CN110062460A - 室内定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种室内定位系统及方法，涉及室内定位的技术领域，能够利用位置服务器向桥节点发送同步信号；桥节点在接收同步信号后，根据UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号，以及，触发锚节点通过UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号；PDA装置通过UWB定位模块接收桥节点和锚节点发送的UWB信号，并根据UWB信号通过UWB定位模块计算自身在当前空间的空间位置，实现PDA装置在当前空间内自动定位，进而提高了用户的使用体验度。

Description

室内定位系统及方法

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，尤其是涉及一种室内定位系统及方法。

背景技术

当前的PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)基本配置了GPS(Global Positioning System，全球定位系统)定位模块，其使用场合只能应用在室外有GPS信号的地方，而室内没有GPS信号的场所，PDA则不能由GPS提供定位服务。大部分PDA产品虽然都具有WIFI和蓝牙功能，并可以依靠WIFI(Wireless-Fidelity，无线宽带)来进行室内定位，但其定位精度不高，大约在几米至几十米之间，并不能满足仓储物流行业的室内定位场景。

由于目前的PDA在用于室内定位时，不能提供精准的室内位置信息，所以在现有的仓储物流管理系统中，并没有使用带室内定位的PDA来进行出入库管理，降低了用户对PDA产品使用的体验度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种室内定位系统及方法，以缓解上述技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种室内定位系统，该系统包括：桥节点、锚节点、PDA装置以及位置服务器，其中，桥节点、锚节点和PDA装置分别包括一个UWB定位模块，桥节点和锚节点设置在当前空间的指定位置处，且，桥节点与位置服务器连接；位置服务器用于向桥节点发送同步信号；桥节点用于接收同步信号，根据UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号，以及，触发锚节点通过UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号；PDA装置用于通过UWB定位模块接收桥节点和锚节点发送的UWB信号，并根据UWB信号通过UWB定位模块计算自身在当前空间的空间位置。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，UWB定位模块包括：UWB主板和UWB转接板，UWB主板与UWB转接板通过连接器连接实现通信；其中，UWB主板包括UWB天线和UWB单元；UWB单元用于根据UWB天线接收到的UWB信号计算位置信息；UWB单元还用于通过UWB天线发送UWB信号。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，UWB定位模块通过UWB转接板与PDA装置通信连接，用于将UWB单元计算的空间位置信息发送至PDA装置进行解析展示。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，PDA装置与位置服务器通信连接；PDA装置还用于将计算出的自身空间位置信息发送至位置服务器进行显示；桥节点还用于接收锚节点的空间位置信息，其中，锚节点的空间位置信息为携带自身标识的位置信息；桥节点还用于将携带自身标识的位置信息和锚节点的空间位置信息传输至位置服务器进行显示。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述系统还包括WMS服务器；PDA装置还包括wifi模块和显示屏，PDA装置通过wifi模块与WMS服务器通信连接，用于接收WMS服务器发送的任务信息，并在显示屏上进行显示；其中，任务信息至少包括货物信息、货架信息、货架的位置信息或货物出入库数量信息。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，PDA装置还包括货物识别模块，其中，货物识别模块包括以下模组中的一种或多种：RFID单元模组、一维码识别模组、二维码识别模组；PDA装置还用于通过货物识别模块获取货物信息，并将携带有货物信息的出入货数量信息发送至WMS服务器。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，桥节点还包括：以太网接口，以及与以太网接口连接的数据传输模块，其中，UWB定位模块与数据传输模块连接；以太网接口用于与位置服务器连接，以实现桥节点与位置服务器的双向通信；数据传输模块用于将空间位置信息发送至位置服务器。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，数据传输模块包括：以太网芯片，以及与以太网芯片连接的ARM处理器；其中，以太网芯片与以太网接口连接，ARM处理器与UWB定位模块连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述系统还包括网络设备，网络设备包括交换机，以及与交换机连接的路由器，其中，桥节点与交换机连接，路由器与位置服务器连接。

