CN111615638B - 一种用于对信号发射设备进行地理定位的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对信号发射设备(1)进行地理定位的方法，该地理定位方法包括：提供多个第一接收站(5)接收以第一频率发射的第一无线电信号(4)的第一数据；‑计算所述信号发射设备(1)的第一地理位置；‑检测到信号发射设备(1)的地理位置包含在预定义的第二地理区域(9)中；‑发射信号以指示发射第二无线电信号(21)，‑提供根据第二频率由多个第二接收站(11)接收所述第二无线电信号的第二数据；‑计算信号发射设备(1)的第二地理位置。
Description
技术领域
本发明涉及用于对无线电信号发射设备，特别是对属于物联网领域的信号发射设备进行地理定位的方法的领域。本发明尤其涉及在包括多个数据集中网关的网络环境中对信号发射设备进行地理定位。
背景技术
物联网包括允许对象与无线网络自动通信数据。例如，配备有通信模块的水表可以自动将水读数传送给管理用水账单的公司。
消息集中网关，也称为接收站，旨在从存在于其覆盖区域中的通信模块中接收数据以及向该通信模块发送数据，并将这些数据中继到负责对其进行处理的设备中，例如，基于IP协议(互联网协议)在网络上可访问的服务器。
许多无线电接入技术可用于实现通信模块的网络。可以引用的技术的纯说明性和非限制性示例包括LoRaTM、SigfoxTM或甚至WM-Bus(无线仪表总线)，它们主要基于不同的调制类型。这些技术具有提供远程通信的共同特征，这使得可以通过增加其覆盖范围来减少网关的数量。
在某些情况下，可能有必要对发射无线电信号的某些对象进行地理定位。例如，可能需要对与诸如产品运输托盘之类的移动物体相关联的发射机进行地理定位。为此，已知的做法是使用卫星导航(GPS)。但是，对于信号发射设备而言，使用允许通过GPS进行定位的组件可能是复杂，昂贵且耗能的，因此并不适合所有用途或所有信号发射设备。
例如从文献US2010/0138184 A1中还已知一种基于三角测量的地理定位方法，这种方法使用了由信号发射设备在多个无线电接收机处发送的无线电信号的接收数据。这样的接收数据例如是无线电信号的接收日期，或者甚至是由不同接收机接收的无线电信号的功率。但是，这种基于三角测量的方法提供的精度取决于信号所使用的无线电接入技术。因此，在远程通信技术的情况下，地理定位精度受到限制，并且并不总是能够以所需的精度对信号发射设备进行地理定位。
因此，需要一种用于对无线电信号发射设备进行地理定位的方法，该方法具有低复杂度，降低的消耗和足够的精度。
发明内容
通过本发明可以满足这些需求。
本发明的一个基本理念是允许以令人满意的精度对无线电信号发射设备进行地理定位。本发明的一个基本理念是使用通信网络简单且耗能低的基础设施来对无线电信号发射设备进行地理定位，同时提供满足需求的精度。特别地，本发明的一个基本理念是使地理定位的精确度适应于所述信号发射设备所处的地理区域。
为此，本发明提供了一种对信号发射设备进行地理定位的方法，该地理定位方法包括：
-提供第一接收数据，所述第一接收数据是由多个第一接收站接收信号发射设备以第一频率发送的第一无线电信号的接收结果，所述第一接收站定义了第一地理覆盖区域，
-根据所述第一接收数据，计算信号发射设备在第一地理覆盖区域中的第一地理位置，
-检测到信号发射设备的地理位置包含在预定义的第二地理区域中，第二地理区域包含在第一地理覆盖区域中，
-将发射指令信号发送到信号发送设备，该发射指令信号旨在触发信号发射设备以不同于第一频率的第二频率发射第二无线电信号，
-提供第二接收数据，所述第二接收数据是由多个第二接收站接收第二无线电信号的接收结果，所述第二接收站能够以第二频率接收发射自第二地理区域的无线电信号；以及
-根据所述第二接收数据，计算信号发射设备在第二地理覆盖区域中的第二地理位置。
借助于这些特征，有可能适应精确度，从而使得基础设施允许备根据所述信号发射设备所处的地理区域对信号发射设备进行地理定位。因此，当信号发射设备处于不需要高精确度的区域中时，例如在两个存储区域之间穿行时，第一接收站的地理定位提供了从范围角度和地理定位精度而言都比较合适的基础设施，并且当发射设备进入需要更精确度的区域时，第二接收站的地理定位允许针对该区域的精确度增加，这就需要一个仅适用于该区域的基础设施。
