區(qū)域定位基站系統(tǒng)及其區(qū)域定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種區(qū)域定位基站系統(tǒng)及其區(qū)域定位方法，在指定區(qū)域內(nèi)設(shè)置天饋系統(tǒng)、定位基站、管理平臺(tái)和均勻分布的多組天線，同時(shí)結(jié)合天饋系統(tǒng)設(shè)置遍布指定區(qū)域的多個(gè)定位標(biāo)簽，通過(guò)各個(gè)部件配合，即可計(jì)算各個(gè)定位標(biāo)簽的位置，對(duì)人員或物品完成精準(zhǔn)定位。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)有無(wú)線室內(nèi)人員及物品定位、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、RFID覆蓋等多種功能，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，定位更加準(zhǔn)確，同時(shí)，采取半有源標(biāo)簽設(shè)計(jì)，可以延長(zhǎng)標(biāo)簽使用壽命；此外，本發(fā)明定位基站具有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功能，解決了無(wú)線傳輸問(wèn)題；同時(shí)還完成RFID覆蓋，建立了物聯(lián)網(wǎng)通道，并配備了輸出控制端口，可以連接外圍設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，有助于拓展應(yīng)用性和功能性。
【專利說(shuō)明】區(qū)域定位基站系統(tǒng)及其區(qū)域定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及區(qū)域定位基站【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種基于無(wú)線定位基站，配合天饋系統(tǒng)和半有源定位標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)區(qū)域定位功能的區(qū)域定位基站系統(tǒng)，以及基于該系統(tǒng)的區(qū)域定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的快速增加，以及社會(huì)移動(dòng)性的增強(qiáng)，人們對(duì)位置定位與目標(biāo)地導(dǎo)航的需求也日益增大，尤其是在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境，如展廳、倉(cāng)庫(kù)、監(jiān)獄、圖書館、地下停車場(chǎng)、礦井等環(huán)境中，確定移動(dòng)終端或其持有者，以及設(shè)施與物品在特定環(huán)境內(nèi)的位置信息顯得尤為重要。但是，受定位時(shí)間、定位精度以及室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜性等條件的限制，目前還沒(méi)有利用較為良好的比較完善的定位技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有室內(nèi)定位技術(shù)主要有:超聲波定位技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、紅外線技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、超寬帶技術(shù)(UWB)、無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)等。其中常用于室內(nèi)人員定位的幾種技術(shù)為:超寬帶技術(shù)(UWB)、W1-FI無(wú)線技術(shù)(802.11)、ZigBee無(wú)線技術(shù)(802.15)、射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)0
[0004]超寬帶技術(shù)(UWB)
超寬帶技術(shù)是一種全新的、與傳統(tǒng)通信技術(shù)有極大差異的新通信技術(shù)。它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過(guò)發(fā)送和接收具有納秒或納秒級(jí)以下的極窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，從而具有3.1-10.6GHz量級(jí)的帶寬。
[0005]超寬帶技術(shù)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有穿透力強(qiáng)、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)；但是，超寬帶技術(shù)工作在超高頻段，其反向散射大，干擾也很大，而且設(shè)備的覆蓋距離近，導(dǎo)致標(biāo)簽功耗大。
