CN205038337U - 一种基于css精确定位的室内定位服务系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于CSS精确定位的室内定位服务系统。其所述系统包括CSS定位基站，智能终端和服务器；所述的CSS定位基站为“移动终端-同一基站的不同虚拟接收机”模型，虚拟接收机即天线，因此所有的虚拟接收机的时间参考节点均使用的同一时钟，避免了时间不同步的影响；所述的智能终端包括CSS收发天线、功率放大器、CSS脉冲收发模块、单片机、WCDMA无线通讯模块和RF天线；所述的服务器包括云计算服务平台。本设计的优点在于充分利用了CSS无线定位的高精度特性以及基于TDOA的CSS精确定位方法，准确地定位出智能终端的位置，并通过WCDMA的3G通讯模块发送数据到云计算平台，以便用户在任何能使用Web浏览器平台和地点获取终端位置信息。

Description

一种基于CSS精确定位的室内定位服务系统

技术领域

本实用新型属于室内定位系统设计领域，尤其涉及一种基于CSS精确定位方法和3G网络的无线定位服务系统。

背景技术

随着无线传感器网络技术的发展，其低成本、低能量消耗、多功能等特点吸引了大量研究，已经被广泛应用于物联网、人员定位、机器人定位等众多领域。在无线传感器网络的众多应用中，传感器节点的位置信息是至关重要的，因为没有节点位置信息的监测数据往往是没有意义的。节点自身的精确定位是提供监测事件位置信息的前提，也是实现移动目标定位、轨迹跟踪预测、网络拓扑控制以及网络路由优化的基础。定位功能是无线传感器网络的一大特点，与传统定位技术相比有组网灵活、成本低等特点。本文所采用的线性调频扩频技术(ChirpSpreadSpectrum，CSS)在中短距离内具有良好的定位精度和稳定性。不仅支持低的能量消耗，还支持精确测距，非常适合应用于无线传感器网络节点定位。但是该技术应用于无线传感器网络节点定位中仍存在以下问题函需解决：(1)由于周围恶劣环境对无线信号的影响，CSS测距样本存在随机测量噪声和异常测距点污染问题，严重恶化了测距精度；(2)由于传感器节点能量有限，如何设计简单高效的滤波算法提高定位性能是一大难题；(3)目前视距范围内减少误差的方法一般是取测距测试所拟合的测距误差模型方程作为修正方程并对测量结果进行修正，即在整个定位中不考虑节点之间的差异、环境特点等导致测距误差模型方程的差异，而采用同一方程对结果进行修正，导致最终定位精度不高；(4)现实中，各个基站和移动终端通常是不在一个平面的，各基站和移动终端的高程差(有的高程差能达到100m)对定位精度的影响是绝对不可忽略的。

随着社会经济的发展，人们对于精确定位的需要越来越高。目前，智能终端基本上都具有GPS(GlobalPositionSystem)定位功能，但是GPS的定位精度通常大于10m，无法实现精度更小(诸如精度小于1m)的定位。此外，GPS无法对室内、隧道、矿井内等屏蔽掉卫星信号的地方定位。现阶段，针对上述等屏蔽掉卫星信号的地方，通常采用以下方案实现定位：RFID(RadioFrequencyIdentification)技术进行区域模糊识别、基于WiFi场强的区域模糊定位等。然而，这些方案均只能做到区域模糊定位，并不能满足准确定位的需求。

发明内容

本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于CSS精确定位的3G网络室内定位服务系统，可以精确计算得到移动智能终端的位置坐标，实现智能终端的精确定位，并通过WCDMA的3G通讯模块将其发送到服务器，以便用户在任何能使用Web浏览器平台和地点获取终端位置信息。其特别适用于诸如室内、隧道和矿井等卫星信号屏蔽地方的精确定位。

本实用新型采取的技术方案是：

一种基于CSS精确定位的室内定位服务系统，所述的定位服务系统包括CSS定位基站、便携式智能终端和Web服务器，所述的便携式智能终端包括CSS收发天线、功率放大器、CSS脉冲收发模块、单片机和WCDMA无线通讯模块，所述的CSS收发天线通过功率放大器连接CSS脉冲收发模块的输入端，CSS脉冲收发模块的输出端连接单片机的输入端，所述单片机的输出端通过WCDMA无线通讯模块与Web服务器通信连接，所述的CSS定位基站通过CSS收发天线与便携式智能终端通信连接。

根据本实用新型所述的基于CSS精确定位的室内定位服务系统，所述的CSS定位基站包括CSS收发器、四根基站天线和后台CPU，所述的四根基站天线逐次串行连接在传输线上，所述的CSS收发器与各基站天线连接，所述的CSS收发器与后台CPU通信连接。

根据本实用新型所述的基于CSS精确定位的室内定位服务系统，任意两个所述的基站天线之间的传输线长度大于最小传输线长度。

根据本实用新型所述的基于CSS精确定位的室内定位服务系统，所述的便携式智能终端设置射频天线，所述射频天线通过射频天线接口与WCDMA无线通讯模块连接，用于接收3G网络信号。

根据本实用新型所述的基于CSS精确定位的室内定位服务系统，所述的Web服务器包括网络接口和Web接口，所述的网络接口用于连接3G网络，并接收智能终端发送的实时地理坐标信息，所述的Web接口用于用户从Web服务器上获取实时地理坐标信息。

本实用新型的有益效果是，通过一种基于TDOA的CSS精确定位技术可以准确地定位终端的位置，并通过3G通讯模块发送数据到云计算服务平台，以便用户在任何能使用Web浏览器平台和地点获取终端位置信息。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

