CN113068120B - 室内定位系统、方法和通导一体化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种室内定位系统、方法和通导一体化系统,包括:信源模块、网关、合路器、第一漏缆、第一定位器件;其中信源模块和网关分别与合路器的输入端连接,合路器的输出端通过馈线接入第一漏缆的第一端;第一定位器件设置在第一漏缆的第一端和馈线之间,接受网关或信源模块的供电;第一定位器件用于接收网关发送的配置信号或向网关发送定位信号,并通过第一漏缆发出定位信号,以使终端根据定位信号进行定位。不需要设置一套新的定位系统,减少了建网成本,降低了建网空间要求。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信及定位技术领域,尤其涉及一种室内定位系统、方法和通导一体化系统。
背景技术
随着城市化的发展,越来越多的大型商务建筑、大型枢纽工程、隧道等出现在人们的日常生活中。当人们在这些室内场所内活动时,由于这些场所面积较大、空间布局复杂等因素,人们很难迅速地得知自身的位置情况。因此,人们对于大型室内场所的定位需求日渐迫切。结合物联网技术及其相关硬件的发展成熟,室内定位技术得到了快速发展。
目前,传统的室内定位技术主要包括:WiFi定位、RFID定位、超宽带定位、蓝牙定位、红外定位、超声波定位、惯性导航技术等。
然而,发明人发现,传统的室内定位技术都需要在室内重新布置一套定位网络,这大大增加了室内布置网络的空间要求,并且室内网络布置的成本较高。
发明内容
本发明实施例提供一种室内定位系统、方法和通导一体化系统,大大减少了建网成本,降低了建网空间的要求。
第一方面,本发明实施例提供一种室内定位系统,包括:
信源模块、网关、合路器、第一漏缆和第一定位器件;
其中所述信源模块和所述网关分别与所述合路器的输入端连接,所述合路器的输出端通过馈线接入所述第一漏缆的第一端;
所述第一定位器件设置在所述第一漏缆的第一端和馈线之间;
所述第一定位器件,用于接收所述网关发送的配置信号或向网关发送定位信号,并通过所述第一漏缆发出定位信号,以使终端根据所述定位信号进行定位。
在第一方面的一种可能的设计中,所述室内定位系统还包括:第二定位器件;所述第二定位器件设置在所述第一漏缆的第二端,接受所述网关或信源模块的供电;所述第二定位器件,用于接收所述网关发送的配置信号或向网关发送定位信号,并通过所述第一漏缆发出定位信号,以使终端根据所述定位信号进行定位。
第二方面,本发明实施例提供一种室内定位方法,采用如第一方面所述的室内定位系统,包括:
步骤A1:获取已知参数,包括:确定终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第一漏缆的传播速度v1,第一定位信号在自由空间中的传播速度c,以及第一漏缆的辐射角度θ1;
步骤A2:将所述终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第一漏缆的传播速度v1,第一定位信号在自由空间中的传播速度c,以及第一漏缆的辐射角度θ1,导入第一预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
第三方面,本发明实施例还提供一种室内定位方法,采用如第一方面的上述可能的设计所述的室内定位系统,包括:
步骤D1:获取已知参数,包括:第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第一漏缆的传播速度v1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总传输时间T2,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的传播速度c,以及第一漏缆的辐射角度θ1,第一漏缆的长度l;
步骤D2:第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第一漏缆的传播速度v1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总传输时间T2,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的传播速度c,以及第一漏缆的辐射角度θ1,第一漏缆的长度l,导入第四预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的径向距离x;
步骤D3:将径向距离x、第一漏缆的传播速度v1、第一总传输时间T1、第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的传播速度c、第一漏缆的辐射角度θ1,导入第一预设公式,得到终端距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
第四方面,本发明实施例还提供一种通导一体化系统,包括如第一方面所述的室内定位系统。
本发明实施例提供的室内定位系统、方法和通导一体化系统,该室内定位系统,通过现有的信源模块、合路器、第一漏缆、组成的室分覆盖网络的基础上,在信源处设置网关,在漏缆输入/出端设置定位器件,其中定位器件由网关或信源模块进行供电、通过网关配置、通过漏缆发送定位信号,通过定位信号对室内的定位目标进行定位。由于不需要专门设置一套新的定位系统,只需要在原有的室分覆盖网络的基础上添加定位器件,即可以实现室内终端定位,大大减少了建网成本,降低了建网空间的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,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另一种室内定位系统的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的又一种室内定位系统的结构示意图。
