CN207099337U - 一种定位终端和定位基站可互换通用的高精度定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定位终端和定位基站可互换通用的高精度定位装置，包括至少一个定位监控设备、至少一个通信基站、多个定位基站和至少一个定位终端，定位监控设备与通信基站连接，多个定位基站分别与通信基站无线连接，多个定位基站分别与定位终端无线连接，定位终端与通信基站无线连接。本实用新型在实际工作中，无论定位终端还是定位基站都只在定位时隙和数据传输时才唤醒工作，节约了功耗；本实用新型中定位基站和定位终端两者都使用电池供电，定位方式采用无线同步，因而使得整个定位装置在布设时十分简便，同时方便二次部署；本实用新型中定位基站与定位终端具有相同的结构，在生产产品上，可以更好的批量化，降低生产难度和成本。

Description

一种定位终端和定位基站可互换通用的高精度定位装置

技术领域

本实用新型涉及定位装置，具体涉及一种定位终端和定位基站可互换通用的高精度定位装置。

背景技术

现有的TDOA定位技术一般是通过定位基站和定位终端的相互交互，得到位置信息。要实现高精度定位，必然需要在现场布设大量的定位基站，以避免非视距和多径对定位精度的影响，且定位基站之间需要具有高精度的定位时钟，而当前提出的TDOA高精度定位技术中，定位基站由于没有使用低功耗的设计方式，导致耗电量大，必须接线供电才能工作；另一方面为获取高精度时钟，需通过光纤在基站之间拉线实现同步。

又因为现有的TDOA定位技术中，定位基站之间需要精确的时钟同步，所以在定位基站的结构设计上与定位终端的有很大的区别，如申请号为CN 201610087538.X的《基于超宽带的被动式定位系统及定位方法》中的定位基站结构和定位终端的结构，因此基于现有TDOA定位技术中的高精度定位需求，目前的定位基站与定位终端的结构设计，至少存在以下问题；

定位基站和定位终端的结构上存在较大的区别，在设计电路结构时需要分别设计，在生产产品时也需要分别独立生产，相对于只设计一种硬件设备结构和批量生产一套硬件设备来说，现有的技术在设计和生产硬件设备上更加复杂，工作效率更低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是定位基站和定位终端的结构上存在较大的区别，提高了成本以及技术难度，目的在于提供一种定位终端和定位基站可互换通用的高精度定位装置，使得定位基站和定位终端结构一致，实现功能互换，降低成本和技术难度。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种定位终端和定位基站可互换通用的高精度定位装置，包括至少一个定位监控设备、至少一个通信基站、多个定位基站和至少一个定位终端，所述定位监控设备与通信基站连接，所述多个定位基站分别与通信基站通过无线连接，所述多个定位基站分别与定位终端通过无线连接，所述定位终端与通信基站通过无线连接；

定位基站和定位终端结构相同，作为定位基站时，定位基站用于在各自定位基站的定位信息发送时隙内发送定位相关的信号和信息，并在其他定位基站的定位信息发送时隙内接收其他定位基站发送的定位相关的信号和信息；作为定位终端时，定位终端用于接收定位基站发送的定位相关的信号和信息；通信基站用于给定位基站和定位终端分配定位时隙和数据回传时隙，接收定位基站和定位终端上传的定位数据并将定位数据打包传输至定位监控设备；定位监控设备用于解析定位数据确定定位终端的位置，并且下发定位的相关网络配置信息和控制指令直至定位基站和定位终端接收。

进一步地，通信基站包括依次连接的第一天线、第一无线STA设备、无线AP、第二天线，还包括协议转换模块和以太网接口，所述以太网接口、协议转换模块、无线AP依次连接；所述无线AP用于在接收定位数据时定位基站和定位终端的接入；所述第二天线用于接收定位基站和定位终端上传的定位数据，并且向定位基站和定位终端传输由定位监控设备下发下来的定位相关的网络配置信息和控制指令；当采用无线方式时将定位信息传输至定位监控设备时，所述第一无线STA设备用于接入定位监控设备，同时将定位数据传输至第一天线，定位信息由第一天线发送至定位监控设备；当采用以太网将定位数据传输至定位监控设备时，所述协议转换模块用于将定位数据打包通过以太网接口传输至定位监控设备。

