CN206932216U - 室内信号增补装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内信号增补装置及系统，涉及定位领域。其中的室内信号增补装置包括接收天线、无线信号转发电路、发射天线和气压传感器；其中，所述无线信号转发电路的一个数据输出端与所述发射天线相连；所述无线信号转发电路具有至少两路的数据输入端，所述至少两路的数据输入端中的第一数据输入端与所述接收天线相连，所述至少两路的数据输入端中的第二数据输入端与所述气压传感器相连。本实用新型可以在实现室内外无缝定位的同时免去在建筑物内布线施工的困扰，有助于降低建设和维护定位系统所需要花费的成本，具有更高的实用程度和更广泛的应用范围。

Description

室内信号增补装置及系统

技术领域

本实用新型涉及定位领域，特别涉及一种室内信号增补装置及系统。

背景技术

近年来，位置服务(Location Based Service，LBS)开始广泛进入人们的生活。据统计，在人们所使用的信息中有80％以上与“位置”有关，特别是在公共安全、应急救援、仓储物流、物联网应用等诸多方面，人们对室内外无缝定位的需求在不断的增加。现有导航定位系统在实现室内外无缝定位方面都存在缺点。如以GPS和BDS为代表的卫星定位系统只适用于室外导航定位，难以覆盖室内环境；以无线局域网(WLAN)、无线传感器网络(WSN)和射频识别(RFID)等为代表的室内定位技术又多局限于室内环境，不能实现室外广域定位。对此，基于时分&码分正交频分复用(Time&Code Division-Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，TC-OFDM)信号体制的定位系统给出了一种室内外无缝定位的新思路，有望实现高精度、低成本的广域室内外无缝定位。

在一种设计构思中，楼宇的若干位置处安装了带有天线的收发器，该收发器通过楼宇内的弱电井连接到可与室外基站通信的接入点处，从而使定位信号能够覆盖楼宇的室内空间，实现室内外的无缝定位。然而在这种设计构思中，收发器的位置设计依赖于建筑内部弱电井的布局方式，在布线施工上也存在着很大的实施难度，不仅增加了定位系统建设和维护的成本开销，也增加了定位系统部署的复杂度，在实用程度和应用范围上存在缺陷。

发明内容

本实用新型提供一种室内信号增补装置及系统，可以在实现室内外无缝定位的同时免去在建筑物内布线施工的困扰。

第一方面，本实用新型提供一种室内信号增补装置，所述室内信号增补装置包括接收天线、无线信号转发电路、发射天线和气压传感器；其中，

所述无线信号转发电路的一个数据输出端与所述发射天线相连；

所述无线信号转发电路具有至少两路的数据输入端，所述至少两路的数据输入端中的第一数据输入端与所述接收天线相连，所述至少两路的数据输入端中的第二数据输入端与所述气压传感器相连。

在一种可能的实现方式中，所述无线信号转发电路包括解调单元、电文生成单元和调制单元；其中，

所述第一数据输入端与所述解调单元相连，所述解调单元分别连接所述接收天线和所述电文生成单元的第一输入端；

所述第二数据输入端与所述电文生成单元的第二输入端相连，所述调制单元分别连接所述发射天线和所述电文生成单元的输出端。

在一种可能的实现方式中，所述无线信号转发电路还包括设置在所述接收天线与所述解调单元之间的变频单元。

在一种可能的实现方式中，所述无线信号转发电路还包括与所述变频单元一体设置的模数转换器。

在一种可能的实现方式中，所述无线信号转发电路还包括设置在所述接收天线与所述解调单元之间的模数转换单元，以及设置在所述电文生成单元与所述调制单元之间的数模转换单元。