[0006]W1-FI 無(wú)線技術(shù)(802.11)
無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)是一種全新的信息獲取平臺(tái)，可以在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大范圍定位、監(jiān)測(cè)和追蹤任務(wù)，而網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自身定位是大多數(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提。當(dāng)前比較流行的W1-Fi定位是無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)系列標(biāo)準(zhǔn)之IEEE802.11的一種定位解決方案。此類系統(tǒng)采用經(jīng)驗(yàn)測(cè)試和信號(hào)傳播模型相結(jié)合的方式，易于布置，但缺點(diǎn)也是很明顯，其中，定位標(biāo)簽相當(dāng)于一個(gè)無(wú)線終端，需要接入到Wifi網(wǎng)絡(luò)才能定位，但每個(gè)AP關(guān)聯(lián)的終端數(shù)量是很有限的，通常每個(gè)AP只能同時(shí)接入25個(gè)無(wú)線終端，進(jìn)行定位時(shí)，一個(gè)定位標(biāo)簽需要同時(shí)關(guān)聯(lián)到3個(gè)AP才能進(jìn)行位置計(jì)算，大量的占用了寶貴的網(wǎng)絡(luò)資源；同時(shí)，AP的布置主要滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋，定位只是附加功能，所以也導(dǎo)致了總體精度不高，定位標(biāo)簽功耗很大無(wú)法長(zhǎng)期使用等問(wèn)題。
[0007]ZigBee 無(wú)線技術(shù)(802.15)
ZigBee無(wú)線技術(shù)是一種新興的短距離、低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它介于射頻識(shí)別和藍(lán)牙之間，也可以用于室內(nèi)定位。它有自己的無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)通信以實(shí)現(xiàn)定位。這些傳感器只需要很少的能量即可驅(qū)動(dòng)，以接力的方式通過(guò)無(wú)線電波將數(shù)據(jù)在傳感器之間進(jìn)行傳輸，所以其通信效率非常高。
[0008]ZigBee無(wú)線技術(shù)最顯著的技術(shù)特點(diǎn)是低功耗和低成本。但在用于室內(nèi)定位時(shí)，需要計(jì)算無(wú)線信號(hào)的發(fā)射和接收時(shí)間來(lái)判斷位置，因此比較適用于狹長(zhǎng)的通道環(huán)境，而當(dāng)隔斷無(wú)序，空間環(huán)境復(fù)雜時(shí)，定位就會(huì)變得不準(zhǔn)確，所以其應(yīng)用面有限，目前主要專用于地下礦井的人員定位。
[0009]射頻識(shí)別技術(shù)(RFID )
射頻識(shí)別技術(shù)利用射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)，以達(dá)到識(shí)別和定位的目的，主要可以分為有源和無(wú)源兩種。其中，無(wú)源標(biāo)簽本身不需要耗電，但距離很短，一般距離最遠(yuǎn)只有幾米；有源標(biāo)簽需要消耗一定的電力，但作用距離可以達(dá)到幾十米。雖然無(wú)論是有源還是無(wú)源方案成本都比較低，但是RFID本身由于不具有通信能力，所以只能整合到其他系統(tǒng)之中，因此功能性不強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題。
[0011]無(wú)線區(qū)域定位需要定位標(biāo)簽具有超低功耗，能自成網(wǎng)絡(luò)方便部署，又能適應(yīng)復(fù)雜的無(wú)線環(huán)境，同時(shí)還需要成本低，根據(jù)這些需求和現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了具有人員定位、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、RFID信號(hào)覆蓋等功能的區(qū)域定位基站系統(tǒng)。
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供基于上述系統(tǒng)的區(qū)域定位方法。