进一步地，定位基站和定位终端均包括控制按键、控制处理器、声光模块、第二无线STA设备、第四天线、定位收发机、第三天线，所述控制按键、声光模块、第二无线STA设备、定位收发机分别与控制处理器连接，所述第三天线与定位收发机连接，所述第四天线与第二无线STA设备连接；所述定位收发机用于定位终端与定位基站之间的定位信息交互；所述控制处理器用于处理定位收发机与第二无线STA设备之间的信息交互，并处理定位收发机收发的定位信息和第二无线STA设备监听的数据。

进一步地，定位基站和定位终端均采用电池供电。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型使定位基站与定位终端具有一样的结构，在实际工作中，无论定位终端还是定位基站都只在定位时隙和数据传输时才唤醒工作，节约了功耗；

2、本实用新型中定位基站和定位终端两者都使用电池供电，定位方式采用无线同步，因而使得整个定位装置在布设时十分简便，同时方便二次部署；

3、本实用新型中定位基站与定位终端具有相同的结构，在生产产品上，可以更好的批量化，统一化，降低生产难度和成本；

4、本实用新型因整个系统中定位基站、定位终端无需连接电源线，基站之间也无需连接网线，因此大大降低整个系统的安装成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型定位数据传递结构示意图；

图2为本实用新型定位信息传递结构示意图；

图3为本实用新型通信基站结构示意图；

图4为本实用新型定位基站或定位终端的结构示意图；

图5为本实用新型中一种现有技术中的定位收发机结构示意图。

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明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1和图2所示，一种定位终端和定位基站可互换通用的高精度定位装置，包括至少一个定位监控设备、至少一个通信基站、多个定位基站和至少一个定位终端，所述定位监控设备与通信基站连接，所述多个定位基站分别与通信基站通过无线连接，所述多个定位基站分别与定位终端通过无线连接，所述定位终端与通信基站通过无线连接；

定位基站和定位终端结构相同，作为定位基站时，定位基站用于在各自定位基站的定位信息发送时隙内发送定位相关的信号和信息，并在其他定位基站的定位信息发送时隙内接收其他定位基站发送的定位相关的信号和信息；作为定位终端时，定位终端用于接收定位基站发送的定位相关的信号和信息；通信基站用于给定位基站和定位终端分配定位时隙和数据回传时隙，接收定位基站和定位终端上传的定位数据并将定位数据打包传输至定位监控设备；定位监控设备用于解析定位数据确定定位终端的位置，并且下发定位的相关网络配置信息和控制指令直至定位基站和定位终端接收。

整个系统定位工作过程可以分为两个阶段即定位阶段和数据上传阶段。

在定位阶段，定位基站是在各自的定位信息发送时隙内发送定位相关的信号和信息，并在其他定位基站定位信息发送时隙内接收其他定位基站发送的定位相关的信号和信息；定位终端接收定位基站发送的定位相关的信号和信息。

在数据上传阶段，定位基站和定位终端将所有定位数据上传至通信基站，通信基站将接收的定位数据打包，通过主干通信网络与定位监控设备建立通信，并将所有定位数据传输给定位监控设备，最终由定位监控设备解算出各定位终端的位置信息。

如图3所示，通信基站包括依次连接的第一天线、第一无线STA设备、无线AP、第二天线，还包括协议转换模块和以太网接口，所述以太网接口、协议转换模块、无线AP依次连接；所述无线AP用于在接收定位数据时定位基站和定位终端的接入；所述第二天线用于接收定位基站和定位终端上传的定位数据，并且向定位基站和定位终端传输由定位监控设备下发下来的定位相关的网络配置信息和控制指令；当采用无线方式时将定位信息传输至定位监控设备时，所述第一无线STA设备用于接入定位监控设备，同时将定位数据传输至第一天线，定位信息由第一天线发送至定位监控设备；基于同一无线通信信道，定位监控设备下发的定位相关的网络配置信息和控制指令也是由第一天线接收；当采用以太网将定位数据传输至定位监控设备时，所述协议转换模块用于将定位数据打包通过以太网接口传输至定位监控设备；基于同一有线通信信道，定位监控设备下发的定位相关的网络配置信息和控制指令也由通信基站的以太网接口接收。