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,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中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,本领域普通技术人员在没有作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。
目前现有的室内定位技术,都需要在室内重新布置一套定位网络,这大大增加了室内布置网络的空间要求,并且室内网络布置的成本较高。
为了解决上述技术问题,本发明提出的室内定位系统,通过现有的信源模块、网关、合路器、第一漏缆组成的室分覆盖网络的基础上,在漏缆在输入/出端设置定位器件,定位器件由网关或信源模块进行供电、通过网关配置、通过漏缆接收和发送定位信号,通过定位信号对室内的定位目标进行定位。由于不需要专门设置一套新的定位系统,只需要在原有的室分覆盖网络的基础上添加定位器件,即可以实现室内终端定位,大大减少了建网成本,降低了建网空间的要求。
参考图1,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。本实施例提供的室内定位系统,包括:
信源模块100、网关200、合路器300、第一漏缆400和第一定位器件500。
其中,所述信源模块100和所述网关200分别与所述合路器300的输入端连接,所述合路器300的输出端通过馈线接入所述第一漏缆400的输入端。
所述第一定位器件500设置在所述第一漏缆400的第一端和馈线之间。
所述第一定位器件500,用于接收所述网关发送的配置信号或向网关发送定位信号,并通过所述第一漏缆发出定位信号,以使终端根据所述定位信号进行定位。
在本实施例中,网关200用于为第一定位器件500和第一漏缆400提供电源和进行配置,以使第一定位器件500输出定位信号。
在本实施例中,网关200又称网间连接器、协议转换器。网关200在室分覆盖网络用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连,也可以用于局域网互连。同时,本实施例中的网关200还用于为第一漏缆400、第一定位器件500等器件供直流电。
在本实施例中,第一漏缆400可以为MIMO(Multiple In Multiple Out,多进多出)漏缆。
在本实施例中,所述第一定位器件至少包括一个定位基站,用于发送定位信号。
从上述描述可知,通过现有的信源模块、网关、合路器、第一漏缆组成的室分覆盖网络的基础上,在漏缆和馈线之间设置定位器件,定位器件通过网关配置、通过漏缆接收和发送定位信号,通过定位信号对室内的终端进行定位。由于不需要专门设置一套新的定位系统,只需要在原有的室分覆盖网络的基础上添加定位器件,即可以实现室内终端定位,大大减少了建网成本,降低了建网空间的要求。
在本发明的一个实施例中,所述网关,用于为所述第一漏缆、第一定位器件进行直流供电。第一定位器件均为直流器件,第一漏缆为通直流电供电的线缆。网关的直流电为通信网络中的电源,其供电电压的大小可以根据网络需要进行设置。
在本发明的又一个实施例中,所述第一漏缆和所述第一定位器件接受所述网关的直流供电或射频供电。
在本发明的又一个实施例中,所述第一漏缆和所述第一定位器件接受所述信源模块的射频供电。
由于采用现有通信网络的网关或信源模块的直流电或射频电作为供电电源,能够解决定位器件的供电问题,不需要为了给定位器件供电而安装配套的电源线增加布线成本和施工复杂性。
参考图2,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。在本发明的一个实施例中,第二定位器件600。所述第二定位器件600设置在所述第一漏缆400的第二端,接受所述网关200或所述信源模块100的供电。
所述第二定位器件,用于接收所述网关发送的配置信号或向网关发送定位信号,并通过所述第一漏缆发出定位信号,以使终端根据所述定位信号进行定位。
参考图3,图3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。本实施例提供的室内定位系统,包括:
第三定位器件800、第二漏缆700和第四定位器件900,
所述合路器300的输出端通过馈线接入所述第二漏缆700的第一端;
所述第三定位器件800设置在所述第二漏缆700的第一端和馈线之间,接受所述网关200或所述信源模块100的供电;
所述第四定位器件900设置在所述第二漏缆700的第二端,接受所述网关200或所述信源模块100的供电;
所述第三定位器件800和所述第四定位器件900,用于接收所述网关发送的配置信号或向网关发送定位信号,并通过所述第二漏缆发出定位信号,以使终端根据所述定位信号进行定位。
需要要说明的是:合路器300可以是一个合路器也可以是两个合路器,当合路器为两个合路器时,第一定位器件和第三定位器件分别连接一个合路器。
在本实施例中,合路器300可以包括:第一合路器301和第二合路器302。第一合路器和第二合路器均连接所述信源模块和所述网关,所述第一定位器件和所述第三定位器件分别与第一合路器301和第二合路器302连接。