在一种可能的实现方式中，所述无线信号转发电路包括控制单元。

在一种可能的实现方式中，所述无线信号转发电路还包括与所述控制单元相连的供电电源。

在一种可能的实现方式中，所述室内信号增补装置还包括与所述气压传感器一体设置的温度传感器。

第二方面，本实用新型还提供了一种室内信号增补系统，包括至少一个上述任意一种的室内信号增补装置。

在一种可能的实现方式中，所述室内信号增补系统包括多于一个的所述室内信号增补装置；每个所述室内信号增补装置都配置有区分于其他室内信号增补装置的标识符。

由上述技术方案可知，本实用新型的室内信号增补装置可以将来自其他无线节点的无线信号转发，并可以将所处位置的气压传感数据藉由无线信号转发电路和发射天线最终发送给终端，使得终端能够在室内环境下通过与室内信号增补装置之间的无线通信进行广域的无线定位，并能够根据所接收到的气压传感数据进行楼层高度的定位，而定位的实现并不需要在建筑物内部进行布线施工，因此可以在实现室内外无缝定位的同时免去在建筑物内布线施工的困扰，有助于降低建设和维护定位系统所需要花费的成本，并且所能实现的定位系统在节点的布置上可以更加灵活，具有更高的实用程度和更广泛的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一个实施例提供的室内信号增补装置的结构框图；

图2是本实用新型一个实施例提供的室内信号增补系统的结构示意图；

图3是本实用新型又一实施例提供的室内信号增补装置的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性或数据传递关系的连接，且该连接可以是直接的或间接的。

图1是本实用新型一个实施例提供的室内信号增补装置的结构框图。参见图1，室内信号增补装置包括接收天线11、无线信号转发电路12、发射天线13和气压传感器14。其中，无线信号转发电路12的一个数据输出端(无线信号转发电路所具有的数据输出端的数量可以是一个或多于一个，这里仅以一个作为示例)与发射天线13相连，并且信号转发电路12具有至少两路的数据输入端，至少两路的数据输入端中的第一数据输入端与接收天线11相连，至少两路的数据输入端中的第二数据输入端与气压传感器14相连。

需要说明的是，无线信号转发电路指的是能够通过解调和调制无线信号来实现无线数据转发的电路结构，并在本实施例中具备将多路数据合并后调制发送的功能，数据合并的方式可以例如是分别设置在不同频带上、分别设置在不同时隙内或者按照预定运算方式合并为一份数据等等，无线信号转发电路的具体实现方式是本领域技术人员所熟知的，并可以参照相关技术中具有同等功能的电路结构来实现。还需要说明的是，室内信号增补装置中的接收天线11和发射天线13可以是同一个天线，并可以不限于此。

在此基础之上，无线信号转发电路12能够通过接收天线11接收无线信号中的数据，从气压传感器14处获取气压传感数据(例如室内信号增补装置所处环境的环境气压数据)，并能将无线信号的数据与气压传感数据合并后通过发射天线13以无线信号的形式发送。因此，该室内信号增补装置一方面能够作为中间节点将室外的无线信号转发到处于室内环境的终端处，另一方面还能将自身所感测到的气压传感数据传递给终端。由此，终端一方面能够在室内环境中接收到无线信号，另一方面又能得到各个室内位置处的气压信息，从而可以据此进行定位计算，形成包括有室内信号增补装置的无线定位系统。

图2是本实用新型一个实施例提供的室内信号增补系统的结构示意图。参见图2，基于TC-OFDM技术，室外基站发送TC-OFDM定位信号，并可由室内信号增补装置S1至S5转发至室内环境中，从而实现定位信号在室内外的广域覆盖，使得终端UE在室内环境中也能有足够高的信号强度，从而能够基于定位信号实现广域的无线定位。

具体来说，图2中的室内信号增补装置S1直接与室外基站进行无线通信，被配置为该室内环境中的接入节点，以作为其他室内信号增补装置与室外基站之间的中间节点形成室内外的通信连接。室内信号增补装置S1至S5均可以发送信号到终端UE，其中可以既包含TC-OFDM定位信号的数据，也可以包含自身所在位置处由气压传感器测量得到的气压传感数据。终端UE在接收到TC-OFDM定位信号的数据和各个室内环境的位置处的气压传感数据之后，可以据此进行定位计算，得到自身所处的地理位置(例如经纬度坐标)和高度(例如海拔或楼层高度)。同时，终端UE可以还连接移动互联网，以将定位结果上传来获得各种基于位置信息的网络服务。

在一个示例中，每个所述室内信号增补装置都配置有区分于其他室内信号增补装置的标识符，因此不同室内信号增补装置之间可由标识符进行区分(每个室内信号增补装置所处的位置是可以在定位前人为设定或者自动测定的，因此每个标识符还分别对应于室内空间中不同的位置坐标，该信息可以被终端UE直接或间接地用于定位计算)。本示例中，终端UE所接收到的定位信号为由室外基站发送，并经过室内信号增补系统进行信号增强后的信号，例如经过直放站增强的中国移动多媒体广播(China Mobile MultimediaBroadcasting，CMMB)信号。在此基础之上，终端UE进行定位计算的过程包括：

