近距離無(wú)線通信定位與跟蹤裝置及其跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)線通信設(shè)備，具體為近距離無(wú)線通信定位與跟蹤裝置及其跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)自動(dòng)化與機(jī)器人概念逐漸轉(zhuǎn)為民用和娛樂(lè)市場(chǎng)，當(dāng)前無(wú)線短距離通信技術(shù)日趨成熟，定位技術(shù)也隨著芯片的更新，更趨于準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)，隨著通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，對(duì)物品識(shí)別和定位的技術(shù)日益成熟。當(dāng)前可用于對(duì)物品定位的首要方法是基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)，包括GPS和北斗系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)較為精確的定位，但由于衛(wèi)星定位系統(tǒng)必須保證衛(wèi)星的可視性，所以只能在無(wú)遮擋的環(huán)境條件下應(yīng)用。另外衛(wèi)星定位系統(tǒng)功耗和成本都較高，而且必須一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)空口傳輸，沒(méi)有必要用在短距離定位和跟蹤識(shí)別，近年來(lái)，隨著無(wú)線通信和微電子技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線測(cè)距技術(shù)開(kāi)始得到應(yīng)用。目前可用的無(wú)線測(cè)距技術(shù)主要包括基于RSS1、基于CCS、基于Τ0Α、基于TD0A和基于T0F等方法，這些方法通過(guò)測(cè)量收發(fā)信方之間的信號(hào)衰減特征或信號(hào)傳播時(shí)間等信息來(lái)計(jì)算收發(fā)雙方之間的距離。為了提高無(wú)線測(cè)距的精度，一些1C廠商開(kāi)始提供融合兩種或數(shù)種以上技術(shù)的無(wú)線測(cè)距專(zhuān)用芯片，使無(wú)線測(cè)距技術(shù)得到實(shí)用。為了得到物品的定位信息，一些技術(shù)開(kāi)始采用多個(gè)固定或移動(dòng)基站或錨點(diǎn)對(duì)某一終端進(jìn)行測(cè)距，然后根據(jù)基站間的相對(duì)幾何位置及測(cè)距信息來(lái)對(duì)被定位終端進(jìn)行定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述技術(shù)背景，本發(fā)明涉及利用無(wú)線測(cè)距進(jìn)行定位的系統(tǒng)，提供一種定位設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小、功耗低定位與跟隨裝置，基于定位技術(shù)，原有的技術(shù)是基站或錨點(diǎn)來(lái)定位移動(dòng)終端，即通過(guò)三點(diǎn)定位法，根據(jù)移動(dòng)終端的距離來(lái)計(jì)算出坐標(biāo)，而基站的坐標(biāo)是固定且有相對(duì)數(shù)據(jù)，從而可以知道移動(dòng)終端的具體位置；該
【發(fā)明內(nèi)容】
為，做一下反向應(yīng)用的設(shè)計(jì)，讓原來(lái)用于定位的基站隨著移動(dòng)端行走，在保持預(yù)設(shè)距離的情況下，并能按照預(yù)先記錄的移動(dòng)端軌跡，自動(dòng)跟隨，那么具體的應(yīng)用，就是讓這些基站或錨點(diǎn)固定在一個(gè)設(shè)備上，比如小車(chē)，根據(jù)移動(dòng)終端的移動(dòng)信息，控制小車(chē)自動(dòng)跟隨移動(dòng)終端行走。
[0004]具體技術(shù)方案為:
[0005]所基于的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)包括并不限于wif1、藍(lán)牙、zigbee、UWB、FM或者其他自定義頻段；
[0006]近距離無(wú)線通信定位與跟蹤裝置，包括定位模塊與被定位模塊；
[0007]定位模塊，包括定位微處理器單元、定位無(wú)線收發(fā)單元、計(jì)算單元、行走單元和定位供電單元，所述的計(jì)算單元連接有顯示單元和輸入單元，所述的計(jì)算單元、定位無(wú)線收發(fā)單元、定位供電單元、行走單元和提醒單元分別與定位微處理器單元連接；
[0008]定位微處理器單元，接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議比對(duì)，判斷是否為指定被定位模塊回傳的應(yīng)答信號(hào)，如果判定為指定被定位模塊回傳的應(yīng)答信號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，將包含測(cè)距的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算單元；另外，定位微處理器單元根據(jù)提醒單元提供的距離和方位差控制行走單元進(jìn)行移動(dòng)，與被定位模塊保持在預(yù)設(shè)的距離內(nèi)；
[0009]計(jì)算單元，根據(jù)收到被定位模塊的測(cè)距信息計(jì)算該被定位模塊與本定位模塊間的距離和角度，對(duì)計(jì)算得到距離和角度信息進(jìn)行存儲(chǔ)并與預(yù)設(shè)的距離進(jìn)行比對(duì)，如果計(jì)算距離大于預(yù)設(shè)距離，則啟動(dòng)提醒單元，將角度和距離差傳遞給定位微處理器單元；
[0010]定位無(wú)線收發(fā)單元，進(jìn)行信號(hào)調(diào)制和放大后通過(guò)天線發(fā)送給被定位模塊，接收被定位模塊的應(yīng)答；
[0011]輸入單元，用于通過(guò)控制定位模塊對(duì)被定位模塊的定位操作；