第二方面，本发明实施例还提供一种室内定位方法，其中，该方法应用于上述的室内定位系统，方法包括：位置服务器向桥节点发送同步信号；桥节点接收同步信号，根据UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号，以及，触发锚节点通过UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号；PDA装置通过UWB定位模块接收桥节点和锚节点发送的UWB信号，并根据UWB信号通过UWB定位模块计算自身在当前空间的空间位置。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种室内定位系统及方法，能够利用位置服务器向桥节点发送同步信号；桥节点在接收同步信号后，根据UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号，以及，触发锚节点通过UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号；PDA装置通过UWB定位模块接收桥节点和锚节点发送的UWB信号，并根据UWB信号通过UWB定位模块计算自身在当前空间的空间位置，实现PDA装置在当前空间内自动定位，进而提高了用户的使用体验度。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种室内定位系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种室内定位系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种桥节点结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种室内定位方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。目前，PDA只配置了GPS定位模块，其使用场合只能应用在室外有GPS信号的地方，而室内没有GPS信号的场所，PDA则不能由GPS提供定位服务，基于此，本发明实施例提供的一种室内定位系统及方法，可以缓解上述问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种室内定位系统进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例提供了一种室内定位系统，如图1所示的一种室内定位系统的结构示意图，该系统包括：桥节点102、锚节点104、PDA装置106以及位置服务器108。

如图1所示，桥节点、锚节点和PDA装置分别包括一个UWB(Ultra Wideband，超宽带)定位模块110，桥节点和锚节点设置在当前空间的指定位置处，且，桥节点与位置服务器连接，桥节点、锚节点以及PDA装置之间利用UWB信号进行通讯连接。具体地，位置服务器用于向桥节点发送同步信号；桥节点用于接收同步信号，根据UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号，以及，触发锚节点通过UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号；PDA装置用于通过UWB定位模块接收桥节点和锚节点发送的UWB信号，并根据UWB信号通过UWB定位模块计算自身在当前空间的空间位置。

具体实现时，UWB是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。其UWB不是某种单一的技术，而是为一系列实用宽带信号来实现应用的无线电技术。这些无线电技术在很宽的频率范围上工作，并有着不同的信号特性。UWB可以被用作准确的测量发射源与反射物体之间的距离，准确的确定出位置信息。在实际使用时，在桥节点、锚节点和PDA装置中分别放置一个UWB定位模块，三者之间通过发送和接收UWB信号进行通讯连接。

在图1的基础上，图2示出了另一种室内定位系统的结构示意图，如图2所示，以在当前空间的指定位置处放置一个桥节点102和三个锚节点104组成定位无线网络的位置基准为例进行说明，桥节点102通过网络设备202与位置服务器108连接，该网络设备202包括交换机204，以及与该交换机连接的路由器206，其中，桥节点与交换机连接，路由器与位置服务器连接，三个锚节点与桥节点连接，三个锚节点与桥节点均与PDA装置连接，以实现PDA装置在当前空间内的定位。

具体地，位置服务器通过路由器以及交换机将同步信号发送至桥节点，当桥节点接收到该同步信号后，通过UWB定位模块将携带有该同步信号的UWB信号发送至各个锚节点，同步桥节点和锚节点周期性的发送UWB信号至PDA装置中的UWB定位模块中，PDA装置中的UWB定位模块根据接收到的桥节点和锚节点发送的UWB信号的时间以及UWB信号传播速率计算出当前PDA装置所在当前空间的空间位置。

本发明实施例提供的一种室内定位系统，能够利用位置服务器向桥节点发送同步信号；桥节点在接收同步信号后，根据UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号，以及，触发锚节点通过UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号；PDA装置通过UWB定位模块接收桥节点和锚节点发送的UWB信号，并根据UWB信号通过UWB定位模块计算自身在当前空间的空间位置，实现PDA装置在当前空间内自动定位，进而提高了用户的使用体验度。

具体地，上述UWB定位模块包括：UWB主板和UWB转接板，UWB主板与UWB转接板通过连接器连接实现通信；其中，UWB主板包括UWB天线和UWB单元；UWB单元用于根据UWB天线接收到的UWB信号计算位置信息；UWB单元还用于通过UWB天线发送UWB信号。

通常，PDA装置中的UWB定位模块通过UWB转接板与PDA装置通信连接。具体地，UWB转接板与PDA装置通过FPC(Flexible Printed Circuitboard，柔性印刷电路板)排线连接，以实现UWB定位模块与PDA装置的通信。

具体实现时，桥节点和锚节点利用UWB单元通过UWB天线向PDA装置的UWB定位模块发送UWB信号，PDA装置通过UWB天线接收到桥节点和锚节点发送的UWB信号，并将接收到的UWB信号发送至PDA装置中的UWB单元，UWB单元根据接收到的UWB信号计算自身在当前空间的空间位置，并通过UWB转接板将UWB单元计算的空间位置信息发送至PDA装置进行解析展示。