借助于这些特征，还可以限制信号发射设备的能耗。实际上，仅当信号发射设备在第二地理区域中，即在第二接收站可以接收所述第二信号的区域中时，才激活信号发射设备发射第二信号。因此，只要通过第一无线电信号定位到信号发射设备未在第二地理区域中，该发射设备就不会消耗能量来发射第二无线电信号。
根据其他有利实施例，这种地理定位方法可以具有以下一个或多个特征。
根据一个实施例，在发送发射指令信号之前，第二接收站处于非活动状态，在该状态中，所述第二接收站无法接收从第二区域以第二频率发送的无线电信号。在发射所述发射指令信号之前，该方法还包括：
-发射用于第二接收站的激活信号以激活第二接收站，使得所述第二接收站被配置为接收从第二地理区域以第二频率发送的无线电信号。
借助于这些特征，可以限制第二接收站的能量消耗。实际上，仅当信号发射设备借助于第一无线电信号地理定位在第二地理区域中时，也就是说在第二接收站能够接收第二无线电信号的区域中，所述第二接收站才能被激活并消耗能量。
根据一个实施例，
-预定义的第二地理区域包括多个地理子区域，
-多个第二接收站包括多组第二接收站，每组第二接收站能够接收从一个所述相应地理子区域以第二频率发送的无线电信号，
以及
-检测信号发射设备的地理位置包含在预定义的第二地理区域中的步骤包括检测信号发射设备的地理位置包含在多个地理子区域的给定地理位置子区域中，
-第二接收数据是由能够接收在所述给定地理子区域中以第二频率发送的无线电信号的一组给定的第二接收站接收第二无线电信号的接收结果。
借助于这些特征，可以将信号传输设备地理定位在几个连接的地理区域中，在该地理区域中安装了不同组的第二接收站。因此，当信号发射设备在第二地理区域的不同子区域中移动时，可以借助于若干不同组的第二站来对信号发射设备进行地理定位。
根据一个实施例，在发送发射指令信号之前，第二接收站处于非活动状态，，在该状态种，所述第二接收站无法接收从第二地理区域以第二频率发送的无线电信号，在发送所述发射指令信号之前以及检测到所述信号发射设备的地理位置包含在给定的地理子区域中之后，所述方法还包括：
-发送给定组的第二接收站中的第二接收站的激活信号，使得所述第二接收站被配置为接收第二频率的第二无线电信号。
借助于这些特征，仅激活能够在给定地理子区域中接收第二信号的第二接收站组中的第二接收站，从而限制了基础设施的能耗。
根据一个实施例，该方法还包括，在计算信号发射设备的第二地理位置之后：
-检测到信号发射设备的地理位置位于所述给定地理子区域之外，
-发送给定组的第二接收站中的第二接收站的去激活信号，以使所述第二接收站不活动。
借助于这些特征，使所述第二接收站不再活动，并且在所述第二无线电信号发射自所述第二接收站不能接收第二无线电信号的子区域外的子区域中时，所述第二接收站将不再消耗能量来接收第二无线电信号。
根据一个实施例，该方法还包括，在计算信号发射设备的第二地理位置之后：
-检测到信号发射设备的地理位置位于第二地理区域之外，
-将结束发射指令信号这一指令发送至所述信号发射设备，以中断信号发射设备以第二频率发射的第二无线电信号。
借助于这些特征，减少了信号发射设备的能量消耗。实际上，当信号发射设备不再位于允许其通过第二接收站进行地理定位的区域中时，信号发射设备停止消耗能量来发送第二信号。
根据一个实施例，该方法还包括：
-检测到信号发射设备的地理位置位于第二地理区域之外，
-发送用于第二接收站的去激活信号，使得所述第二接收站是不活动的。
借助于这些特征，当信号发射设备在所述第二地理区域之外时，第二接收站去激活并且因此不再消耗能量来接收第二无线电信号。
根据一个实施例，对于已经接收到第一无线电信号的每个第一接收站，第一信号的接收数据包括所述第一无线电信号的识别数据，所述第一无线电信号的接收日期数据和所述第一接收站的位置数据。
根据一个实施例，第一无线电信号的接收数据还包括所述第一无线电信号的接收强度的数据。
根据一个实施例，对于已经接收到第二无线电信号的多个第二接收站中的每个第二接收站，第二信号的接收数据包括所述第二无线电信号的识别数据，所述第二无线电信号的接收日期数据和所述第二接收站的位置数据。
根据一个实施例，对于每个第二接收站，第二无线电信号的接收数据还包括所述第二无线电信号的接收角度和接收强度。
根据一个实施例，第一频率低于第二频率。
根据一个实施例，第一无线电信号是LoRa通信协议的帧。
根据一个实施例，第一频率包含在以下组中，组中包括频率433MHz、868MHz和915MHz。
根据一个实施例，第二无线电信号是UWB通信协议的帧。
根据一个实施例，第二频率包含在3GHz和10GHz之间，优选地在6GHz和8GHz之间。