图1是本实用新型CSS定位基站的结构原理图；

图2是本实用新型“智能终端-用户”的结构原理图；

图3是本实用新型定位服务系统的工作流程图。

图中：

1-传输线2-基站天线3-CSS收发器4-后台CPU

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

本实用新型所述的定位服务系统包括CSS定位基站、便携式智能终端和Web服务器，所述的便携式智能终端包括CSS收发天线、功率放大器、CSS脉冲收发模块、单片机和WCDMA无线通讯模块，所述的CSS收发天线通过功率放大器连接CSS脉冲收发模块的输入端，CSS脉冲收发模块的输出端连接单片机的输入端，所述单片机的输出端通过WCDMA无线通讯模块与Web服务器通信连接，所述的CSS定位基站通过CSS收发天线与便携式智能终端通信连接。

如图1所示，所述的CSS定位基站包括CSS收发器、四根基站天线和后台CPU，所述的四根基站天线逐次串行连接在传输线上，所述的CSS收发器与各基站天线连接，所述的CSS收发器与后台CPU通信连接。

其中，CSS收发器负责接收所述便携式智能终端发射的定位信号，后台CPU负责处理CSS收发器传送来的信号，并对便携式智能终端发出应答信号。传输线上设置了四个参考节点，所述的四个参考节点上分别安装一个基站天线，即共四根基站天线，同时设计任意两个天线之间的传输线长度大于最小传输线长度，使得智能终端能够分辨各个天线对应的电信号，所述的四根基站天线包围或者包围并指向待定位节点，在接收同一待定位节点发送的无线电信号后，生成相应的电信号，并通过同一条传输路径传送到便携式智能终端。

如图2所示，本实用新型所述的便携智能终端包括CSS收发天线、功率放大器、CSS脉冲收发模块、单片机、WCDMA无线通讯模块和射频天线，所述的CSS收发天线通过功率放大器连接CSS脉冲收发模块的输入端，CSS脉冲收发模块的输出端连接单片机的输入端，所述单片机的输出端通过WCDMA无线通讯模块与Web服务器通信连接，所述的CSS定位基站通过基站天线与便携式智能终端通信连接，所述的WCDMA无线通讯模块连接射频天线，用于通过所述的射频天线接收3G网络信号。

所述CSS脉冲收发模块与CSS定位基站建立通信。所述的单片机用于根据CSS定位基站的数据信息，确定智能终端的位置信息，并通过WCDMA无线通讯模块将其发送出去。所述射频天线与WCDMA无线通讯模块通过射频天线接口连接，用于接收3G信号。

所述的Web服务器包括网络接口和Web接口，所述的网络接口用于连接3G网络，并通过3G网络与便携式智能移动终端通信，接收智能终端发送的实时地理坐标信息，所述的Web接口用于用户从Web服务器上获取实时地理坐标信息，用户可以利用Web浏览器或者网络应用程序查看服务器上的实时地理坐标信息。

如图3所示，本实用新型定位系统的具体工作过程如下：

步骤1：启动智能终端的CSS脉冲收发模块，向外发送CSS脉冲，并启动定时器；

步骤2：CSS定位基站的基站天线收到CSS脉冲信号经传输线传送到后台CPU，后台CPU接收到脉冲信号后，启动自己的定时器。同时由基站天线自动返回一个应答信号并停止定时器，读取处理时延T2和计算测试信号在传输线上的传输时间t；

步骤3：智能终端通过CSS收发天线接收应答信号后停止定时器，读取处理时延T1；

步骤4：由CSS定位基站向智能终端发送信号，该数据包中包含了处理时延T2和天线导线传输时间t；

步骤5：智能终端的单片机接收到数据包后，确定智能终端的位置信息；

步骤6：单片机将处理后的实时地理坐标信息发送给WCDMA模块，WCDMA模块将接收到的实时地理坐标信息进行转换，并通过3G网络发送到Web服务器上面；

步骤7：用户可以在任何能用Web上网的地方访问Web服务器，获取坐标或者显示地图。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于CSS精确定位的室内定位服务系统，其特征在于：所述的定位服务系统包括CSS定位基站、便携式智能终端和Web服务器，所述的便携式智能终端包括CSS收发天线、功率放大器、CSS脉冲收发模块、单片机和WCDMA无线通讯模块，所述的CSS收发天线通过功率放大器连接CSS脉冲收发模块的输入端，CSS脉冲收发模块的输出端连接单片机的输入端，所述单片机的输出端通过WCDMA无线通讯模块与Web服务器通信连接，所述的CSS定位基站通过CSS收发天线与便携式智能终端通信连接。

2.根据权利要求1所述的基于CSS精确定位的室内定位服务系统，其特征在于，所述的CSS定位基站包括CSS收发器、四根基站天线和后台CPU，所述的四根基站天线逐次串行连接在传输线上，所述的CSS收发器与各基站天线连接，所述的CSS收发器与后台CPU通信连接。

3.根据权利要求2所述的基于CSS精确定位的室内定位服务系统，其特征在于，任意两个所述的基站天线之间的传输线长度大于最小传输线长度。

4.根据权利要求1所述的基于CSS精确定位的室内定位服务系统，其特征在于，所述的便携式智能终端设置射频天线，所述射频天线通过射频天线接口与WCDMA无线通讯模块连接，用于接收3G网络信号。

5.根据权利要求1所述的基于CSS精确定位的室内定位服务系统，其特征在于，所述的Web服务器包括网络接口和Web接口，所述的网络接口用于连接3G网络，并接收智能终端发送的实时地理坐标信息，所述的Web接口用于用户从Web服务器上获取实时地理坐标信息。