通信基站中的无线AP是低速率的无线通信接入点，可以选用基于zigbee的无线AP，也可以选用蓝牙AP，本实用新型中优选基于zigbee的无线AP；在数据上传阶段上传定位数据时，需要定位基站和定位终端接入到无线AP，然后由通信基站中的第二天线接收，之后将所有定位数据传输至协议转换模块；采用无线传输方式时，将数据打包由协议转换模块传输至wifi STA设备即第一无线STA设备并经第一天线发送；采用以太网有线方式传输时，经协议转换模块将数据传输至以太网接口，并由定位监控设备的以太网接口接收。

如图4所示，定位基站和定位终端均包括控制按键、控制处理器、声光模块、第二无线STA设备、第四天线、定位收发机、第三天线，所述控制按键、声光模块、第二无线STA设备、定位收发机分别与控制处理器连接，所述第三天线与定位收发机连接，所述第四天线与第二无线STA设备连接；所述定位收发机用于定位终端与定位基站之间的定位信息交互；所述控制处理器用于处理定位收发机与第二无线STA设备之间的信息交互，并处理定位收发机收发的定位信息和第二无线STA设备监听的数据。控制按键主要用于开关和发送特殊指令，如发送求救指令，通过按求救按键，控制处理器通过定位基站的第二无线STA设备发送求救的相关信息。声光提示主要用于显示信息，例如电量、危险报警等。

无线STA是现有技术中的一种低功耗的无线终端，在本实用新型中，定位基站和定位终端的无线STA设备与通信基站的无线AP无线连接，另外定位收发机也是现有技术中的一种集成电路模块，具体结构如图5所示，其功耗相当的低。

如图5所示，作为定位基站时，定位基站启动后。控制处理器控制第二无线STA设备进行接收监听，若收到通信基站的无线AP发送的信息，第二无线STA设备将信息反馈给控制处理器，控制处理器控制第二无线STA设备加入网络。加入网络后，控制处理器控制第二无线STA设备监听通信基站分配的时隙信息。该时隙信息包含定位时隙和数据回传时隙。

在定位阶段，第二无线STA设备将通过第四天线收到的定位时隙信息回传给控制处理器，控制处理器得到定位时隙信息后，只在定位时隙唤醒定位基站，其他时刻都休眠。定位基站在定位时隙唤醒后，控制处理器控制定位收发机通过定位基站的第三天线收发定位信息，其中在定位基站发送定位信息时隙内，由控制处理器控制定位收发机中的DSP(数字信号处理器)，触发脉冲生成器产生无线电脉冲信号，经第二混频器混频之后，再经第二放大器功率放大之后将信号通过第三天线发射至室内空间；在该定位基站接收定位信息时隙内，定位基站又通过第三天线接收其他定位基站发送的无线电脉冲信号，并将接收到的无线电脉冲信号首先通过第一放大器实现低噪声放大，之后通过混频滤波处理，将信号送至模数转换器，转换成数字信号，最后将该信号送至DSP(数字信号处理器)处理，并将处理之后的信号回传给控制处理器。其中第一混频器和第二混频器共用同一个本振信号。

在数据上传阶段，控制处理器控制第二无线STA设备在数据回传时隙内将定位相关的数据信息上传到通信基站。之后定位基站休眠，等待下一个时隙唤醒。

如图5所示，作为定位终端时，定位终端启动后。控制处理器控制第二无线STA设备进行接收监听，若收到通信基站中无线AP发送的信息，第二无线STA设备将信息反馈给控制处理器，控制处理器控制第二无线STA设备加入网络。加入网络后，控制处理器控制第二无线STA设备监听通信基站分配的时隙信息。该时隙信息包含定位时隙和数据回传时隙。在定位阶段，第二无线STA设备将通过定位终端中的第四天线收到的定位时隙信息回传给控制处理器，控制处理器得到定位时隙信息后，只在定位时隙唤醒定位终端，其他时刻都休眠。定位终端在定位时隙唤醒后，控制处理器控制定位收发机通过第三天线接收所有定位基站发送的信号，将接收到的信号首先通过第一放大器实现低噪声放大，之后通过混频滤波处理，将信号送至模数转换器，转换成数字信号，最后将该信号送至数字信号处理器处理，并将处理之后的信号回传给控制处理器。

