CN111654813A - 一种实现自定位的网络锚节点设备、及其自定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自定位功能的网络锚节点设备、及其自定位方法。所述锚节点设备通过预设的锚节点功能模块实现基于特定测距请求应答机制实现向周边一定范围内支持该特定测距请求应答机制的无线设备发起测距请求以获取对应于各所述无线设备的位置信息和/或唯一标识、以及测距结果；将每个测距结果、其对应的所述无线设备的唯一标识和/或位置信息发送到远程服务器以获取并存储自身位置信息以完成自定位。此后、所述网络锚节点设备响应移动终端的测距请求，将自身位置信息附加到测距结果返回给该移动终端以辅助其进行定位。通过本发明提供的方案能够在室内或建筑物密集、多障碍物的电磁环境中方便、快速地构建用户终端设备精确定位的系统。
Description
技术领域
本发明提供的技术方案涉及终端定位领域、具体涉及一种具有自定位功能的网络锚节点设备。该锚节点设备用于解决城市街区、室内等电磁复杂环境中的终端/人员的定位问题。
背景技术
移动终端和物联网设备的室外定位能力，主要依靠卫星定位系统完成，卫星定位系统包括GPS，GLONASS，北斗，伽利略等。但是在室内或者在高楼林立的城市峡谷，传统的卫星定位技术，对满足现有各类定位需求，仍然有很大的挑战性。由于信号的严重衰退和多路径效应，常用的室外定位设施(比如GNSS)并不能在建筑物内有效地工作。流行的室内定位技术是(例如Wi-Fi蓝牙，RFID，移动电话基站信号等)利用无线杂波信号作室内定位，基于电磁信号强度随着距离的增加而减弱。但是室内的结构复杂，经常由于墙壁、建筑结构的多次反射和阻隔无线信号随距离的衰减模型不能精确计算，所以目前的室内定位技术的精度不是很高。
目前可以提高室内定位精度的方法包括：在室内搭建一套完整的基础设施用来定位，通过安装在固定位置的锚节点，组成一个室内的精密位网络，移动终端只要能够测量至三个以上的锚节点的距离结合所述锚节点的位置信息，通过计算就可以获得自身比较准确的位置信息。目前市场上已经有不少能够精确测距的技术，例如UWB超宽带测距技术，802.11mc的FTM(精确时间测量)技术，5G无线网络移动终端至5G基站的距离和方位角测量技术。
发明内容
本发明旨在提供一种能够在复杂电磁环境下、特别是建筑物密布或者室内环境中辅助用户终端进行精确定位、并且自动化设置自身位置的网络锚节点设备。
具体地、本发明提供的一种具有自定位功能的网络锚节点设备，该锚节点设备包括：锚节点功能模块以及网络通信模块。通过所述锚节点功能模块、所述网络锚节点设备实现以下功能：基于特定的测距请求机制向周边一定范围内的支持与所述特定测距请求机制对应的测距应答机制的无线设备发起测距请求以获取对应于每个所述无线设备的唯一标识和/位置信息、以及测距结果，其中、所述无线设备包括其他的该种网络锚节点设备；然后通过所述网络通信模块将每个所述测距结果以及其对应的所述无线设备的唯一标识和/或位置信息发送到指定的远程服务器进行计算以获取自身位置信息；所述网络锚节点存储所述自身位置信息以完成自身定位后，通过该锚节点功能模块接收并应答移动终端的测距请求时，在应答所述移动终端的测距请求时附加其存储的或者存于远程服务器的所述位置信息返回给该移动终端以辅助其定位；其中、所述远程服务器设置有用于收集所述无线设备的唯一标识和位置信息、并将两者关联存储的信标数据库。
进一步地、所述远程服务器在计算出所述网络锚节点的位置信息后，还将该网络锚节点的唯一标识和其位置信息存储在所述信标数据库中。
进一步地，所述特定的测距请求机制可以是IEEE802.11mc测距请求机制,UWB测距请求机制，5G蜂窝网络基站的测距请求机制中任一种或多种；相应地，所述与所述特定测距请求机制对应的测距应答机制为：IEEE802.11mc测距应答机制,UWB测距应答机制，5G蜂窝网络基站的测距应答机制中任一种或多种。所述测距结果可以是无线信号在对应的所述无线设备和所述网络锚节点设备之间传输的时间信息，所述无线设备和所述网络锚节点设备之间具体距离数值、无线信号在该网络锚节点设备处的接收强度中的一种或多种。
进一步地、为了保证所述网络锚节点的位置信息的准确性，由服务器控制或者该网络锚节点设备内部逻辑触发实时和/或周期性基于特定测距请求机制实现向周边一定范围内的支持与所述特定测距请求机制对应的测距应答机制的无线设备发起测距请求以获取对应于各所述无线设备的位置信息和/或唯一标识，以及测距结果；并将每个所述测距结果以及其对应的所述无线设备位置信息或唯一标识发送所述远程服务器进行重新计算以获取自身位置信息后，更新所述网络锚节点设备和所述信标数据库该网络锚节点设备的位置信息。
优选地，所述网络锚节点设备实现为WIFI路由器的一部分。