根据一个实施例，本发明还提供一种用于对信号发射设备进行地理定位的系统，所述地理定位系统包括：
-多个第一接收站，所述第一接收站定义了第一地理覆盖区域，所述第一接收站被配置为从第一地理覆盖区域接收信号发射设备发送的第一频率的第一无线电信号，所述第一接收站被配置为生成由所述第一无线电信号的接收产生的第一接收数据，
-多个第二接收站，所述第二接收站被配置为从预定义的第二地理区域，以不同于第一频率的第二频率接收由信号发射设备发送的第二无线电信号，第二地理区域包含在第一地理覆盖区域中，第二接收站被配置为生成由第二无线电信号的接收产生的第二接收数据，
-通信网络，第一接收站于所述通信网络连接，并被配置为经由通信网络将第一接收数据发送到远程服务器，第二接收站连接到所述通信网络，并被配置为经由通信网络将第二接收数据发送到远程服务器，
其中，远程服务器被配置为：
-根据第一接收数据计算信号发射设备在第一地理覆盖区域中的第一地理位置，
-检测到信号发射设备的地理位置包含在预定义的第二地理位置中，
-向信号发射设备发送发射指令信号，该发射指令信号旨在触发信号发射设备发送第二无线电信号，
-根据第二接收数据计算信号发射设备在第二地理区域中的第二地理位置。
根据一个实施例，第二接收站被配置为能够处于非活动状态和处于活动状态，其中在非活动状态中，所述第二接收站无法接收从第二区域以第二频率发送的无线电信号，而在活动状态中，所述第二接收站被配置为接收从第二地理区域以第二频率发送的无线电信号。
根据一个实施例，远程服务器被配置为在发送发射指令信号之前，发送用于第二接收站的激活信号。
根据一个实施例，预定义的第二地理区域包括多个地理子区域，多个第二接收站包括多组第二接收站，每组第二接收站能够接收所述相应地理子区域以第二频率发射的无线电信号。
根据一个实施例，远程服务器被配置为检测信号发射设备的地理位置包含在多个地理子区域的给定地理子区域中，并发送与所述给定地理子区域相关联的第二接收站组中的第二接收站组的激活信号。
根据一个实施例，远程服务器被配置为检测信号发射设备的地理位置位于所述给定地理子区域之外，并且针对所述给定第二接收组的第二接收状态发送去激活信号。
根据一个实施例，远程服务器被配置为检测信号发射设备的地理位置位于第二地理区域之外，并且被配置为将结束发射信号指令的这一指令发送至信号发射设备，以中断信号发射设备以第二频率发送的第二无线电信号。
根据一个实施例，远程服务器被配置为检测信号发射设备的地理位置位于第二地理区域之外，并被配置为针对第二接收站发送去激活信号。
根据一个实施例，本发明还提供一种信号发射设备，包括：
-一第一通信模块，能够发送第一频率的第一无线电信号，
-一第二通信模块，能够发送不同于第一频率的第二频率的第二无线电信号，所述第二通信模块能够被配置为处于非活动状态或活动状态，其中在非活动状态种，信号发射设备能够仅发送第一无线电信号，而在活动状态中，信号发射设备能够同时发送第一无线电信号和第二无线电信号，
-一接收模块，能够接收指示第二无线电信号的发送的信号，并且被配置为在接收到所述发射指令信号时，将第二通信模块从非活动状态切换到活动状态。
根据一个实施例，所述接收模块能够接收发射指令信号的结束，并且被配置为在接收到所述发射指令信号的结束时，将第二通信模块从活动状态切换到非活动状态。
附图说明
通过参照附图，对仅为说明性而非限制性的本发明的若干特定实施例进行描述，从而将更好地理解本发明，并且本发明的其它目的、细节、特征和优势将变得更加显而易见。
-图1是包括多个第一接收站的广域通信网络中的无线电信号发射对象的示意图，所述广域通信网络的覆盖区域包括第二地理区域，其中多个第二接收站布置在该第二地理区域中；
-图2是说明用于对图1的信号发射设备进行地理定位的方法的连续步骤的示意图；
-图3是在细分为多个地理子区域的第二地理区域中循环的图1的信号发射设备的示意图，一组第二站布置在每个所述地理子区域中；
-图4是示出在信号发射设备的地理定位期间由信号发射设备执行的连续步骤的图。
具体实施方式
图1示出了将被地理定位的无线电信号发射设备1。这样的设备1是能够经由无线电信号传送数据的任何类型的设备，例如属于物联网的设备1。这样的设备1配备有无线通信模块，并且因此可以根据其特性来通信测量或计算的数据。属于物联网的这种设备1具有以下特征：消耗很少的能量，通常被称为“低消耗”，并且使用非常低(例如小于2Kbps)的比特率通信装置。