[0013]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
區(qū)域定位基站系統(tǒng)，首先在指定區(qū)域內(nèi)設(shè)置天饋系統(tǒng)，天饋系統(tǒng)包括天線、饋線和無(wú)源器件(功分器，耦合器)；在指定區(qū)域內(nèi)設(shè)置定位基站、管理平臺(tái)，并將天饋系統(tǒng)的天線均勻分布在指定區(qū)域內(nèi)，同時(shí)結(jié)合天饋系統(tǒng)設(shè)置遍布指定區(qū)域的多個(gè)定位標(biāo)簽；定位基站分別與管理平臺(tái)、天饋系統(tǒng)相連；應(yīng)用中，定位基站的定位功能和網(wǎng)絡(luò)覆蓋功能需要現(xiàn)成的天饋系統(tǒng)的配合，完成對(duì)整個(gè)區(qū)域的覆蓋。
[0014]其中，定位標(biāo)簽配備在在需要定位的人員或物體上；定位基站和天線之間饋線連接，采用樹(shù)型結(jié)構(gòu)，配合功無(wú)源器件進(jìn)行功率分配，合理的將定位基站發(fā)出的射頻信號(hào)分配到每一個(gè)天線上，完成整個(gè)指定區(qū)域的無(wú)縫覆蓋。
[0015]其中，實(shí)際應(yīng)用中，單個(gè)定位基站連接18個(gè)天線為佳，覆蓋面積可達(dá)到2000平方米左右，如需要增加覆蓋面積，則需增加定位基站數(shù)量。
[0016]管理平臺(tái)用于管理定位基站，并處理定位基站所采集的數(shù)據(jù)信息，在管理平臺(tái)中預(yù)先繪制指定區(qū)域的地圖。
[0017]定位標(biāo)簽為半有源定位標(biāo)簽，如腕帶、電子工牌等。
[0018]其中，定位標(biāo)簽發(fā)送固定強(qiáng)度的無(wú)線射頻信號(hào)，由周邊的天線進(jìn)行接收，各個(gè)天線將接收到的無(wú)線射頻信號(hào)發(fā)送至定位基站進(jìn)行運(yùn)算，確定定位標(biāo)簽的位置。
[0019]其中，定位標(biāo)簽發(fā)出的無(wú)線射頻信號(hào)包含該定位標(biāo)簽的ID號(hào)以及RSSI值等。
[0020]定位基站主要包括主板、無(wú)線板、合路器、電源四部分，四部分協(xié)同工作完成整個(gè)基站的功能運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0021]主板為定位基站的核心部件，包括:主控制單元、物聯(lián)網(wǎng)信道控制單元、定位運(yùn)算單元、網(wǎng)絡(luò)控制單元、聯(lián)動(dòng)接口控制單元和協(xié)議轉(zhuǎn)換及網(wǎng)絡(luò)交換單元。主控制單元分別與物聯(lián)網(wǎng)信道控制單元、定位運(yùn)算單元、網(wǎng)絡(luò)控制單元、聯(lián)動(dòng)接口控制單元和協(xié)議轉(zhuǎn)換及網(wǎng)絡(luò)交換單元相連。
[0022]其中，定位運(yùn)算單元實(shí)時(shí)采集定位基站覆蓋范圍內(nèi)所有天線發(fā)送的無(wú)線射頻信號(hào)，通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)得到相應(yīng)定位標(biāo)簽的RSSI值，再根據(jù)三點(diǎn)定位方式計(jì)算出各個(gè)定位標(biāo)簽的坐標(biāo)，定位基站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)定位標(biāo)簽的坐標(biāo)信息上傳至管理平臺(tái)，在管理平臺(tái)的地圖上呈現(xiàn)出來(lái)。
[0023]物聯(lián)網(wǎng)信道控制單元的主要作用是控制所有接入到定位基站的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信信道；為不同類型的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備分配不同的工作頻點(diǎn)，并控制在同一時(shí)間內(nèi)，同一頻點(diǎn)只會(huì)有一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在使用，從而保障傳輸不發(fā)生沖突。
[0024]網(wǎng)絡(luò)控制單元用于完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的控制，具體的是對(duì)工作頻點(diǎn)、帶寬、信號(hào)強(qiáng)度、速率等內(nèi)容進(jìn)行控制，以便保證2.4GHZ頻段和5.8GHz頻段的雙頻模式能正常工作。
[0025]聯(lián)動(dòng)接口控制單元用于控制與定位基站相接的外接設(shè)備的接口，通過(guò)提供RS485協(xié)議串口，可以向?qū)?yīng)的外接設(shè)備發(fā)出動(dòng)作命令。