相对应地，本发明还提供一种网络锚节点设备自定位方法，其特征在于，所述方法包括:设置网络锚节点设备基于特定测距请求应答机制实现向周边一定范围内的支持所述特定测距请求应答机制的无线设备发起测距请求以获取对应于各所述无线设备的位置信息和/或唯一标识、以及测距结果；然后将每个所述测距结果以及其对应的所述无线设备的位置信息和/或其唯一标识发送到远程服务器进行计算自身位置信息，获取自身所述位置信息并存储在所述网络锚节点设备内存和所述远程服务器中；其中、所述远程服务器设置有用于收集所述无线设备的唯一标识和位置信息、并将两者关联存储的信标数据库；所述网络锚节点设备用于接收并应答移动终端的测距请求，在应答所述移动终端的测距请求时将所述自身位置信息附加到测距结果给该移动终端进行辅助定位。
附图说明
图1为本发明提供的网络锚节点设备的硬件组成示意图；
图2为本发明提供的网络锚节点设备用于辅助移动终端进行定位的示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案以及有益效果更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的具有自定位功能的网络锚节点设备，该锚节点设备包括锚节点功能模块以及网络通信模块。其中、该网络锚节点设备的硬件部分示意图如图1所示、该网络锚节点设备101的硬件部分包括：处理器104、运行程序的内存105、存储有计算机程序代码的非易失性存储介质106，网络通信硬件模块103以及锚节点功能硬件模块102。该锚节点功能模块的软件逻辑部分存储在所述存储介质106中，拷贝到内存105供所述处理器104执行。所述锚节点硬件包括但不限于：支持IEEE802.11mc测距请求应答机制,UWB测距请求应答机制，5G蜂窝网络基站的测距请求应答机制中的一种或几种，能够对周围具有支持相应测距请求应答机制的设备主动发起测距请求功能的硬件。所述网络通讯硬件103是用于该锚节点设备101维持正常网络通讯的硬件，该锚节点设备101通过该网络通讯以加密或明文形式上传其收集到的数据至远程服务器，接受远程服务器发送的数据和指令。
通过所述锚节点功能模块、所述网络锚节点设备101实现以下功能：基于所述特定的测距请求应答机制向周边一定范围内的支持该特定的测距请求应答机制的无线设备发起测距请求以获取对应于每个所述无线设备的唯一标识和/或位置信息以及测距结果，其中、所述无线设备可以包括其他同类网络锚节点设备。然后通过所述网络通信模块将每个所述测距结果以及其对应的所述无线设备的唯一标识(例如MAC地址)和/或其位置信息发送到指定的远程服务器进行计算以获取自身位置信息。所述网络锚节点存储所述自身位置信息以完成自身定位后，通过该锚节点功能模块接收并应答移动终端的测距请求时，在应答所述移动终端的测距请求时附加其存储的或者存于远程服务器的所述位置信息返回给该移动终端以辅助其定位。其中、所述远程服务器设置有用于收集所述无线设备的唯一标识和位置信息、并将两者关联存储的信标数据库；所述远程服务器在仅接收到所述锚节点设备上传的每个所述测距结果以及其对应的所述无线设备的唯一标识后，根据所述唯一标识查找所述信标数据库以获取所述无线设备的位置信息，当所述信标数据库中不存在所述无线设备的位置信息时丢弃对应于该无线设备的测量结果。
所述测距结果包括每个所述无线设备的位置信息、以及所述网络锚节点设备和所述一个或多个其他无线设备之间的距离计算相关的信息，所述相关的信息包括以下几种中的任一种：无线信号在对应的所述无线设备和所述网络锚节点设备之间传输的时间信息，所述无线设备和所述网络锚节点设备之间具体距离数值、无线信号在该网络锚节点设备处的接收强度。
所述测距结果包括所述网络锚节点设备和所述无线设备之间具体距离数值、无线信号在该网络锚节点设备处的接收强度(例如WIFI信号在该锚节点设备处的接收强度)中的一种或多种。其中、所述无线信号在所述网络锚节点设备和所述一个或多个无线设备之间传输的时间信息包括：发送测距请求信号对应的时间戳、发送应答信号对应的时间戳以及接收所述应答信号对应的时间戳。对于测量结果为无线信号在该网络锚节点设备处的信号接收强度这一种情况时，由所述远程服务器根据所述信号接收强度结合无线接收信号强度(RSSI)测距原理计算出该网络锚节点设备与对应无线设备的距离。
所述指定的远程服务器根据所述测距结果和其对应的所述无线设备的唯一标识或位置信息计算出该网络锚节点设备的位置信息，具体过程可以实现为：判断某个所述网络锚节点设备上传的测距结果中能够获取位置信息(包括上传的位置信息和能够通过查找信标数据库获取的位置信息)的无线设备的数量是否大于或等于3；若是、得出该网络锚节点设备与每个能获取位置信息的无线设备之间的距离，然后根据所述距离最短的3个无线设备的位置信息、所述3个无线设备各自与该网络锚节点设备的距离，基于三点定位原理得出该网络锚节点设备的位置坐标；否则、返回预设的错误码触发该网络锚节点设备上的提示模块产生设备数量不足的提示信息。
进一步地，可以设置服务器控制或者该网络锚节点设备内部逻辑触发所述网络锚节点设备实时和/或周期性地、基于特定测距请求机制实现向周边一定范围内的支持所述特定的测距请求应答机制的无线设备发起测距请求以获取对应于各所述无线设备的位置信息和/或唯一标识，以及测距结果；并将每个所述测距结果以及其对应的所述无线设备位置信息或唯一标识发送所述远程服务器进行重新计算以获取自身位置信息。采用重新计算出该网络锚节点的位置信息后对所述网络锚节点设备和所述信标数据库该网络锚节点设备的位置信息进行更新。