在本发明的一个实施例中,所述第一定位器件500、所述第二定位器件600、第三定位器件800和第四定位器件900中至少包括一个定位基站。所述第一定位器件500、所述第二定位器件600、第三定位器件800和第四定位器件900中还包括如下器件中一种或多种:功分器、耦合器、滤波器、合路器、天线、环形器、隔离器、负载和衰减器;当第一定位器件和所述第二定位器件包括天线或者集成天线的功能时,第一定位器件和所述第二定位器件可以通过天线发送或接收定位信号。
其中,功分器、耦合器均可以通直流。
参考图4,在本发明的一个或多个实施例中,所述第一定位器件500、所述第二定位器件600、第三定位器件800和第四定位器件900中通过天线发送或接收定位信号。
其中,所述第一定位器件500和第二定位器件600通过与第一天线1100发送或接收定位信号;所述第三定位器件800和第四定位器件900通过第二天线1200发送或接收定位信号。在漏缆发送或接收定位信号的基础上,继续通过天线发送或接收定位信号保证信号强度和灵敏度,提供定位的准确性。
在本发明的一个或多个实施例中,所述定位基站包括蓝牙模块、超宽带UWB模块、射频识别RFID模块、无线局域网WiFi模块、ZigBee模块中的一种或多种。
在本发明的一个或多个实施例中,还提供一种室内定位方法,采用上述的室内定位系统,该方法包括:
所述第一定位器件和/或所述第二定位器件发出定位信号,与所述终端通过所述第一漏缆进行一次或多次定位信号交互后,由所述终端根据交互的定位信号计算所述终端的位置;或者,由所述第一定位器件和/或所述第二定位器件将交互后的定位信号发送至定位服务器后,由所述定位服务器根据交互的定位信号计算所述终端的位置。
或者,
所述终端发送定位信号,通过所述第一漏缆与所述第一定位器件和/或所述第二定位器件进行一次或多次定位信号交互后,由所述终端根据交互的定位信号计算所述终端的位置;或者,由所述第一定位器件和/或所述第二定位器件将交互后的定位信号通过网关发送至定位服务器后,由所述定位服务器根据交互的定位信号计算所述终端的位置。
在一种可能的实现方式中,所述第一定位器件和所述终端交互的定位信号为第一定位信号;所述室内定位方法应用到上述图1所示的实施例,执行主体为终端或定位服务器,包括:
步骤A1:获取已知参数,包括:确定终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第一漏缆的传播速度v1,第一定位信号在自由空间中的传播速度c,以及第一漏缆的辐射角度θ1。
在本步骤中,基于飞行时间或到达时间的定位方式,获取已知参数。
步骤A2:将所述终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第一漏缆的传播速度v1,第一定位信号在自由空间中的传播速度c,以及第一漏缆的辐射角度θ1,导入第一预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
在本步骤中,第一预设公式为如下公式(1)所示:
在本实施例中,其中,终端距离所述第一漏缆的径向距离x,指的是终端距离所述第一漏缆的最短垂直距离。
定位信号在空中的传播速度c指的是定位信号在终端与漏缆之间的空间的传播速度。
在本实施例中,终端距离所述第一漏缆的纵向距离y,指的是终端在第一漏缆的延伸方向上距离所述第一漏缆的靠近定位器件的第一端的距离。
进一步地,所述室内定位方法应用到上述终端或定位服务器,包括:
步骤B1:获取已知参数,包括:确定终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位信号在第一定位器件和终端之间传输的第一相位ψ1,第一定位信号在第一漏缆的波长λc,第一定位信号在自由空间中的波长λ,第一漏缆的辐射角度θ1。
在本实施例中,基于信号相位的定位方式,获取上述已知参数。
步骤B2:将终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位信号在第一定位器件和终端之间传输的第一相位ψ1,第一定位信号在第一漏缆的波长λc,第一定位信号在自由空间中的波长λ,第一漏缆的辐射角度θ1,导入第二预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
其中,第二预设公式如下公式(2)所示:
更进一步地,所述室内定位方法应用到上述终端或定位服务器,包括:
步骤C1:获取已知参数,包括:确定终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总信号损耗L1,第一漏缆的传输损耗因子α1,第一漏缆在m米处的耦合损耗αc1和距离值m,第一定位信号在自由空间中的空间损耗因子α,第一漏缆的辐射角度θ1。
在本实施例中,基于信号强度的定位方式,获取上述已知参数。
步骤C2:将终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总信号损耗L1,第一漏缆的传输损耗因子α1,第一漏缆在m米处的耦合损耗αc1和距离值m,第一定位信号在自由空间中的空间损耗因子α,第一漏缆的辐射角度θ1,导入第三预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
其中,第三预设公式如下公式(3)所示:
在一种可能的实现方式中,所述第一定位器件和所述终端交互的定位信号为第一定位信号,所述第二定位器件和所述终端交互的定位信号为第二定位信号;所述室内定位方法应用到上述图2所示的实施例,执行主体为终端或定位服务器,包括:
步骤D1:获取已知参数,包括:第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第一漏缆的传播速度v1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总传输时间T2,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的传播速度c,以及第一漏缆的辐射角度θ1,第一漏缆的长度l。
在本步骤中,基于飞行时间或到达时间的定位方式获取已知参数。
步骤D2:将第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第一漏缆的传播速度v1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总传输时间T2,第一定位信号在自由空间中的传播速度c,以及第一漏缆的辐射角度θ1,第一漏缆的长度l,导入第四预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的径向距离x。
其中,第四预设公式如下公式(4)所示:
步骤D3:将径向距离x、第一漏缆的传播速度v1、第一总传输时间T1、第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的传播速度c、第一漏缆的辐射角度θ1,导入第一预设公式,终端距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
在本步骤中,第一预设公式为如下公式(1)所示:
更进一步地,所述室内定位方法应用到上述终端或定位服务器,包括:
步骤E1:获取已知参数,包括:第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总传输时间T2;总传输时间差ΔT为所述第一总传输时间T1与所述第二总传输时间T2作差;第一漏缆的传播速度v1,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的传播速度c,第一漏缆的辐射角度θ1,第一漏缆的长度l。
在本步骤中,基于飞行时间或到达时间的定位方式,获取已知参数,包括:第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总传输时间T2;然后根据所述第一总传输时间T1与所述第二总传输时间T2作差得到总传输时间差ΔT。
或者,基于到达时间差的定位方式,直接获取总传输时间差ΔT。
步骤E2:将所述第一漏缆的传播速度v1、第一漏缆的长度l和总传输时间差ΔT,导入第五预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y。
其中,第五预设公式如下公式(5)所示:
步骤E3:计算终端到第一漏缆直线径向距离x,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
具体地,步骤E3的一种具体算法,包括:
将纵向距离y、第一漏缆的传播速度v1、第一总传输时间T1、第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的传播速度c、第一漏缆的辐射角度θ1,导入第一预设公式,得到终端到第一漏缆直线径向距离x,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
在本步骤中,第一预设公式为如下公式(1)所示:
需要说明的是:步骤E3也可以采用其他的计算算法,都包括在本发明的保护范围内,这里不再赘述。
进一步地,所述室内定位方法应用到上述终端或定位服务器,包括:
步骤F1:获取已知参数,包括:第一定位信号在终端与所述第一定位器件交互时的第一相位ψ1,第二定位信号在终端与所述第二定位器件交互时的第二相位ψ2;第一定位信号和第二定位信号在第一漏缆的波长λc,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的波长λ,第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的长度l。
在本步骤中,基于相位的定位方式获取已知参数。
步骤F2:将第一定位信号在终端与所述第一定位器件交互时的第一相位ψ1,第二定位信号在终端与所述第二定位器件交互时的第二相位ψ2;第一定位信号和第二定位信号在第一漏缆的波长λc,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的波长λ,第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的长度l;导入第六预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的径向距离x。
其中,第六预设公式如下公式(6)所示:
步骤F3:将径向距离x、第一定位信号和第二定位信号在第一漏缆的波长λc、第一定位信号在终端与所述第一定位器件交互时的第一相位ψ1、第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的波长λ,第一漏缆的辐射角度θ1,导入第二预设公式,得到终端到第一漏缆的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
其中,第二预设公式如下公式(2)所示:
更进一步地,所述室内定位方法应用到上述终端或定位服务器,包括:
步骤G1:获取已知参数,包括:第一定位信号在终端与所述第一定位器件交互时的第一相位ψ1,第二定位信号在终端与所述第二定位器件交互时的第二相位ψ2,终端与所述第一定位器件交互时的第一定位信号,与终端与所述第二定位器件交互时的第二定位信号的总相位差Δψ;第一漏缆的波长λc,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的波长λ,第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的长度l。
在本步骤中,基于相位的定位方式,获取已知参数,包括:第一定位信号在终端与所述第一定位器件交互时的第一相位ψ1,第二定位信号在终端与所述第二定位器件交互时的第二相位ψ2,终端与所述第一定位器件交互时的第一定位信号,与终端与所述第二定位器件交互时的第二定位信号的总相位差Δψ。
或者,基于相位差的定位方式,直接获取总相位差ΔT。
步骤G2:将所述总相位差Δψ;第一漏缆的波长λc,第一漏缆的长度l;导入第七预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y。
其中,第七预设公式如下公式(7)所示:
步骤G3:计算终端到第一漏缆直线径向距离x,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
其中,本步骤的一种具体算法,包括:
将纵向距离y、第一定位信号和第二定位信号在第一漏缆的波长λc、第一定位信号在终端与所述第一定位器件交互时的第一相位ψ1、第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的波长λ,第一漏缆的辐射角度θ1,导入第二预设公式,得到终端到第一漏缆直线径向距离x,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
其中,第二预设公式如下公式(2)所示:
需要说明的是:步骤G3也可以采用其他的计算算法,都包括在本发明的保护范围内,这里不再赘述。
更进一步地,所述室内定位方法应用到上述终端或定位服务器,包括:
步骤H1:获取已知参数,包括:第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总损耗L1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总损耗L2,第一漏缆的传输损耗因子α1,第一漏缆的m米处的耦合损耗αc1和距离值m,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的空间损耗因子α,第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的长度l。
在本步骤中,基于信号场强的定位方式,获取已知参数。
步骤H2:将第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总损耗L1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总损耗L2,第一漏缆的传输损耗因子α1,第一漏缆的m米处的耦合损耗αc1和距离值m,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的空间损耗因子α,第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的长度l,导入第八预设公式,得到终端到第一漏缆直线径向距离x。
其中,第八预设公式如下公式(8)所示:
步骤H3:将终端到第一漏缆直线径向距离x、第一总损耗L1、第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的空间损耗因子α、第一漏缆辐射角度θ1、第一漏缆的m米处的耦合损耗αc1和距离值m、第一漏缆的传输损耗因子α1,导入第三预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
其中,第三预设公式如下公式(3)所示:
更进一步地,所述室内定位方法应用到上述终端或定位服务器,包括:
步骤J1:获取已知参数,包括:第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总损耗L1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总损耗L2,其中总损耗差ΔL为第一总损耗L1与第二总损耗L2作差;第一漏缆的传输损耗因子α1,第一漏缆的m米处的耦合损耗αc1和距离值m,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的空间损耗因子α,第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的长度l。
在本步骤中,基于信号强度的定位方式,获取已知参数,包括:第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总损耗L1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总损耗L2,其中总损耗差ΔL为第一总损耗L1与第二总损耗L2作差。
或者,基于信号强度差的定位方式,直接获取总损耗差ΔL。
步骤J2:将第一漏缆的传输损耗因子α1,第一漏缆的长度l,总损耗差ΔL,导入第九预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y。
其中,第九预设公式如下公式(9)所示:
α1y-α1(l-y)=α1(2y-l)=ΔL