图1所示的设备1在地理上是可移动的。设备1例如是运输货物的容器的识别设备。因此，图1示出了该设备1从第一位置2移动到第二位置3。为了跟踪移动设备1的运动，对移动设备1进行了地理定位。
为了例如通过避免使用卫星引导系统来限制信号发射设备1的复杂性和能量消耗，优选通过使用由所述设备1发送的无线电信号来对设备1进行地理定位。
设备1定期和/或不定期地发送第一无线电信号4，以便对其进行地理定位。如图1中的箭头6所示，该第一无线电信号4由位于设备1的区域中的多个第一站5接收。这些第一站5连接到网络7，例如互联网广域通信网或类似类型的网络，以便将与接收到的与第一无线电信号4有关的数据发送到远程设备，该远程设备是所述第一无线电信号的接收者。在地理定位系统中，这些第一站5经由网络7连接到远程服务器8，使得可以计算设备1的地理位置。
为此，远程服务器8包括位置应用程序(例如，LBS类型的位置应用程序，LBS是“基于位置的服务”的缩写)。当多个第一站5接收到第一无线电信号4时，该位置应用程序可以对已经发送了第一无线电信号4的信号发射设备1进行地理定位。
可以通过多种方式进行地理定位操作，例如通过一种基于三角测量的地理定位方法，基于信号到达在TDoA(TDoA为“到达时间差”的首字母缩写)类型的不同站的时间，基于信号质量RSSI(“接收信号强度指示”的首字母缩写)和/或SNR(“Signal to Noise Ratio”的首字母缩写，信噪比)或者基于信号到达在不同站AoA(“到达角度”)的角度等。
因此，当第一站5接收到第一无线电信号4时，每个第一站5将所述第一无线电信号4的第一接收数据发送到远程服务器8。第一信号4的这些第一接收数据例如是第一无线电信号4的标识符，第一无线电信号4的接收日期，关于第一无线电信号4的接收质量的信息，第一无线电信号4的接收角度，第一站5的标识符和/或地理位置等。因此，第一无线电信号4的这些接收数据允许远程服务器8计算设备1的地理位置。
几种无线电接入技术可用于实现通信模块的网络。可以引用的技术的纯说明性和非限制性示例包括LoRaTM、SigfoxTM或甚至WM-Bus(“无线仪表总线”)，它们主要依赖于不同的调制类型。这些技术具有提供远程通信的共同特征，这使得可以通过增加其覆盖范围来减少站的数量。
图1通过说明书中下文中的示例示出了使用远程接收技术，LoraWan技术的三个第一站5。类似地，信号发射设备1包括第一通信模块，该第一通信模块被配置为根据适合于LoraWan技术的特性来发送第一无线电信号4，使得第一站5可以接收所述第一无线电信号4。类似地，设备1能够通过第一通信模块或不同的接收模块根据适于LoraWan技术的特性来接收信号。因此，使用这些技术如图1所示的第一站5一起限定了第一地理覆盖区域，在该第一地理覆盖区中第一无线电信号4可以被这些第一站5接收。
然而，取决于信号发射设备的位置，设备1的地理定位可能需要不同的精确度。
因此，当所述设备1在外部时，例如在两个国家或偏远地区之间的运输途中，并且当所述设备1位于建筑物内或在特定区域中时，例如，在仓库，货物装卸码头或商业港口时，所需的设备1的地理定位精度是不同的。
设备1的地理定位精度一部分取决于设备1和第一站5之间使用的通信技术。事实上，远程通信技术在地理定位应用中提供了有限的精度。因此，例如，LoraWan技术允许在每个站点周围十五公里左右的距离内进行覆盖，并允许五十米左右的地理定位精度。
相反，某些技术可以提供更高的精度，但会大大降低站点周围的覆盖范围。因此，例如，UWB(超宽带)技术允许大约50厘米的地理定位精度，但是使用该技术的信号发射设备与接收站之间的通信范围减小到10到20米。
图1示出了包含在第一地理区域中的第二地理区域9。与第一地理区域相比，该第二地理区域9的尺寸减小，并且第二地理区域9对应于这样的区域，在该区域中，设备1的地理定位精确度方面的要求大于在第一地理区域的其余部分中的要求。作为示例，该第二地理区域可以对应于位于建筑物10内部的区域，例如仓库，或者预定义的外部区域，例如港口存储区域。
多个第二接收站11被配置为根据提供期望的地理位置精确度的技术来接收从该第二地理区域9发送的无线电信号。换句话说，第二地理区域9对应于多个第二站11的覆盖区域，该多个第二站11具有减小的覆盖范围但是与第一站5相比具有更好的地理定位精度。例如，第二站11是UWB站，其被配置为通过使用UWB技术接收从第二地理区域9发送的无线电信号。显然，这些第二接收站可以使用另一种类似的技术，以允许合适的精度，也就是说，大于第一站5所提供的精度。可以使用如下文献中所述的其他高精度和低精度无线定位技术，例如，于2017年9月4日发布的作者为Faheem Zafari，Athanasios Gkeliasand KinK.Leung的文献“A Survey of Indoor Localiztion Systems and Technologies”，该文献归档于参考文献arXiv：1909.01015v1。