在数据上传阶段，控制处理器控制第二无线STA设备在数据回传时隙内将定位相关的数据信息上传到通信基站。

定位基站和定位终端均采用电池供电。电池，可采用锂电池、太阳能电池板等无需布线的供电方式。

实施例2

本发明的工作过程如下：

1、定位基站和定位终端在通过第二无线STA设备接入通信基站的无线AP前，一直处于休眠状态；

2、当定位基站和定位终端接入到通信基站的无线AP网络，采用无线同步技术将本地时钟信号同步到通信基站上；

3、通信基站通过无线AP网络将分配的时隙信息告知该定位区域内所有定位基站和定位终端；

4、每个定位基站在通信基站分配的对应的定位信息发送时隙内广播发送定位相关的信号和信息，并且在其余定位基站广播发送定位信息的时隙接收定位相关信号和信息，其余时间，定位基站进入休眠，同时定位终端在各定位基站的广播发送时隙唤醒，接收定位基站广播发送的无线电脉冲信号，并获取定位相关信息，其余时间终端休眠；

5、每一个定位周期，定位终端与定位基站无线交互，得到精确的定位信息，并通过STA设备将定位相关的数据信息上传到通信基站，通信基站将数据打包通过主干通信网络上传到定位监控设备；

6、定位监控设备根据已获得的数据，处理后得到各终端的位置。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (4)

1.一种定位终端和定位基站可互换通用的高精度定位装置，其特征在于，包括至少一个定位监控设备、至少一个通信基站、多个定位基站和至少一个定位终端，所述定位监控设备与通信基站连接，所述多个定位基站分别与通信基站通过无线连接，所述多个定位基站分别与定位终端通过无线连接，所述定位终端与通信基站通过无线连接；

定位基站和定位终端结构相同，作为定位基站时，定位基站用于在各自定位基站的定位信息发送时隙内发送定位相关的信号和信息，并在其他定位基站的定位信息发送时隙内接收其他定位基站发送的定位相关的信号和信息；作为定位终端时，定位终端用于接收定位基站发送的定位相关的信号和信息；通信基站用于给定位基站和定位终端分配定位时隙和数据回传时隙，接收定位基站和定位终端上传的定位数据并将定位数据打包传输至定位监控设备；定位监控设备用于解析定位数据确定定位终端的位置，并且下发定位的相关网络配置信息和控制指令直至定位基站和定位终端接收。

2.根据权利要求1所述的一种定位终端和定位基站可互换通用的高精度定位装置，其特征在于，所述通信基站包括依次连接的第一天线、第一无线STA设备、无线AP、第二天线，还包括协议转换模块和以太网接口，所述以太网接口、协议转换模块、无线AP依次连接；所述无线AP用于在接收定位数据时定位基站和定位终端的接入；所述第二天线用于接收定位基站和定位终端上传的定位数据，并且向定位基站和定位终端传输由定位监控设备下发下来的定位相关的网络配置信息和控制指令；当采用无线方式时将定位信息传输至定位监控设备时，所述第一无线STA设备用于接入定位监控设备，同时将定位数据传输至第一天线，定位信息由第一天线发送至定位监控设备；当采用以太网将定位数据传输至定位监控设备时，所述协议转换模块用于将定位数据打包通过以太网接口传输至定位监控设备。

3.根据权利要求1所述的一种定位终端和定位基站可互换通用的高精度定位装置，其特征在于，所述定位基站和定位终端均包括控制按键、控制处理器、声光模块、第二无线STA设备、第四天线、定位收发机、第三天线，所述控制按键、声光模块、第二无线STA设备、定位收发机分别与控制处理器连接，所述第三天线与定位收发机连接，所述第四天线与第二无线STA设备连接；所述定位收发机用于定位终端与定位基站之间的定位信息交互；所述控制处理器用于处理定位收发机与第二无线STA设备之间的信息交互，并处理定位收发机收发的定位信息和第二无线STA设备监听的数据。

4.根据权利要求1所述的一种定位终端和定位基站可互换通用的高精度定位装置，其特征在于，所述定位基站和定位终端均采用电池供电。