[0026]協(xié)議轉(zhuǎn)換及網(wǎng)絡(luò)交換單元將主板上不同協(xié)議的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換成IP包，進(jìn)行外部通訊，例如可通過(guò)TCP/IP協(xié)議與其它上位機(jī)進(jìn)行連接，完成功能配合。
[0027]主控制單元用于完成主板各個(gè)功能單元之間的調(diào)度和數(shù)據(jù)傳送，并進(jìn)行電源管理，利用電源為主板進(jìn)行供電。
[0028]無(wú)線板的主要作用是將主板的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線射頻信號(hào)，以及將天線送來(lái)的無(wú)線射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成適配主板的基帶信號(hào)。其中，整個(gè)基站的工作頻段范圍為400MHz~5900MHz，無(wú)線板設(shè)定四個(gè)專用頻段，分別為:433MHz頻段，UHF頻段，2.4GHZ頻段，5.8GHz頻段。
[0029]其中，2.4GHZ頻段和5.8GHz頻段適用于主板的網(wǎng)絡(luò)控制單元，配合提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
[0030]UHF頻段(即特高頻?分米波段，指頻率為300-3000ΜΗζ的特高頻無(wú)線電波)適用于主板的定位運(yùn)算單元，是射頻識(shí)別技術(shù)常用的頻段，用于人員及物品定位。
[0031]433MHz頻段適用于主板的物聯(lián)網(wǎng)信道控制單元，主要用于接入其它物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)備。
[0032]合路器用于將來(lái)自無(wú)線板的不同頻段的無(wú)線信號(hào)合成一路信號(hào)，與天饋系統(tǒng)進(jìn)行交互；主板通過(guò)合路器連接天饋系統(tǒng)。
[0033]電源采用高性能開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)，為整個(gè)定位基站提供電力，其具體規(guī)格為:220V交流輸入，內(nèi)部5V供電。
[0034]實(shí)際應(yīng)用中，定位標(biāo)簽?zāi)J(rèn)為休眠狀態(tài)，當(dāng)定位標(biāo)簽被超過(guò)3組的天線檢測(cè)到時(shí)，由定位基站發(fā)出激活信號(hào)激活該定位標(biāo)簽，令該定位標(biāo)簽發(fā)送固定強(qiáng)度的無(wú)線射頻信號(hào)，由周邊的天線進(jìn)行接收:具體的，令定位標(biāo)簽先連續(xù)發(fā)送3次無(wú)線射頻信號(hào)，然后休眠500~2000ms后再連續(xù)發(fā)送3次無(wú)線射頻信號(hào)。 [0035]其中，定位標(biāo)簽的休眠時(shí)間可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。
[0036]其中，當(dāng)接收到定位標(biāo)簽的無(wú)線射頻信號(hào)的天線少于I個(gè)時(shí)，基站發(fā)出休眠命令，使該定位標(biāo)簽進(jìn)入休眠裝袋，直到其再次被激活；當(dāng)接收到定位標(biāo)簽的無(wú)線射頻信號(hào)的天線不少于I個(gè)時(shí)，各個(gè)天線將接收到的無(wú)線射頻信號(hào)送回至定位基站進(jìn)行運(yùn)算，確定定位標(biāo)簽的位置。
[0037]其中，定位標(biāo)簽發(fā)出的無(wú)線射頻信號(hào)帶有該定位標(biāo)簽的ID號(hào)，由于有空間損耗，不同的天線接收到這個(gè)無(wú)線射頻信號(hào)的RSSI強(qiáng)度是不同的；各個(gè)天線將接收到的無(wú)線射頻信號(hào)送回至定位基站進(jìn)行運(yùn)算，確定定位標(biāo)簽的位置。
[0038]根據(jù)上述區(qū)域定位基站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的區(qū)域定位方法，包括如下步驟:
S1、首先在指定區(qū)域內(nèi)設(shè)置天饋系統(tǒng)，在指定區(qū)域內(nèi)設(shè)置定位基站、管理平臺(tái)，并將天饋系統(tǒng)的天線均勻分布在指定區(qū)域內(nèi)，同時(shí)結(jié)合天饋系統(tǒng)設(shè)置遍布指定區(qū)域的多個(gè)定位標(biāo)簽;
S2、將定位基站分別與管理平臺(tái)和天饋系統(tǒng)相連；將定位標(biāo)簽配備在在需要定位的人員或物體上；