步骤J3:计算终端到第一漏缆直线径向距离x,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
其中,本步骤的一种具体算法,包括:
将第一总损耗L1、第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的空间损耗因子α、距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y、第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的m米处的耦合损耗αc1和距离值m,第一漏缆的传输损耗因子α1,导入第三预设公式,得到终端到第一漏缆直线径向距离x,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
其中,第三预设公式如下公式(3)所示:
需要说明的是:步骤J3可以采用如步骤C2的相同计算算法,也可以采用其他的计算算法,都包括在本发明的保护范围内,这里不再赘述。
本发明中通导一体化系统除了包括第一漏缆、第一定位器件、第二定位器件外还包括其他漏缆和定位器件,通过在空间排布组合后,可以进一步提高精度或实现更多维度的定位,例如存在第一漏缆、第二漏缆、第三漏缆,以及第一定位器件、第二定位器件、第三定位器件,第四定位器件、第五定位器件、第六定位器件,第一漏缆、第二漏缆和第三漏缆平行且不再同一平面内,采用飞行时间原理,可以实现三维定位,即确定终端的坐标位置(x,y,z)。
以上定位算法、计算步骤仅是本发明中的具体实施例,任何对其简单的修改、变形和步骤调整都包括在本发明的保护范围内。以上定位原理可以单独使用也可以组合使用。
本发明还提供一种通导一体化系统,包括上述各实施例提供的室内定位系统。
本发明中的信源在第一漏缆和第二漏缆的第一端设置时,第一漏缆和第二漏缆可以包含多段漏缆,每段漏缆之间可以采用功分器、耦合器、定位器件或跳线连接。当采用定位器件连接多段漏缆或天线且定位器件包括多个定位基站时,所述定位器件中多个定位基站分别通过连接的多根漏缆或天线发送或接收定位信号。本发明中的信源还可以在第一漏缆和第二漏缆的第一端和第二端同时设置。
本发明实施例提供的通导一体化系统可以应用到隧道、大型商务建筑、大型枢纽工程等室内场所,用于同时提供通信服务和定位服务。通过现有的信源模块、合路器、缆组成的室分覆盖网络的基础上,在信源处设置网关,在漏缆的输入/出端设置定位器件,其中定位器件由网关或信源模块进行供电、通过网关配置、通过漏缆接收和发送定位信号,通过定位信号对室内的定位目标进行定位。由于不需要专门设置一套新的定位系统,只需要在原有的室分覆盖网络的基础上添加定位器件,即可以实现室内终端定位,大大减少了建网成本,降低了建网空间的要求。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (16)
1.一种室内定位系统,其特征在于,包括:信源模块、网关、合路器、第一漏缆和第一定位器件;
其中所述信源模块和所述网关分别与所述合路器的输入端连接,所述合路器的输出端通过馈线接入所述第一漏缆的第一端;
所述第一定位器件设置在所述第一漏缆的第一端和馈线之间;
所述第一定位器件,用于接收所述网关发送的配置信号或向网关发送定位信号,并通过所述第一漏缆发出定位信号,以使终端根据所述定位信号进行定位;
还包括:第二定位器件;
所述第二定位器件设置在所述第一漏缆的第二端,接受所述网关的供电;
所述第二定位器件,用于接收所述网关发送的配置信号或向网关发送定位信号,并通过所述第一漏缆发出定位信号,以使终端根据所述定位信号进行定位。
2.根据权利要求1所述的室内定位系统,其特征在于,所述网关,用于为所述第一漏缆和所述第一定位器件进行直流供电。
3.根据权利要求1所述的室内定位系统,其特征在于,还包括:第三定位器件、第二漏缆和第四定位器件,
所述合路器的输出端通过馈线接入所述第二漏缆的第一端,所述网关用于输出直流电流;
所述第三定位器件设置在所述第二漏缆的第一端和馈线之间,接受所述网关的供电;
所述第四定位器件设置在所述第二漏缆的第二端,接受所述网关的供电;
所述第三定位器件或所述第四定位器件,用于接收所述网关发送的配置信号或向网关发送定位信号,并通过所述第二漏缆发出定位信号,以使终端根据所述定位信号进行定位。
4.根据权利要求3所述的室内定位系统,其特征在于,所述第一定位器件和所述第二定位器件、所述第三定位器件和所述第四定位器件中至少包括一个定位基站。
5.根据权利要求3所述的室内定位系统,其特征在于,所述第一定位器件和所述第二定位器件、所述第三定位器件和所述第四定位器件中中还包括如下器件中的一种或多种:功分器、耦合器、滤波器、合路器、天线、环形器、隔离器、负载和衰减器;当第一定位器件和所述第二定位器件包括天线或者集成天线的功能时,第一定位器件和所述第二定位器件可以通过天线发送或接收定位信号。
6.根据权利要求3至5任一项所述的室内定位系统,其特征在于,所述第一定位器件、所述第二定位器件、所述第三定位器件和所述第四定位器件通过天线发送或接收定位信号。
7.一种室内定位方法,其特征在于,采用如权利要求1至6任一项所述的室内定位系统,包括:
步骤A1:获取已知参数,包括:确定终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第一漏缆的传播速度v1,第一定位信号在自由空间中的传播速度c,以及第一漏缆的辐射角度θ1;