设备1有利地包括第二通信模块，该第二通信模块被配置为根据适合于UWB技术的特性来发送第二无线电信号21，使得第二站11可以接收所述第二无线电信号21。然而，该第二通信模块可以处于非活动状态和活动状态，在该非活动状态种，设备1不发送第二无线电信号21，在活动状态中，该设备1发送第二无线电信号21。在该活动状态中，可根据设备1的要求和理想的配置偶尔或定期发送所述第二无线电信号21。优选地，为了限制设备1的能耗，第二模块默认处于非活动状态，在该非活动状态中，设备1不耗能或几乎不耗能。
图2是示出地理定位方法的连续步骤的图，该地理定位方法使得可以简单且经济地以适合于要求的精确度对信号发射设备1进行地理定位。当设备处于如图1所示的第一位置2时，该设备位于第一地理区域内并且在第二地理区域9之外，则设备1发送第一无线电信号4。如上所述，从第一位置2发送的第一无线电信号4被三个第一站5所接收(步骤13)。与第一站5接收第一无线电信号4有关的接收数据被发送到远程服务器(步骤14)。然后，远程服务器8根据所述第一无线电信号4计算设备1的位置(步骤15)。
然后，远程服务器8将设备1的计算位置与第二地理区域9的坐标进行比较(步骤16)。换句话说，远程服务器8分析设备1的计算出的位置，以确定设备1是位于第二地理区域9中还是位于第二地理区域9之外。为此，远程服务器8可以包括或查询存储于定义第二地理区域9的坐标有关信息的数据库。
如果远程服务器检测到设备1位于要求高精度的区域中(步骤17)，例如设备1位于第一位置2的情况下，则远程服务器8继续等待第一接收数据，该第一接收数据与接收另一第一无线电信号4相对应，从而分析设备1是否已在第二地理区域9中移动。远程服务器8可能将计算出的设备1的位置发送给第三方设备，该第三方设备可能需要有关设备1的位置的信息。
另一方面，如果设备1已经移动并进入第二地理区域9，如图1中的箭头18所示，则从第二地理区域9发送第一无线电信号4，如图1中的第二位置3所示。因此，当远程服务器将计算出的设备1的位置与第二地理区域9的坐标进行比较时(步骤16)，远程服务器8检测到处于第二位置3的设备1位于第二地理区域9中(步骤19)因此，远程服务器8向设备1发送指令信号，以命令设备1发送UWB信号(步骤20)。
该指令信号有利地由第一站5中继到设备1。因此，指令信号由第一站5中继到设备1，也就是说，根据与第一站5的技术(例如，LoraWan技术)相对应的无线电特性从其第一通信模块或从其不同的接收模块中继到设备1。因此，设备1接收经由第一站5中继的指令信号不需要在先激活所述设备1的第二通信模块。因此，设备1的第二通信模块可一直保持非活动状态直到接收到该指令信号为止，这限制了设备1的消耗。
当设备1接收到指令信号时，设备1激活其UWB无线电发射机，即其第二通信模块，以发射符合UWB技术特征的第二无线电信号21。在接收到相应的指令信号之后，根据UWB技术激活第二通信模块以发送第二无线电信号21，从而可以节省设备1中的能量，只要通信第二模块未接收到所述指令信号，其就不会消耗能量来发送第二无线电信号21。
如图1中的箭头23所示，该第二无线电信号21被不同的第二站11接收(步骤22)。以与第一站5类似的方式，第二站11经由通信网络7发送第二接收数据到远程服务器8(步骤24)。这些第二接收数据包括例如第二无线电信号21的接收日期，所述第二无线电信号21的接收角度，第二无线电信号21的接收质量，第二站11的地理坐标等。远程服务器8使用这些第二接收数据来计算信号发射设备1的精确位置(步骤25)，也就是说，精确度大于根据第一无线电信号4计算出的位置。根据要求，此精确位置可能由远程服务器传输或使用。例如，将设备1的准确位置发送到库存管理应用，以在分拣中心仓库中从多个其他对象中检索信号发射设备。