S3、定位標(biāo)簽發(fā)送固定強(qiáng)度的無(wú)線射頻信號(hào)，定位標(biāo)簽發(fā)出的無(wú)線射頻信號(hào)包含該定位標(biāo)簽的ID號(hào)以及RSSI值等；無(wú)線射頻信號(hào)由周邊的天線進(jìn)行接收，各個(gè)天線將接收到的無(wú)線射頻信號(hào)發(fā)送至定位基站進(jìn)行運(yùn)算，確定定位標(biāo)簽的位置；
S4、定位運(yùn)算單元實(shí)時(shí)采集定位基站覆蓋范圍內(nèi)所有天線發(fā)送的無(wú)線射頻信號(hào)，通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)得到相應(yīng)定位標(biāo)簽的RSSI值，再根據(jù)三點(diǎn)定位方式計(jì)算出各個(gè)定位標(biāo)簽的坐標(biāo)，定位基站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)定位標(biāo)簽的坐標(biāo)信息上傳至管理平臺(tái)，在管理平臺(tái)的地圖上呈現(xiàn)出來(lái)。
[0039]步驟S4中，定位基站的定位運(yùn)算單元采用三角形質(zhì)心定位算法進(jìn)行定位標(biāo)簽的坐標(biāo)運(yùn)算，包括如下步驟:
定位算法模型如下:
基于RSSI的定位:RSSI測(cè)量，一般利用信號(hào)傳播的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c理論模型。
[0040]對(duì)于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在?shí)際定位前，先選取若干定位標(biāo)簽作為測(cè)試點(diǎn)，記錄在這些測(cè)試點(diǎn)上定位基站所收到的信號(hào)強(qiáng)度，接著建立各個(gè)測(cè)試點(diǎn)上的位置和信號(hào)強(qiáng)度關(guān)系的離線數(shù)據(jù)庫(kù)(X，y，ssl, ss2, ss3),在實(shí)際定位時(shí),根據(jù)測(cè)得的定位標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度(ssl' , ss2/ ,ss3')和離線數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行比較，信號(hào)強(qiáng)度均方差最小的那個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)作為定位標(biāo)簽的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；
對(duì)于理論模型，采用無(wú)線電傳播路徑損耗模型進(jìn)行分析，包括:自由空間無(wú)線電傳播路徑損耗模型對(duì)數(shù)一常態(tài)分布模型，以及對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型、哈它模型等。
[0041]自由空間無(wú)線電傳播路徑損耗模型為:
【權(quán)利要求】
1.區(qū)域定位基站系統(tǒng)，首先在指定區(qū)域內(nèi)設(shè)置天饋系統(tǒng)，天饋系統(tǒng)包括天線、饋線和無(wú)源器件，其特征在于在指定區(qū)域內(nèi)設(shè)置定位基站、管理平臺(tái)，并將天饋系統(tǒng)的天線均勻分布在指定區(qū)域內(nèi)，同時(shí)結(jié)合天饋系統(tǒng)設(shè)置遍布指定區(qū)域的多個(gè)定位標(biāo)簽；定位基站分別與管理平臺(tái)、天饋系統(tǒng)相連； 定位標(biāo)簽配備在在需要定位的人員或物體上； 管理平臺(tái)管理定位基站，并處理定位基站所采集的數(shù)據(jù)信息；在管理平臺(tái)中預(yù)先繪制指定區(qū)域的地圖； 其中，定位標(biāo)簽發(fā)送固定強(qiáng)度的無(wú)線射頻信號(hào)，由周邊的天線進(jìn)行接收，各個(gè)天線將接收到的無(wú)線射頻信號(hào)發(fā)送至定位基站進(jìn)行運(yùn)算，確定定位標(biāo)簽的位置；定位標(biāo)簽發(fā)出的無(wú)線射頻信號(hào)包含該定位標(biāo)簽的ID號(hào)以及RSSI值； 定位基站包括主板、無(wú)線板、合路器和電源；其中，電源與主板、無(wú)線板、合路器相連，主板與無(wú)線板相連，無(wú)線板與合路器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域定位基站系統(tǒng)，其特征在于所述的定位標(biāo)簽為半有源定位標(biāo)簽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域定位基站系統(tǒng)，其特征在于所述的主板包括主控制單元、物聯(lián)網(wǎng)信道控制單元、定位運(yùn)算單元、網(wǎng)絡(luò)控制單元、聯(lián)動(dòng)接口控制單元和協(xié)議轉(zhuǎn)換及網(wǎng)絡(luò)交換單元；主控 