步骤A2:将所述终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第一漏缆的传播速度v1,第一定位信号在自由空间中的传播速度c,以及第一漏缆的辐射角度θ1,导入第一预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
步骤B1:获取已知参数,包括:确定终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一相位ψ1,第一定位信号在第一漏缆的波长λc,第一定位信号在自由空间中的波长λ,以及第一漏缆的辐射角度θ1;
步骤B2:将所述终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一相位ψ1,第一定位信号在第一漏缆的波长λc,第一定位信号在自由空间中的波长λ,以及第一漏缆的辐射角度θ1,导入第二预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
步骤C1:获取已知参数,包括:确定终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总信号损耗L1,第一漏缆的百米传输损耗α1,第一漏缆在m米处的耦合损耗αc1和距离值m,第一定位信号在自由空间中的空间损耗因子α,第一漏缆的辐射角度θ1;
步骤C2:将终端到第一漏缆直线径向距离x,第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总信号损耗L1,第一漏缆的百米传输损耗α1,第一漏缆在m米处的耦合损耗αc1和距离值m,第一定位信号在自由空间中的空间损耗因子α,第一漏缆的辐射角度θ1,导入第三预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
10.一种室内定位方法,其特征在于,采用如权利要求1至6任一项所述的室内定位系统,包括:
步骤D1:获取已知参数,包括:第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第一漏缆的传播速度v1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总传输时间T2,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的传播速度c,以及第一漏缆的辐射角度θ1,第一漏缆的长度l;
步骤D2:将第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第一漏缆的传播速度v1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总传输时间T2,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的传播速度c,以及第一漏缆的辐射角度θ1,第一漏缆的长度l,导入第四预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的径向距离x;
步骤D3:将径向距离x、第一漏缆的传播速度v1、第一总传输时间T1、第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的传播速度c、第一漏缆的辐射角度θ1,导入第一预设公式,得到终端距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
步骤E1:获取已知参数,包括:第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总传输时间T1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总传输时间T2;总传输时间差为ΔT所述第一总传输时间T1与所述第二总传输时间T2作差;第一漏缆的传播速度v1,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的传播速度c,第一漏缆的辐射角度θ1,第一漏缆的长度l;
步骤E2:将所述第一漏缆的传播速度v1、第一漏缆的长度l和总传输时间差ΔT,导入第五预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y;
步骤E3:计算终端到第一漏缆直线径向距离x,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
12.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
步骤F1:获取已知参数,包括:第一定位信号在终端与所述第一定位器件交互时的第一相位ψ1,第二定位信号在终端与所述第二定位器件交互时的第二相位ψ2;第一定位信号和第二定位信号在第一漏缆的波长λc,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的波长λ,第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的长度l;
步骤F2:将第一定位信号在终端与所述第一定位器件交互时的第一相位ψ1,第二定位信号在终端与所述第二定位器件交互时的第二相位ψ2;第一定位信号和第二定位信号在第一漏缆的波长λc,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的波长λ,第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的长度l;导入第六预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的径向距离x;
