回传方法600还包括同步地下发位置信息以使N个频点上同步地广播位置信息。
在另一个实施例中，多频点定位数据回传方法600还包括对包含对待定位装置进行一次定位得到的一组位置信息的微数据包进行缓存，当缓存至预设的微数据包数量时，将缓存的微数据包组合成一个包含对待定位装置进行多次定位得到的多组位置信息的整数据包，再将所述整数据包下发，利用N个频点对下发的整数据包进行广播。
在又一个实施例中，在步骤602中，在接收到一次位置信息后，在一段预设的时间周期内不再接收其他位置信息，并对最先接收到的位置信息进行解析作为待定位装置的定位结果。
在另一个实施例中，多频点定位数据回传方法600还包括利用定位标签向定位基站发射定位信号；利用定位基站接收定位信号，并记录定位信号到达定位基站的时间信息，并将上述时间信息传输至中心控制器；利用中心控制器计算定位标签应的待定位装置的位置信息，并将上述位置信息传送给回传数据广播站以广播位置信息。在又一实施例中，多频点定位数据回传方法600还包括设置回传数据同步器以将接收到的位置信息处理成定位数据包，并通过有线线路传输至各个回传数据广播站。
本发明公开了一种多频点定位数据回传系统及其方法，增设回传数据同步器BDS将各个回传数据广播站BDT利用有线线路耦接起来，能够安全有效地进行定位数据包的传输，并使得各个回传数据广播站BDT能够基本同时向回传数据接收机BDR发送定位数据包，从而使得多频点定位数据回传系统可以为回传数据接收机BDR设置接收时段，在一个接收时段内，对相同的定位数据包进行发射和接收。进一步地，各个回传数据广播站BDT利用不同的频点向回传数据接收机BDR发射定位数据包，解决了同频干扰的问题。
如以上所提到的，虽然已经说明和描述了本发明的优选实施例，但在不背离本发明的精神和范围的情况下，可进行许多改变。由此，本发明的范围不由优选实施例的公开所限制。而是，应当完全参考随后的权利要求来确定本发明。
Claims (3)
1.一种用于超宽带定位系统的多频点位置数据回传系统，超宽带定位系统应用于在待定位区域内的车辆自动驾驶，且超宽带定位系统包括待定位装置，多频点位置数据回传系统包括：
中心控制器，提供对待定位装置进行多次定位得到的包括待定位装置多个位置信息的多组微数据包，其中，位置信息包括待定位装置所处的经度值和纬度值，且其中，每个经度值由第一部分位数和第二部分位数组成，经度值的第一部分位数为对于待定位区域内所有位置来说数值均相同的位数部分，经度值的第二部分位数为对于待定位区域内不同位置来说数值会发生变化的位数部分，纬度值的第一部分位数为对于待定位区域内所有位置来说数值均相同的位数部分，纬度值的第二部分位数为对于待定位区域内不同位置来说数值会发生变化的位数部分；
回传数据同步器，通过有线线路连接至中心控制器以获取多组微数据包，回传数据同步器将每组微数据包中的经度值和纬度值的第一部分位数去除以形成新微数据包，然后将多组新微数据包进行缓存，当预设的缓存时间结束时，若缓存的新微数据包数量少于预设数量，回传数据同步器将不足部分设为具有零值的微数据包且将缓存的新微数据包和为零值的微数据包组合成一个整数据包；若缓存的新微数据包数量大于预设数量，回传数据同步器将最新缓存的预设数量个新微数据包组合成一个整数据包；
M个回传数据广播站，分别通过有线线路与回传数据同步器相连接以获得整数据包，并将整数据包进行广播，所述M个回传数据广播站进行广播时所采用的频点个数为N，其中，M和N均为大于或等于2的整数，且M大于或等于N；
回传数据接收机，设置于待定位装置上，回传数据接收机包括N个接收通道，以分别接收不同频点的回传数据广播站发送的整数据包，其中，回传数据接收机中存储经度值和纬度值的第一部分位数，并根据经度值和纬度值的第一部分位数以及接收到的整数据包中经度值和纬度值的第二部分位数，得到整数据包对应的定位时刻和待定位装置的经度值和纬度值；以及
车载电脑，通过CAN总线连接至回传数据接收机以显示待定位装置的位置信息。
2.如权利要求1所述的多频点位置数据回传系统，其特征在于，超宽带定位系统包括多个待定位装置，且每组微数据包包括待定位装置的身份信息。
3.如权利要求1所述的多频点位置数据回传系统，其特征在于，超宽带定位系统还包括：
定位标签，设置于待定位装置上，定位标签发射定位信号；以及
多个定位基站，接收定位标签发射的定位信号，并记录所述定位信号到达自身的时间信息；
其中，中心控制器从多个定位基站处接收所述时间信息，并根据所述时间信息解算待定位装置的位置信息。
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