在实际使用时，PDA装置与位置服务器通信连接；PDA装置还用于将计算出的自身空间位置信息发送至位置服务器进行显示；桥节点还用于接收锚节点的空间位置信息，其中，锚节点的空间位置信息为携带自身标识的位置信息；桥节点还用于将携带自身标识的位置信息和锚节点的空间位置信息通过交换机传输至位置服务器进行显示。

通常，锚节点是通过桥节点与位置服务器进行通信的，因此在施工时不需要敷设大量光纤就能实现定位无线网络的组成，在实际使用时，各个锚节点通过UWB定位模块将携带有自身标识以及自身位置信息的UWB信号发送至桥节点，桥节点将自身标识以及自身位置信息的UWB和上述各个锚节点的UWB信号通过交换机和路由器发送至位置服务器进行显示，如图2所述，PDA装置与位置服务器通过UWB信号进行通讯连接，当PDA装置中的UWB定位模块计算出自身在当前空间内的空间位置时，PDA装置将携带有自身标识以及自身位置信息的UWB信号发送至位置服务器进行显示，供用户了解当前PDA装置在当前空间内的位置。

在实际应用时，传统的PDA由于不具有室内定位功能，不能定位操作员的出入库货物与实际库位的关系，导致实际的出入库产品与期望的出入库产品有差错，而上述PDA装置内部装有UWB定位模块，这使其产生了在定位方面的一系列应用，例如，办公室的访问监控与特定工作场合的人员定位。比如，对仓库物流行业中的操作人员进行定位，当操作员携带上述PDA装置进入仓库时，可以引导操作员到指定库位存取货物。

具体地，上述系统还包括WMS(Warehouse Management System，仓库管理系统)服务器；PDA装置还包括wifi模块和显示屏，PDA装置通过wifi模块与WMS服务器通信连接，用于接收WMS服务器发送的任务信息，并在显示屏上进行显示；其中，任务信息至少包括货物信息、货架信息、货架的位置信息或货物出入库数量信息。

具体使用时，PDA装置通过wifi模块与WMS服务器通信连接，用户可以通过WMS服务器向PDA装置发送任务信息使操作员了解到该任务信息的具体内容，根据该任务信息从存储有货物的仓库中存取货物，操作员携带PDA装置可以引导操作员到指定库位存取货物。

通常，PDA装置还包括货物识别模块，其中，货物识别模块包括以下模组中的一种或多种：RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)单元模组、一维码识别模组、二维码识别模组；PDA装置还用于通过货物识别模块获取货物信息，并将携带有货物信息的出入货数量信息发送至WMS服务器。

优选地，在货架上或者在货物上贴有该货物对应的货物标签，该货物标签可以是由RFID单元模组、一维码识别模组或者二维码识别模组构成的，操作员利用PDA装置中的货物识别模块通过扫描货物标签，可以获取该货物信息，比如，货物名称、产地以及生产日期等信息。操作员可以在PDA装置上的输入货物的出入货数量，并将携带有货物信息的出入货数量信息发送至WMS服务器进行显示和保存。

如图3示出了一种桥节点结构示意图，如图3所示，桥节点除了包括UWB定位模块110外，桥节点还包括：以太网接口302，以及与以太网接口连接的数据传输模块304，其中，UWB定位模块110与数据传输模块304连接；以太网接口用于与位置服务器连接，以实现桥节点与位置服务器的双向通信；数据传输模块用于将空间位置信息发送至位置服务器。

其中，数据传输模块304包括：以太网芯片306，以及与以太网芯片连接的ARM(Advanced RISC Machine)处理器308；其中，以太网芯片与以太网接口连接，ARM处理器与UWB定位模块连接。

具体地，位置服务器通过以太网接口将同步信号发送至数据传输模块，经数据传输模块发送至桥节点中的UWB定位模块，并且，桥节点中的UWB定位模块可以将UWB信号发送至数据传输模块，通过该数据传输模块将UWB信号发送至位置服务器，在桥节点中设置以太网接口和数据传输模块以实现桥节点中UWB定位模块与位置服务器的双向通信。

采用上述室内定位系统，可实现PDA装置在当前空间内的自动定位，综上所述，本发明实施例提供的室内定位系统，具有以下有益效果：

(1)在本室内定位系统中，不需要单独的设置时间同步器对桥节点和锚节点进行同步，因而节省了设备采购成本，并且，在施工时不需要单独的光纤网络，仅仅依靠一根以太网网线即可完成数据的传输和电源的供电，因此施工非常简捷、布线容易。