步骤F3:将径向距离x、第一定位信号和第二定位信号在第一漏缆的波长λc、第一定位信号在终端与所述第一定位器件交互时的第一相位ψ1、第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的波长λ,第一漏缆的辐射角度θ1,导入第二预设公式,得到终端到第一漏缆的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
13.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
步骤G1:获取已知参数,包括:第一定位信号在终端与所述第一定位器件交互时的第一相位ψ1、第二定位信号在终端与所述第二定位器件交互时的第二相位ψ2,终端与所述第一定位器件交互时的第一定位信号,与终端与所述第二定位器件交互时的第二定位信号的总相位差Δψ;第一漏缆的波长λc,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的波长λ,第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的长度l;
步骤G2:将所述总相位差Δψ;第一漏缆的波长λc,第一漏缆的长度l;导入第七预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y;
步骤G3:计算终端到第一漏缆直线径向距离x,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
14.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
步骤H1:获取已知参数,包括:第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总损耗L1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总损耗L2,第一漏缆的百米传输损耗α1,第一漏缆的m米处的耦合损耗αc1和距离值m,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的空间损耗因子α,第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的长度l;
步骤H2:将第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总损耗L1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总损耗L2,第一漏缆的百米传输损耗α1,第一漏缆的m米处的耦合损耗αc1和距离值m,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的空间损耗因子α,第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的长度l,导入第八预设公式,得到终端到第一漏缆直线径向距离x;
步骤H3:将终端到第一漏缆直线径向距离x、第一总损耗L1、第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的空间损耗因子α、第一漏缆辐射角度θ1、第一漏缆的m米处的耦合损耗αc1和距离值m、第一漏缆的百米传输损耗α1,导入第三预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
15.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
步骤J1:获取已知参数,包括:第一定位器件和终端之间传输的第一定位信号的第一总损耗L1,第二定位器件和终端之间传输的第二定位信号的第二总损耗L2,其中总损耗差ΔL为第一总损耗L1与第二总损耗L2作差;第一漏缆的百米传输损耗α1,第一漏缆的m米处的耦合损耗αc1和距离值m,第一定位信号和第二定位信号在自由空间中的空间损耗因子α,第一漏缆辐射角度θ1,第一漏缆的长度l;
步骤J2:将第一漏缆的百米传输损耗α1,第一漏缆的长度l,总损耗差ΔL,导入第九预设公式,得到终端沿所述第一漏缆延伸方向距离所述第一漏缆的第一端的纵向距离y;
步骤J3:计算终端到第一漏缆直线径向距离x,得到终端相对于所述第一漏缆的坐标(x,y)。
16.一种通导一体化系统,其特征在于,包括如权利要求1至6任一项所述的室内定位系统。
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Denomination of invention: Indoor positioning system, method and integrated conduction system Effective date of registration: 20221116 Granted publication date: 20211130 Pledgee: Bank of Communications Co.,Ltd. Nantong Branch Pledgor: ZHONGTIAN RADIO FREQUENCY CABLE Co.,Ltd. Registration number: Y2022980022029 |
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