如图2所示，移动终端对三个以上包括本发明提供的锚节点设备定位节点发出测距请求。由锚节点应答其测距请求、所述述网络锚节点设备在应答所述移动终端的测距请求时附加其存储的所述位置信息返回给该移动终端以辅助其定位。因为各个锚节点的坐标(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)精确已知，利用三点定位原理，在获取每个锚节点设备与所述移动终端之间的距离D1、D2、D3后、就可以计算出移动终端的精确位置，达到为移动终端定位的目的。
进一步地，该网络锚节点设备还通过探针的嗅探模式获取周边的移动终端的mac地址以及信号强度等其他信息，通过网络上传到远程服务器；从而可以使得远程服务器可以主动搜索具有该移动终端的用户所在的位置。
优选地。所述网络锚节点还具有扫描周边一定范围内其他WIFI上AP信号强度的功能。
优选地，所述网络锚节点设备实现为WIFI路由器的一部分，从而将本发明的锚节点自定位功能和测距应答功能依附在WiFi的路由器上。
相对应地，本发明还提供一种网络锚节点设备自定位方法，其特征在于，所述方法包括:设置网络锚节点设备基于特定测距请求应答机制实现向周边一定范围内的支持所述特定测距请求应答机制的无线设备发起测距请求以获取对应于各所述无线设备的位置信息和/或唯一标识、以及测距结果；然后将每个所述测距结果以及其对应的所述无线设备的位置信息和/或其唯一标识发送到远程服务器进行计算自身位置信息，获取自身所述位置信息并存储在所述网络锚节点设备内存和所述远程服务器中；其中、所述远程服务器设置有用于收集所述无线设备的唯一标识和位置信息、并将两者关联存储的信标数据库；所述网络锚节点设备用于接收并应答移动终端的测距请求，在应答所述移动终端的测距请求时将所述自身位置信息附加到测距结果给该移动终端进行辅助定位。
其中，所述网络锚节点设备自定位方法的具体实现细节与上述自定位功能的网络锚节点设备的实现细节相对应。
相应地、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有程序代码，在处理器执行所述程序代码时实现本发明提供的所述网络锚节点设备自定位方法。
通过本发明提供网络锚节点设备、能够在室内或者建筑物密集以及多障碍物的电磁环境中方便、快速的构建用于辅助用户终端设备精确定位的定位系统，并且该网络锚节点设备可以自动获取自身的位置信息，无需用户过多干预，操作简单。
Claims (12)
1.一种具有自定位功能的网络锚节点设备，所述网络锚节点设备用于接收并应答移动终端的测距请求，在应答所述移动终端的测距请求时将自身位置信息附加到测距结果给该移动终端进行辅助定位，其特征在于，该设备具有锚节点功能模块以及网络通信模块；所述网络锚节点设备通过所述锚节点功能模块实现基于特定测距请求应答机制实现向周边一定范围内的支持所述特定测距请求应答机制的无线设备发起测距请求以获取对应于各所述无线设备的位置信息和/或唯一标识、以及测距结果；所述网络锚节点设备通过所述网络通信模块将每个所述测距结果以及其对应的所述无线设备位置信息或唯一标识发送远程服务器进行计算以获取自身位置信息后存储，和/或同时将该网络锚节点设备的位置信息与其唯一标识关联地存储在所述远程服务器中；其中、所述远程服务器设置有用于收集所述无线设备的唯一标识和位置信息、并将两者关联存储的信标数据库。
2.如权利要求1所述的网络锚节点设备，其特征在于，所述特定测距请求应答机制包括：IEEE802.11mc测距请求应答机制,UWB测距请求应答机制，5G蜂窝网络基站的测距请求应答机制中任一种或多种。
3.如权利要求1-2中任一项所述的网络锚节点设备，其特征在于，由服务器控制或者该网络锚节点设备内部逻辑触发所述网络锚节点设备实时和/或周期性地基于特定测距请求机制实现向周边一定范围内的支持所述特定的测距请求应答机制的无线设备发起测距请求以获取对应于各所述无线设备的位置信息和/或唯一标识，以及测距结果；并将每个所述测距结果以及其对应的所述无线设备位置信息或唯一标识发送所述远程服务器进行重新计算以获取自身位置信息后，更新所述网络锚节点设备和所述信标数据库该网络锚节点设备的位置信息。
4.如权利要求3所述的网络锚节点设备，其特征在于，所述测距结果包括每个所述无线设备的位置信息、以及所述网络锚节点设备和所述一个或多个其他无线设备之间的距离计算相关的信息，所述相关的信息包括以下几种中的任一种：无线信号在对应的所述无线设备和所述网络锚节点设备之间传输的时间信息，所述无线设备和所述网络锚节点设备之间具体距离数值、无线信号在该网络锚节点设备处的接收强度。
5.如权利要求2所述的网络锚节点设备，其特征在于，所述网络锚节点还具有扫描周边一定范围内其他WIFI上AP信号强度的功能。