当设备1发送第二无线电信号21时，设备1还是继续定期或不定期地发送第一无线电信号4。远程服务器8继续根据第一接收数据来计算设备1的位置并将根据第一接收数据计算得到的该位置与第二地理区域9的坐标进行比较(步骤26)。通过第一接收数据对设备1的位置的这种检查(步骤26)允许远程服务器8检查设备1的运动，并且特别地，允许远程服务器8检测设备1何时移出第二地理区域9。只要远程服务器没有检测到设备1离开第二地理区域9，它就继续通过第一接收数据来检查设备1的位置，与此同时，远程服务器继续通过第二接收数据来计算设备1的准确位置(步骤27)。
当远程服务器8检测到设备1已经移动到位于第二地理区域9之外的位置时(步骤28)，远程服务器8发送UWB指令信号以停止向设备1的发送(步骤29)，该停止指令信号例如由第一站5中继。实际上，由于设备1已经离开第二地理区域9，它不再位于第二站11的覆盖区域中，使得所述第二站11可以不再接收第二无线电信号21并将第二无线电信号21发送至远程服务器8，通过第二接收数据可以计算设备1的准确位置。在接收到UWB指令信号以停止发送时，设备1停用其以UWB模式发送的第二通信模块并停止发送第二无线电信号21，以便在所述设备1上节省能量。
在优选实施例中，以类似于第二通信模块在设备1的UWB模式下进行发送的方式，第二站11可以处于其能够接收UWB无线电信号的活动状态或处于其不能接受UWB模式下的无线电信号的非活动状态，从而消耗更少的能量。因此，默认情况下，第二站11处于该状态以便减少其能量消耗。但是，第二站11处于这种非活动状态，使用第一站5与设备1的通信技术(通常是Lora技术)来监听无线电信号。
当远程服务器检测到设备1在第二地理区域中时(步骤19)，它向第二站11发送激活信号(步骤31)。该激活信号可以在发送UWB发射指令信号至设备1之前或的同时发送该激活信号。该信号甚至可以是与经由第一站5发送至设备1的UWB模式发射指令信号相同的信号。
当第二站11接收到该激活信号时，第二站11切换到UWB活动监听状态，从而使它们能够拾取在第二地理区域9中发送的第二信号21。
相反，当远程服务器8检测到设备1离开第二地理区域9时(步骤28)，则其向第二站11发送去激活信号(步骤33)。在接收到该去激活信号时，第二站11从活动状态切换到非活动状态，以便减少其能量消耗。
图3示出了一个变型实施例，其中第二地理区域被划分为多个子区域32。这些子区域32成对地连接，可能具有共同的覆盖部分。每个子区域32与覆盖第二地理区域9的多个第二站11中的给定组的第二站11相关。默认情况下，不同组的第二站11中的第二站11处于非活动状态。当远程服务器8检测到设备1位于第二地理区域9中时(步骤19)，它将根据第一接收数据计算出的设备1的位置与不同子区域32的地理坐标进行比较。类似于第二地理区域9的坐标，构成第二地理区域9的不同子区域32的坐标被存储在数据库中。然后，远程服务器8确定设备1所处的给定子区域32。第二站11的激活信号(步骤31)仅发送到与确定的子区域32相关联的第二站11。
当远程服务器8检查设备1的位置时(步骤26)，远程服务器检查设备1是否已经移动到新的子区域32中。如果远程服务器8检测到设备已进入新的子区域32中，则其将激活信号发送到与此新的子区域32相关联的第二站11。类似地，当远程服务器8检测到设备1已移出子区域32，其中相关组的第二站11先前在该子区域32中被激活，则远程服务器8将去激活信号发送至所述组的第二站11。
上述地理定位系统允许通过第一站5进行大范围的地理定位，即以较大的距离进行地理定位，但精度降低，以及允许通过第二站11在减小范围内进行地理定位，即小范围进行地理定位，但是精度提高，具体要根据所要求的地理定位精度来选择。这样的系统使得可以利用易于安装且消耗低的廉价基础设施来达到期望的地理定位精度。特别地，该系统无需在信号发射设备1中内置卫星导航系统(GPS)，就可以在预定区域中实现很高的地理定位精度。
图4示出了图示信号发射设备在其地理定位期间执行的连续步骤的图。
如上所述，信号发射设备1包括第一通信模块和第二通信模块，其中第一通信模块被配置为发送第一频率的第一无线电信号4，第二通信模块被配置为发送与第一频率不同的第二频率的第二无线电信号21。为了节约能量，第二通信模块默认是非活动状态的。
设备1定期或应要求发送第一无线电信号4(步骤34)。如上所述，该第一无线电信号使得可以对设备1进行地理定位。
第一通信模块或独立于第一通信模块的接收模块还被配置为连续监听用于设备1的指令无线电信号(步骤35)。
当设备1接收到发射指令信号时(步骤36)，设备1激活第二通信模块(步骤37)。因此，设备1偶尔或定期地发送第二无线电信号21(步骤38)，同时继续发送第一无线电信号4(步骤34)。
