CN204259166U - 一种实时精确判断区域边界的定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实时精确判断区域边界的定位系统，是由无线定位基站和便携式无线人员定位标签构成。无线定位基站是由微控制器、高频收发模块、双面定向天线、低频收发模块和低频天线连接构成。便携式无线人员定位标签是由微控制器、高频收发模块、高频天线、低频收发模块和低频天线连接构成。其特点是无线定位基站采用低频与高频收发定位信号相结合，利用低频信号的穿透性强、近距离定位判断的高准确性和高频信号的传输距离远、中远距离定位判断准确性较高的特点，消除定位区域的误判，提高了区域边界判断的准确性，系统结构简单、成本低。

Description

一种实时精确判断区域边界的定位系统

技术领域

 本实用新型涉及无线定位技术，特别是一种实时精确判断区域边界的定位系统。

背景技术

随着基于无线技术的室内定位技术的快速发展，室内无线定位在仓储、安全防护、教育、物流、医疗等行业和领域都得到了广泛应用。

现有室内定位方式，不论是采用区域定位还是精确定位，由于高频无线信号受到NLOS即高频电磁波在空间的非直线传播的影响，都存在定位区域边界模糊、定位区域误判以及定位实时性差的缺陷，尤其在监狱、重要物品仓库等涉及高保密性或高危险性的场所，对定位区域的边界要求非常精确，使得现有的定位技术在使用中受到了极大的限制。

一些室内定位系统采用门禁的方式，虽然解决了区域边界精确判断的问题，但由于易用性差以及门禁的布设受到使用环境的制约，在开放区域或结构较为复杂的空间无法采用此种形式的室内定位系统。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种定位区域边界判断准确、实时性高、不会发生定位区域误判的实时精确判断区域边界的定位系统。

本实用新型的技术方案是：一种实时精确判断区域边界的定位系统，其特征在于定位系统是由无线定位基站和便携式无线人员定位标签构成；无线定位基站主要是由微控制器、高频收发模块、双面定向天线、低频收发模块和低频天线连接构成，无线定位基站的微控制器经高频收发模块与双面定向天线连接，通过双面定向天线接收和发送高频信号至便携式无线人员定位标签，同时，微控制器还经低频收发模块与分布的低频天线连接，通过低频天线接收和发送低频信号至便携式无线人员定位标签；便携式无线人员定位标签主要是由微控制器、高频收发模块、高频天线、低频收发模块和低频天线连接构成，便携式无线人员定位标签的微控制器经高频收发模块与高频天线连接，接收和发送高频信号至无线定位基站，微控制器还经低频收发模块与低频天线连接，接收和发送低频信号至无线定位基站。

所述的无线定位基站中的双面定向天线由两个背面相对的天线构成，两天线之间的空隙中填充有吸波材料。

所述的双面定向天线为定向窄波束天线。

所述的无线定位基站中的低频天线为低频天线阵列。

所述的无线定位基站中的低频天线阵列是由一对到多对低频天线构成，每对低频天线之间相聚一定间隔。

所述的低频天线阵列是以并行的方式与无线定位基站相连接。

本实用新型的特点是：无线定位基站采用低频与高频接收和发送定位信号相结合，充分利用低频信号的穿透性强、近距离定位判断的高准确性和高频信号的传输距离远、中远距离定位判断准确性较高的特点，消除定位区域的误判，极大的提高了室内、室外定位的区域边界判断的准确性、实时性，整个系统的结构简单，成本较低，工作性能稳定可靠，适用范围广泛。

附图说明

图1是本实用新型无线定位基站的原理框图；

图2是本实用新型便携式无线人员定位标签的原理框图；

图3是本实用新型无线定位基站微控制器模块的电路原理图；

图4是本实用新型无线定位基站的电源模块电路原理图；

图5是本实用新型无线定位基站的低频收发模块电路原理图；

图6是本实用新型无线定位基站高频收发模块原理图；

图7是本实用新型便携式无线人员定位标签微控制器模块和高频收发模块电路原理图；

图8是本实用新型便携式无线人员定位标签低频收发模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1、2所示，一种实时精确判断区域边界的定位系统主要是由无线定位基站和便携式无线人员定位标签组成。无线定位基站是由微控制器模块11、高频收发模块12、低频收发模块13、电源模块16和双面定向天线连接14、低频天线15构成，其中，电源模块16与微控制器模块11、高频收发模块12和低频收发模块13相连，为各个模块供电。微控制器模块与高频收发模块12连接，高频收发模块12与双面定向天线14相连，实现高频无线定位信号的传输。微控制器模块与低频收发模块13相连，低频收发模块13与的低频天线阵列15相连，实现低频无线定位信号的传输。所述微控制器模块11采用控制芯片（LM3S2651）及相互连接的编码芯片组成，负责相关协议实现、基带处理以及系统控制功能，见图3。高频收发模块12采用相互连接的射频调制、放大芯片（CC2530）及相关匹配网络，实现高频无线信号的传输，见图6。低频收发模块13采用相互连接的低频调制和外围电路（AMS3933），实现低频无线信号的传输，见图5。电源模块16采用电源IC和外围电路（LP38690），负责给功能模块提供稳定的工作电压，见图4。无线定位基站采用的双面定向天线14由两个窄波束定向高频天线以及夹在两个天线之间的吸波材料组成。无线定位基站采用的低频天线为低频天线阵列15，如图5所示，低频天线阵列由一对低频天线151、152组成，也可根据需要进行扩展到多对低频天线，其中n=2，4…，每对低频天线之间相聚一定的间隔。低频天线与无线定位基站采用并行方式连接，实现低频无线定位功能。