如图2所示，终端UE可以分别从室内信号增补装置S2至S5中的每一个处接收到一定位信号，并可以从接收到的信号中提取出室内信号增补装置的标识符，以得到所接收到的定位信号的时延，比如分别在100ns、150ns、210ns和300ns时接收到来自室内信号增补装置S4、S3、S2、S5的定位信号，则计算室内信号增补装置S2至S5的时延为150ns-210ns＝-60ns；100ns-150ns＝-50ns；300ns-100ns＝200ns，即(-60ns，-50ns，200ns)。可理解的是，该时延反映了终端UE与增补装置S2至S5之间的位置关系，在终端UE预先获取了与每个时延对应的位置坐标的情况下，终端UE就可以得到自身在室内环境中的位置坐标，从而完成了一方面的定位计算。

另一方面，终端UE还可以分别从室内信号增补装置S2至S5中的每一个处获取到每个标识符所对应的位置处的气压传感数据，并可以由此得到若干个已知位置点处的气压值。从而，终端UE可以以此为基准，结合自身所测量得到的气压传感数据，进行高度测量的差分运算。基于气压传感数据进行高度测量的差分算法是本领域技术人员所熟知的，在此不再一一赘述。在一种实现方式中，终端UE可以通过上述过程计算得到自身在室内环境中的实际高度，在误差小于约0.5m的情况下，即可实现精确的楼层定位。所得到的实际高度能够与上述在室内环境中的位置坐标相互独立或者相互配合地被终端UE用于自身的定位，并可以被终端UE相互独立或者相互配合地发送至移动互联网以获取所需要的基于位置信息的网络服务。

需要说明的是，所进行的定位计算可以例如是在每一个设定周期中的固定时刻进行的，还可以例如是在若干个时间段内分别以连续的方式进行的，并可以不仅限于此。而且，上述气压传感器还可以与温度传感器配套设置，以利用所测量得到的温度值对气压传感数据进行校正，以得到更加精确的高度测量结果。相关的校正计算可以在气压传感器内部进行、可以在信号转发电路中进行、也可以发送给终端来进行，并可以不仅限于此。

可以看出，本实用新型实施例的室内信号增补装置可以将来自其他无线节点的无线信号转发，并可以将所处位置的气压传感数据藉由无线信号转发电路和发射天线最终发送给终端，使得终端能够在室内环境下通过与室内信号增补装置之间的无线通信进行广域的无线定位，并能够根据所接收到的气压传感数据进行楼层高度的定位，而定位的实现并不需要在建筑物内部进行布线施工，因此可以在实现室内外无缝定位的同时免去在建筑物内布线施工的困扰，有助于降低建设和维护定位系统所需要花费的成本，并且所能实现的定位系统在节点的布置上可以更加灵活，具有更高的实用程度和更广泛的应用范围。

当然，以上所述及的定位实现方式仅是一种示例，本领域技术人员可以利用上述室内信号增补装置按照其他方式构建定位系统，变更所采用的室内信号增补装置的数量和/或其中每一个的设置方式，采用其他计算方式或通信方式以适应于所需要的应用场景，等等，本实用新型均不做限制。

图3是本实用新型又一实施例提供的室内信号增补装置的结构框图。参见图3，本实施例中，上述无线信号转发电路12包括解调单元12a、电文生成单元12b、调制单元12c、变频单元12d、数模转换单元12e、控制单元12f和供电电源12g，其中：

变频单元12d通过第一数据输入端与接收天线11相连，并且其内部还一体设置有模数转换器，主要用于将来自接收天线11处的信号变换到室内信号增补装置的工作频率上，并将其转换为数字信号以进行后续处理。在一种实现方式中，其通过集成有模数转换功能的变频芯片实现，并且除了变频和模数转换功能之外还可以具有信号整形、信号滤波等电路结构和功能，并可以不限于此。