制單元分別與物聯(lián)網(wǎng)信道控制單元、定位運(yùn)算單元、網(wǎng)絡(luò)控制單元、聯(lián)動(dòng)接口控制單元和協(xié)議轉(zhuǎn)換及網(wǎng)絡(luò)交換單元相連； 其中，定位運(yùn)算單元實(shí)時(shí)采集定位基站覆蓋范圍內(nèi)所有天線發(fā)送的無(wú)線射頻信號(hào)，通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)得到相應(yīng)定位標(biāo)簽的RSSI值，再計(jì)算出各個(gè)定位標(biāo)簽的坐標(biāo)，定位基站將各個(gè)定位標(biāo)簽的坐標(biāo)信息上傳至管理平臺(tái)，在管理平臺(tái)的地圖上呈現(xiàn)； 物聯(lián)網(wǎng)信道控制單元控制接入到定位基站的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信信道，為不同類型的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備分配不同的工作頻點(diǎn)，并保證在同一時(shí)間內(nèi)，同一頻點(diǎn)只有一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在使用； 網(wǎng)絡(luò)控制單元完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的控制，對(duì)工作頻點(diǎn)、帶寬、信號(hào)強(qiáng)度、速率進(jìn)行控制；聯(lián)動(dòng)接口控制單元用于控制與定位基站相接的外接設(shè)備的接口，通過(guò)提供RS485協(xié)議串口，向?qū)?yīng)的外接設(shè)備發(fā)出動(dòng)作命令； 協(xié)議轉(zhuǎn)換及網(wǎng)絡(luò)交換單元將主板上不同協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成IP包，進(jìn)行外部通訊； 主控制單元完成主板各個(gè)功能單元之間的調(diào)度和數(shù)據(jù)傳送，并進(jìn)行電源管理，利用電源為主板進(jìn)行供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域定位基站系統(tǒng)，其特征在于所述的無(wú)線板將主板的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線射頻信號(hào)，以及將天線送來(lái)的無(wú)線射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成適配主板的基帶信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的區(qū)域定位基站系統(tǒng)，其特征在于所述的無(wú)線板設(shè)定四個(gè)專用頻段，分別為:433MHz頻段，UHF頻段，2.4GHZ頻段，5.8GHz頻段； 其中，2.4GHZ頻段和5.SGHz頻段適用于主板的網(wǎng)絡(luò)控制單元，配合提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)； UHF頻段適用于主板的定位運(yùn)算單元，配合進(jìn)行人員及物品定位； 433MHz頻段適用于主板的物聯(lián)網(wǎng)信道控制單元，配合接入其它物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域定位基站系統(tǒng)，其特征在于所述的合路器將來(lái)自無(wú)線板的不同頻段的無(wú)線信號(hào)合成一路信號(hào)，與天饋系統(tǒng)進(jìn)行交互；主板通過(guò)合路器連接天饋系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域定位基站系統(tǒng)，其特征在于所述的電源為整個(gè)定位基站提供電力，電源規(guī)格為:220V交流輸入，內(nèi)部5V供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域定位基站系統(tǒng)，其特征在于所述的定位標(biāo)簽?zāi)J(rèn)為休眠狀態(tài)，當(dāng)定位標(biāo)簽被超過(guò)3組的天線檢測(cè)到時(shí)，由定位基站發(fā)出激活信號(hào)激活該定位標(biāo)簽，令該定位標(biāo)簽發(fā)送固定強(qiáng)度的無(wú)線射頻信號(hào)，由周邊的天線進(jìn)行接收:具體的，令定位標(biāo)簽先連續(xù)發(fā)送3次無(wú)線射頻信號(hào)，然后休眠500~2000ms后再連續(xù)發(fā)送3次無(wú)線射頻信號(hào)； 其中，當(dāng)接收到定位標(biāo)簽的無(wú)線射頻信號(hào)的天線少于I個(gè)時(shí)，基站發(fā)出休眠命令，使該定位標(biāo)簽進(jìn)入休眠裝袋，直到其再次被激活；當(dāng)接收到定位標(biāo)簽的無(wú)線射頻信號(hào)的天線不少于I個(gè)時(shí)，各個(gè)天線將接收到的無(wú)線射頻信號(hào)送回至定位基站進(jìn)行運(yùn)算，確定定位標(biāo)簽的位置。