同样，当设备1接收到结束发射指令信号时(步骤39)，设备1停用第二通信模块(步骤40)并停止发送第二无线电信号21(步骤41)，并仅继续发送第一无线电信号(4)。
尽管已经相对于几个特定实施例描述了本发明，但是很明显，本发明绝不限于这几个特定实施例，并且它涵盖了所描述的手段的所有技术等同物及其组合，前体是只要它们落入本发明的框架内即可。
所表示的一些元件，特别是网关的组件或信号发射设备的通信和/或接收模块，可以借助于硬件和/或软件组件以单独或分布式的不同形式产生。可以使用的硬件组件是专用集成电路ASIC，可编程逻辑阵列FPGA或微处理器。可以用各种编程语言(例如C，C++，Java或VHDL)编写软件组件。此列表并不详尽。
动词“包括”或“包含”及其共轭形式的使用不排除权利要求中所述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。
在权利要求中，括号之间的任何参考符号不应解释为对该权利要求的限制。
Claims (14)
1.一种对信号发射设备(1)进行地理定位的地理定位方法，该地理定位方法包括：
-提供第一接收数据(14)，所述第一接收数据是多个第一接收站(5)接收(13)所述信号发射设备(1)以第一频率发送的第一无线电信号(4)的接收结果，所述第一接收站(5)定义了第一地理覆盖区域，
-根据所述第一接收数据，计算(15)所述信号发射设备(1)在所述第一地理覆盖区域中的第一地理位置，
-通过比较(16)计算得到的所述信号发射设备的第一地理位置与第二地理区域(9)的坐标来检测(19)到所述信号发射设备(1)的地理位置包含在预定义的第二地理区域(9)中，所述第二地理区域(9)包含在所述第一地理覆盖区域中，
-为响应检测到所述信号发射设备的地理位置位于所述第二地理区域中，将一发射指令信号发送(20)到所述信号发射设备(1)，该发射指令信号旨在触发所述信号发射设备(1)以不同于所述第一频率的第二频率发射第二无线电信号(21)，所述第一频率低于所述第二频率，
-提供第二接收数据(24)，所述第二接收数据是多个第二接收站(11)接收所述第二无线电信号(21)的接收结果，所述第二接收站(11)能够接收自所述第二地理区域(9)以所述第二频率发射的无线电信号；以及
-根据所述第二接收数据，计算所述信号发射设备(1)在所述第二地理区域(9)中的第二地理位置。
2.根据权利要求1所述的地理定位方法，其特征在于，在发送(20)所述发射指令信号之前，所述第二接收站(11)处于非活动状态，在该状态中，所述第二接收站(11)无法接收从第二地理区域(9)以第二频率发送的无线电信号，在发射(20)所述发射指令信号之前，该方法还包括：
-发射(31)用于所述第二接收站(11)的激活信号以激活所述第二接收站(11)，使得所述第二接收站(11)被配置为接收从所述第二地理区域(9)以第二频率发送的无线电信号。
3.根据权利要求1所述的地理定位方法，其特征在于，
-预定义的第二地理区域(9)包括多个地理子区域(32)，
-多个所述第二接收站(11)包括多组第二接收站(11)，每组第二接收站(11)能够接收从所述多个地理子区域(32)之一以第二频率发送的无线电信号，以及
-检测所述信号发射设备(1)的地理位置包含在所述预定义的第二地理区域(9)中的步骤包括，检测所述信号发射设备(1)的地理位置包含在所述多个地理子区域(32)的一给定的地理位置子区域(32)中，
-所述第二接收数据(21)是一组给定的第二接收站(11)接收所述第二无线电信号(21)的接收结果，其中一组给定的第二接收站(11)能够接收在所述给定的地理位置子区域(32)中以第二频率发送的无线电信号。
4.根据权利要求3所述的地理定位方法，其特征在于，在发送(20)所述发射指令信号之前，所述第二接收站(11)处于非活动状态，在该状态中，所述第二接收站(11)无法接收从所述第二地理区域(9)以第二频率发送的无线电信号，在发送(19)所述发射指令信号之前以及检测到所述信号发射设备(1)的地理位置包含在给定的地理子区域(32)中之后，所述方法还包括：
-发送一组第二接收站(11)中的第二接收站(11)的激活信号，使得所述第二接收站(11)被配置为从所述给定的地理子区域(32)接收在第二频率的第二无线电信号(21)。
5.根据权利要求4所述的地理定位方法，其特征在于，还包括：在计算所述信号发射设备(1)的第二地理位置之后：
-检测到所述信号发射设备(1)的地理位置位于所述给定地理子区域(32)之外，