(2)由于PDA装置内部设置UWB定位模块，因此，可以通过桥节点和锚节点的UWB信号自动计算自身的位置信息，并且，在该系统中可以接入的PDA装置的数量可以达到数万台，系统容量非常大，与传统定位系统中依赖服务器计算位置相比，该PDA装置不依赖其他接口和网络获取自身在当前空间内的空间位置，而是直接获取位置，因此响应速度快，对位置服务器配置要求不高。

实施例二：

进一步，本发明实施例还提供了一种室内定位方法，该方法应用于上述室内定位系统，如图4所示的一种室内定位方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S402，位置服务器向桥节点发送同步信号；

步骤S404，桥节点接收同步信号，根据UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号，以及，触发锚节点通过UWB定位模块向PDA装置发送UWB信号；

步骤S406，PDA装置通过UWB定位模块接收桥节点和锚节点发送的UWB信号，并根据UWB信号通过UWB定位模块计算自身在当前空间的空间位置。

本发明实施例提供的室内定位方法，与上述实施例提供的室内定位系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，而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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种室内定位系统，其特征在于，所述系统包括：桥节点、锚节点、PDA装置以及位置服务器，其中，所述桥节点、所述锚节点和所述PDA装置分别包括一个UWB定位模块，所述桥节点和所述锚节点设置在当前空间的指定位置处，且，所述桥节点与所述位置服务器连接；

所述位置服务器用于向桥节点发送同步信号；

所述桥节点用于接收所述同步信号，根据所述UWB定位模块向所述PDA装置发送UWB信号，以及，触发所述锚节点通过所述UWB定位模块向所述PDA装置发送UWB信号；

所述PDA装置用于通过所述UWB定位模块接收所述桥节点和所述锚节点发送的UWB信号，并根据所述UWB信号通过所述UWB定位模块计算自身在所述当前空间的空间位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述UWB定位模块包括：UWB主板和UWB转接板，所述UWB主板与所述UWB转接板通过连接器连接实现通信；

其中，所述UWB主板包括UWB天线和UWB单元；

所述UWB单元用于根据所述UWB天线接收到的UWB信号计算位置信息；

所述UWB单元还用于通过所述UWB天线发送UWB信号。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述UWB定位模块通过所述UWB转接板与所述PDA装置通信连接，用于将所述UWB单元计算的空间位置信息发送至所述PDA装置进行解析展示。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PDA装置与所述位置服务器通信连接；

所述PDA装置还用于将计算出的自身空间位置信息发送至所述位置服务器进行显示；

所述桥节点还用于接收所述锚节点的空间位置信息，其中，所述锚节点的空间位置信息为携带自身标识的位置信息；

所述桥节点还用于将携带自身标识的位置信息和所述锚节点的空间位置信息传输至所述位置服务器进行显示。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括WMS服务器；

所述PDA装置还包括wifi模块和显示屏，所述PDA装置通过所述wifi模块与所述WMS服务器通信连接，用于接收所述WMS服务器发送的任务信息，并在所述显示屏上进行显示；

其中，所述任务信息至少包括货物信息、货架信息、货架的位置信息或货物出入库数量信息。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述PDA装置还包括货物识别模块，其中，所述货物识别模块包括以下模组中的一种或多种：RFID单元模组、一维码识别模组、二维码识别模组；

所述PDA装置还用于通过货物识别模块获取货物信息，并将携带有所述货物信息的出入货数量信息发送至所述WMS服务器。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述桥节点还包括：以太网接口，以及与所述以太网接口连接的数据传输模块，其中，所述UWB定位模块与所述数据传输模块连接；

所述以太网接口用于与所述位置服务器连接，以实现所述桥节点与所述位置服务器的双向通信；

所述数据传输模块用于将所述空间位置信息发送至所述位置服务器。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数据传输模块包括：以太网芯片，以及与所述以太网芯片连接的ARM处理器；

其中，所述以太网芯片与所述以太网接口连接，所述ARM处理器与所述UWB定位模块连接。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括网络设备，所述网络设备包括交换机，以及与所述交换机连接的路由器，其中，所述桥节点与所述交换机连接，所述路由器与所述位置服务器连接。

10.一种室内定位方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1～9任一项所述的室内定位系统，所述方法包括：

所述位置服务器向桥节点发送同步信号；

所述桥节点接收所述同步信号，根据所述UWB定位模块向所述PDA装置发送UWB信号，以及，触发所述锚节点通过所述UWB定位模块向所述PDA装置发送UWB信号；

所述PDA装置通过所述UWB定位模块接收所述桥节点和所述锚节点发送的UWB信号，并根据所述UWB信号通过所述UWB定位模块计算自身在所述当前空间的空间位置。