9.根據(jù) 權(quán)利要求1-8任一所述的區(qū)域定位基站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的區(qū)域定位方法，其特征在于包括如下步驟: 51、首先在指定區(qū)域內(nèi)設(shè)置天饋系統(tǒng)，在指定區(qū)域內(nèi)設(shè)置定位基站、管理平臺(tái)，并將天饋系統(tǒng)的天線均勻分布在指定區(qū)域內(nèi)，同時(shí)結(jié)合天饋系統(tǒng)設(shè)置遍布指定區(qū)域的多個(gè)定位標(biāo)簽; 52、將定位基站分別與管理平臺(tái)、天饋系統(tǒng)相連；將定位標(biāo)簽配備在在需要定位的人員或物體上； 53、定位標(biāo)簽發(fā)送固定強(qiáng)度的無(wú)線射頻信號(hào)，定位標(biāo)簽發(fā)出的無(wú)線射頻信號(hào)包含該定位標(biāo)簽的ID號(hào)以及RSSI值等；無(wú)線射頻信號(hào)由周邊的天線進(jìn)行接收，各個(gè)天線將接收到的無(wú)線射頻信號(hào)發(fā)送至定位基站進(jìn)行運(yùn)算，確定定位標(biāo)簽的位置； 54、定位運(yùn)算單元實(shí)時(shí)采集定位基站覆蓋范圍內(nèi)所有天線發(fā)送的無(wú)線射頻信號(hào)，通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)得到相應(yīng)定位標(biāo)簽的RSSI值，再根據(jù)三點(diǎn)定位方式計(jì)算出各個(gè)定位標(biāo)簽的坐標(biāo)，定位基站將各個(gè)定位標(biāo)簽的坐標(biāo)信息上傳至管理平臺(tái)，在管理平臺(tái)的地圖上呈現(xiàn)出來(lái)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的區(qū)域定位方法，其特征在于所述的步驟S4中，定位基站的定位運(yùn)算單元采用三角形質(zhì)心定位算法進(jìn)行定位標(biāo)簽的坐標(biāo)運(yùn)算，包括如下過(guò)程: 定位算法模型如下: 基于RSSI的定位:RSSI測(cè)量，利用信號(hào)傳播的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c理論模型； 對(duì)于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在?shí)際定位前，先選取多個(gè)定位標(biāo)簽作為測(cè)試點(diǎn)，記錄在這些測(cè)試點(diǎn)上定位基站所收到的信號(hào)強(qiáng)度，接著建立各個(gè)測(cè)試點(diǎn)上的位置和信號(hào)強(qiáng)度關(guān)系的離線數(shù)據(jù)庫(kù)(X, y, ssl, ss2, ss3),在實(shí)際定位時(shí),根據(jù)測(cè)得的定位標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度(ssl' , ss2/ ,ss3')和離線數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行比較，信號(hào)強(qiáng)度均方差最小的那個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)作為定位標(biāo)簽的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)； 對(duì)于理論模型，采用無(wú)線電傳播路徑損耗模型進(jìn)行分析，包括:自由空間無(wú)線電傳播路徑損耗模型；對(duì)數(shù)一常態(tài)分布模型； 自由空間無(wú)線電傳播路徑損耗模型為: Loss = 32.44+10klog10d+10klog10f——(一)； 式一中，d為距信源的距離,單位為km ；f為頻率，單位為MHz ；k為路徑衰減因子；對(duì)數(shù)一常態(tài)分布模型，其路徑損耗的計(jì)算公式為:
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK103997781SQ201410150140
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】劉騏暢 申請(qǐng)人:劉騏暢