解调单元12a经过变频单元12d与第一数据输入端相连，主要用于按照预定的信号制式将经过变频处理和模数转换的信号进行解调，以得到信号所承载的信息和数据。在一种实现方式中，该解调单元12a具体是TC-OFDM基带解调电路。此外，解调单元12a可以同时支持两种或两种以上的信号制式，例如802.11ax制式，和/或802.11ac、802.11n、802.11g、802.11b、802.11a及802.11ba等多种WLAN制式中的至少一种。

电文生成单元12b的第一输入端连接解调单元12a，第二输入端连接气压传感器14。由此，电文生成单元12b主要用于执行上述任意一种的数据合并的过程，例如在解调得到的定位信号中的每两个相邻时隙之间插入一个新的时隙，用来承载上述气压传感数据和所在的室内信号增补装置的标识符。在一个示例中，电文生成单元12b可以通过例如逻辑门电路的方式实现，或者藉由现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)实现，并可以不仅限于此。

调制单元12c经过模数转换单元12e与电文生成单元12b的输出端相连，并与发射天线13相连，以使电文生成单元12b所生成的电文数据能够在进行模数转换和调制处理之后藉由发射天线13发送。可理解的是，调制单元12c可与模数转换单元12e由同一芯片实现，并可以同时具有模数转换、预定制式的信号调制、扩频、变频、滤波、功率放大等功能中的至少两种，并且可以不限于此。

控制单元12f分别与变频单元12d、解调单元12a、电文生成单元12b和调制单元12c相连，主要用于实现对各功能的控制。比如，控制单元12f可以在开关的控制下向所连接的单元输出不同的控制信号，以切换室内信号增补装置的工作模式。再如，控制单元12f可以通过开关器件控制内部各个节点之间的通断，借此实现对数据处理过程的调整。此外，控制单元12f还可以参与所连接的单元所要的实现的功能。当然，关于控制单元12f的实现方式和设置方式可以不仅限于以上几种形式。

供电电源12g可以例如是恒压源、恒流源或者连接电池的电压转换器(如DC-DC芯片)，主要用于为室内信号增补装置的其他部件提供工作电压。在室内信号增补装置发送无线信号的能量是自身电源所提供时，其能够通过转发无线信号起到增补无线信号的强度的作用。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种室内信号增补装置，其特征在于，所述室内信号增补装置包括接收天线、无线信号转发电路、发射天线和气压传感器；其中，

所述无线信号转发电路的一个数据输出端与所述发射天线相连；

所述无线信号转发电路具有至少两路的数据输入端，所述至少两路的数据输入端中的第一数据输入端与所述接收天线相连，所述至少两路的数据输入端中的第二数据输入端与所述气压传感器相连。

2.根据权利要求1所述的室内信号增补装置，其特征在于，所述无线信号转发电路包括解调单元、电文生成单元和调制单元；其中，

所述第一数据输入端与所述解调单元相连，所述解调单元分别连接所述接收天线和所述电文生成单元的第一输入端；

所述第二数据输入端与所述电文生成单元的第二输入端相连，所述调制单元分别连接所述发射天线和所述电文生成单元的输出端。

3.根据权利要求2所述的室内信号增补装置，其特征在于，所述无线信号转发电路还包括设置在所述接收天线与所述解调单元之间的变频单元。

4.根据权利要求3所述的室内信号增补装置，其特征在于，所述无线信号转发电路还包括与所述变频单元一体设置的模数转换器。

5.根据权利要求2所述的室内信号增补装置，其特征在于，所述无线信号转发电路还包括设置在所述接收天线与所述解调单元之间的模数转换单元，以及设置在所述电文生成单元与所述调制单元之间的数模转换单元。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的室内信号增补装置，其特征在于，所述无线信号转发电路包括控制单元。

7.根据权利要求6所述的室内信号增补装置，其特征在于，所述无线信号转发电路还包括与所述控制单元相连的供电电源。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的室内信号增补装置，其特征在于，所述室内信号增补装置还包括与所述气压传感器一体设置的温度传感器。

9.一种室内信号增补系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至8中任一项所述的室内信号增补装置。

10.根据权利要求9所述的室内信号增补系统，其特征在于，所述室内信号增补系统包括多于一个的所述室内信号增补装置；每个所述室内信号增补装置都配置有区分于其他室内信号增补装置的标识符。