6.如权利要求2所述的网络锚节点设备，其特征在于，该网络锚节点设备还通过探针的嗅探模式获取周边的移动终端的mac地址以及信号强度等其他信息，通过网络上传到远程的服务器。
7.如权利要求1-6中任一项所述的网络锚节点设备，其特征在于，所述网络锚节点设备实现为WIFI路由器的一部分。
8.一种网络锚节点设备自定位方法，其特征在于，所述方法包括:设置网络锚节点设备基于特定测距请求应答机制实现向周边一定范围内的支持所述特定测距请求应答机制的无线设备发起测距请求以获取对应于各所述无线设备的位置信息和/或唯一标识、以及测距结果；然后将每个所述测距结果以及其对应的所述无线设备的位置信息和/或其唯一标识发送到远程服务器进行计算自身位置信息，获取自身所述位置信息并存储在所述网络锚节点设备内存和所述远程服务器中；其中、所述远程服务器设置有用于收集所述无线设备的唯一标识和位置信息、并将两者关联存储的信标数据库；所述网络锚节点设备用于接收并应答移动终端的测距请求，在应答所述移动终端的测距请求时将所述自身位置信息附加到测距结果给该移动终端进行辅助定位。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述特定的测距请求机制包括：IEEE802.11mc测距请求应答机制,UWB测距请求应答机制，5G蜂窝网络基站的测距请求应答机制中任一种或多种。
10.如权利要求8-9中任一项所述的网络锚节点设备，其特征在于，通过服务器控制或者该网络锚节点设备内部逻辑触发所述网络锚节点设备实时和/或周期性地基于特定测距请求应答机制实现向周边一定范围内的支持所述特定测距请求机制的无线设备发起测距请求以获取对应于各所述无线设备的位置信息和/或唯一标识，以及测距结果；将每个所述测距结果以及其对应的所述无线设备位置信息或唯一标识发送所述远程服务器进行重新计算以获取自身位置信息后，更新所述网络锚节点设备和所述信标数据库该网络锚节点设备的位置信息。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测距结果包括每个所述无线设备的位置信息、以及所述网络锚节点设备和所述一个或多个其他无线设备之间的距离计算相关的信息，所述相关的信息包括以下几种中的任一种：无线信号在对应的所述无线设备和所述网络锚节点设备之间传输的时间信息，所述无线设备和所述网络锚节点设备之间具体距离数值、无线信号在该网络锚节点设备处的接收强度。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有程序代码，在处理器执行所述程序代码时实现权利要求8-11中任一项所述的网络锚节点设备自定位方法。
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Legal Events
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Effective date of registration: 20201105 Address after: Unit 908, 9 / F, building 1, No. 58, Xiangke Road, China (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai, 200123 Applicant after: Shanghai Zhizhuo Information Technology Co.,Ltd. Address before: 200120 9 / F, building a, No. 58 Xiangke Road, Pudong New Area, Shanghai Applicant before: SHANGHAI TUQU INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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Effective date of registration: 20210330 Address after: 9 / F, building a, 58 Xiangke Road, Pudong New Area, Shanghai, 200120 Applicant after: SHANGHAI TUQU INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 200123 unit 908, 9 / F, building 1, 58 Xiangke Road, China (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai Applicant before: Shanghai Zhizhuo Information Technology Co.,Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200911 |