便携式无线人员定位标签20主要由微控制器模块21、高频收发模块22、高频天线23，低频收发模块25，低频天线26、报警模块24和电池模块27组成，将上述模块组装在便于携带的卡片式壳体或腕带内。高频收发模块22、低频收发模块25和报警模块24分别与微控制器模块21相连，电池模块27给微控制器模块21、高频收发模块22、低频收发模块25和报警模块24供电。高频收发模块22与高频天线23相连，实现高频无线定位信号的传输。低频收发模块25与的低频天线26相连，实现低频无线定位信号的传输。所述微控制器模块21由控制芯片及相互连接的编码芯片（LM3S2651）组成，负责相关协议实现、基带处理以及系统控制功能。高频收发模块22是由相互连接的射频调制、放大芯片（CC2530）及相关匹配网络构成，实现高频无线信号的传输，见图7。低频收发模块25是由相互连接的低频调制和外围电路（AMS3933）构成，实现低频无线信号的传输，见图8。电池模块27负责给其他功能模块提供稳定的工作电压。

本实用新型的工作原理是：无线定位基站通过低频天线阵列15形成一个交变磁场区域，当携带的便携式无线人员定位标签经过此区域时，在交变磁场的作用下，便携式无线人员定位标签的低频天线26产生能量并通过低频收发模块25激活处于休眠状态的微控制器21，微控制器21开始通过低频收发模块25、低频天线26和无线定位基站10的低频天线阵列15以及低频收发模块13进行通信，将与低频天线阵列15进行通信的低频天线所对应的识别码和接收到低频信号的能量强度经微控制器21处理后，通过高频收发模块22、高频天线23发送给无线定位基站10，经过无线定位基站10的高频天线13、高频收发模块12将信息传递给微控制器11进行处理计算，确定出便携式无线人员定位标签20所处的位置。同时，无线定位基站10可根据需要在便携式无线人员定位标签处于特殊区域位置时，通过高频收发模块12和双面定向天线13向便携式无线人员定位标签20发送报警信号，便携式无线人员定位标签20在接收到报警信号后以震动、音响等形式进行报警。

由于连接到无线定位基站的低频天线的信号覆盖区域有限，如果携带的便携式无线人员定位标签快速通过无线定位基站低频天线的信号区域，没有被低频天线所激活时，便携式无线人员定位标签的微控制器将启动高频收发模块，通过高频天线发射高频信号至无线定位基站，无线定位基站的双面定向天线即两个背面相对的高频天线分别接收来自便携式无线人员定位标签发射的高频信号，并将接收的高频信号能量强度信息经高频收发模块传送至微控制器，经分析处理后可以得出便携式无线人员定位标签所处的区域位置。

Claims (6)

1.一种实时精确判断区域边界的定位系统，其特征在于定位系统是由无线定位基站和便携式无线人员定位标签构成；无线定位基站主要是由微控制器、高频收发模块、双面定向天线、低频收发模块和低频天线连接构成，无线定位基站的微控制器经高频收发模块与双面定向天线连接，通过双面定向天线接收和发送高频信号至便携式无线人员定位标签，同时，微控制器还经低频收发模块与分布的低频天线连接，通过低频天线接收和发送低频信号至便携式无线人员定位标签；便携式无线人员定位标签主要是由微控制器、高频收发模块、高频天线、低频收发模块和低频天线连接构成，便携式无线人员定位标签的微控制器经高频收发模块与高频天线连接，接收和发送高频信号至无线定位基站，微控制器还经低频收发模块与低频天线连接，接收和发送低频信号至无线定位基站。

2.根据权利要求1所述的一种实时精确判断区域边界的定位系统，其特征在于所述的无线定位基站中的双面定向天线由两个背面相对的天线构成，两天线之间的空隙中填充有吸波材料。

3.根据权利要求1或2所述的一种实时精确判断区域边界的定位系统，其特征在于所述的双面定向天线为定向窄波束天线。

4.根据权利要求1所述的一种实时精确判断区域边界的定位系统，其特征在于所述的无线定位基站中的低频天线为低频天线阵列。

5.根据权利要求4所述的一种实时精确判断区域边界的定位系统，其特征在于所述的无线定位基站中的低频天线阵列是由一对到多对低频天线构成，每对低频天线之间相聚一定间隔。

6.根据权利要求4所述的一种实时精确判断区域边界的定位系统，其特征在于所述的低频天线阵列是以并行的方式与无线定位基站相连接。