-发送所述一组第二接收站(11)中的第二接收站(11)的去激活信号，以使所述第二接收站(11)不活动。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的地理定位方法，其特征在于，还包括：在计算(25)所述信号发射设备(1)的所述第二地理位置之后：
-检测(28)到所述信号发射设备(1)的地理位置位于所述第二地理区域(9)之外，
-将结束发射指令信号这一指令发送(29)至所述信号发射设备(1)，以中断由所述信号发射设备(1)以第二频率发射的第二无线电信号(21)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的地理定位方法，其特征在于，还包括：
-检测(28)到所述信号发射设备(1)的地理位置位于所述第二地理区域(9)之外，
-发送(33)用于所述第二接收站(11)的去激活信号，使得所述第二接收站(11)是不活动的。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的地理定位方法，其特征在于，对于已经接收到所述第一无线电信号的每个第一接收站(5)，所述第一无线电信号的接收数据包括，所述第一无线电信号(4)的识别数据，所述第一无线电信号(4)的接收日期数据和所述第一接收站(5)的位置数据。
9.根据权利要求8所述的地理定位方法，其特征在于，所述第一无线电信号(4)的接收数据还包括所述第一无线电信号(4)的接收强度的数据。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的地理定位方法，其特征在于，对于已经接收到所述第二无线电信号(21)的多个第二接收站(11)中的每个第二接收站(11)，所述第二无线电信号的接收数据包括，所述第二无线电信号(21)的识别数据，所述第二无线电信号(21)的接收日期数据和所述第二接收站(11)的位置数据。
11.根据权利要求10所述的地理定位方法，其特征在于，对于每个第二接收站(11)，所述第二无线电信号(21)的接收数据还包括，所述第二无线电信号(21)的接收角度和接收强度。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的地理定位方法，其特征在于，所述第一无线电信号(4)是LoRaWan通信协议的帧。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的地理定位方法，其特征在于，所述第二无线电信号(21)是UWB通信协议的帧。
14.一种用于对信号发射设备(1)进行地理定位的地理定位系统，所述地理定位系统包括：
-多个第一接收站(5)，所述第一接收站(5)定义了第一地理覆盖区域，所述第一接收站(5)被配置为从所述第一地理覆盖区域接收所述信号发射设备(1)以第一频率发送的第一无线电信号(4)，所述第一接收站(5)被配置为生成由所述第一无线电信号(4)的接收产生的第一接收数据，
-多个第二接收站(11)，所述第二接收站(11)被配置为从预定义的第二地理区域(9)，以不同于所述第一频率的第二频率接收由所述信号发射设备(1)发送的第二无线电信号(21)，所述第二地理区域(9)包含在所述第一地理覆盖区域中，所述第二接收站(11)被配置为生成由所述第二无线电信号(21)的接收产生的第二接收数据，
-通信网络(7)，所述第一接收站(5)与所述通信网络(7)连接，并被配置为经由所述通信网络(7)将所述第一接收数据发送到远程服务器(8)，所述第二接收站(11)连接到所述通信网络(7)，并被配置为经由所述通信网络(7)将所述第二接收数据发送到所述远程服务器(8)，
其中，所述远程服务器(8)被配置为：
-根据所述第一接收数据计算所述信号发射设备(1)在所述第一地理覆盖区域中的第一地理位置，
-通过比较(16)计算得到的所述信号发射设备的第一地理位置与所述第二地理区域(9)的坐标来检测(19)到所述信号发射设备(1)的地理位置包含在预定义的第二地理区域(9)中，
-为响应检测到所述信号发射设备的地理位置位于所述第二地理区域中时，将发射指令信号发送到所述信号发射设备(1)，该发射指令信号旨在触发所述信号发射设备(1)发送所述第二无线电信号(21)，
-根据所述第二接收数据，计算所述信号发射设备(1)在所述第二地理区域(9)中的第二地理位置。
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