[0012]行走單元，通過(guò)定位微處理器單元控制步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)控制主動(dòng)輪，通過(guò)脈沖控制電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，可以控制移動(dòng)的距離；
[0013]定位供電單元，用于給定位微處理器單元和定位無(wú)線收發(fā)單元提供電源；
[0014]被定位模塊，包括被定位無(wú)線收發(fā)單元、被定位微處理器單元和被定位供電單元，被定位無(wú)線收發(fā)單元與被定位微處理器單元連接；
[0015]被定位無(wú)線收發(fā)單元，對(duì)接受到的無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和解調(diào)處理后得到數(shù)據(jù)信號(hào)，將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到被定位微處理器單元；將被定位微處理器單元處理后的包含測(cè)距信息和協(xié)議信息的數(shù)據(jù)通過(guò)天線發(fā)送給定位模塊；
[0016]被定位微處理器單元，對(duì)接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議比對(duì)，判斷是否為傳送給本被定位模塊的信號(hào)，如果判定為傳送給本被定位模塊的信號(hào)，被定位微處理器單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，將包含測(cè)距信息和協(xié)議信息的數(shù)據(jù)通過(guò)被定位無(wú)線收發(fā)單元發(fā)送給定位模塊；
[0017]被定位供電單元，用于給被定位微處理器單元和被定位無(wú)線收發(fā)單元提供電源。
[0018]近距離無(wú)線通信定位與跟蹤裝置的跟蹤方法，包括以下步驟:
[0019](1)多點(diǎn)距離計(jì)算，定位模塊中的定位微處理器單元完成，有兩個(gè)或以上的基站分別計(jì)算距離數(shù)據(jù)，將測(cè)距數(shù)據(jù)送往計(jì)算單元；
[0020](2)定位模塊的計(jì)算單元根據(jù)定位微處理器單元提供的測(cè)距數(shù)據(jù)判斷被定位模塊與定位模塊之間距離，如果超出，則啟動(dòng)行走單元，根據(jù)移動(dòng)設(shè)備的相對(duì)方位，啟動(dòng)電機(jī)移動(dòng)跟隨。
[0021]本發(fā)明提供的近距離無(wú)線通信定位與跟蹤裝置及其跟蹤方法，基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線通信測(cè)距的近距離定位裝置，系統(tǒng)需定位模塊和被定位模塊兩個(gè)無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)，通過(guò)定位模塊的兩點(diǎn)或以上定位法來(lái)確定被定位模塊的方位和距離，從而實(shí)現(xiàn)被定位模塊的準(zhǔn)確定位，該系統(tǒng)具有體積小、操作簡(jiǎn)單和功耗低的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的定位模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明的被定位模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明的定位方法流程圖；
[0025]圖4是本發(fā)明實(shí)施例定位判斷示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]結(jié)合實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0027]如圖1和圖2所示，近距離無(wú)線通信定位與跟蹤裝置，包括定位模塊與被定位模塊；
[0028]定位模塊包括定位微處理器單元16、定位無(wú)線收發(fā)單元12、計(jì)算單元14、提醒單元17和定位供電單元15，所述的計(jì)算單元14連接有顯示單元11和輸入單元13，所述的計(jì)算單元14、定位供電單元15、提醒單元17分別與定位微處理器單元16連接；
[0029]定位微處理器單元16，接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議比對(duì)，判斷是否為指定被定位模塊回傳的應(yīng)答信號(hào)，如果判定為指定被定位模塊回傳的應(yīng)答信號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，將包含測(cè)距信息的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算單元；
[0030]計(jì)算單元14，根據(jù)收到被定位模塊的測(cè)距信息計(jì)算該被定位模塊與本定位模塊間的距離，對(duì)計(jì)算得到距離信息進(jìn)行存儲(chǔ)并與預(yù)設(shè)距離進(jìn)行比對(duì)，如果計(jì)算距離大于預(yù)設(shè)距離，則啟動(dòng)提醒單元17提供信號(hào)；
[0031]計(jì)算單元14 一般為嵌入式系統(tǒng)，包括微處理器、存儲(chǔ)器等必要的電路元件，也可為DSP和單片機(jī)系統(tǒng)，也可以為獨(dú)立的電路系統(tǒng)，也可以與輸入單元13和顯示單元11 一起作為集成的系統(tǒng)單元，包括并不限于PDA、MP4、手機(jī)和掌上電腦等。
[0032]定位無(wú)線收發(fā)單元12，進(jìn)行信號(hào)調(diào)制和放大后通過(guò)天線發(fā)送給被定位模塊，接收被定位模塊的應(yīng)答；
[0033]輸入單元13，用于通過(guò)控制定位模塊對(duì)被定位模塊的定位操作；
[0034]定位供電單元15，用于給定位微處理器單元和定位無(wú)線收發(fā)單元提供電源；
[0035]定位微處理器單元16和定位無(wú)線收發(fā)單元12可以為分離的功能電路單元，也可以為集成的芯片系統(tǒng)單元。定位模塊中的計(jì)算單元14與定位微處理器單元16之間的數(shù)據(jù)通信可以為有線數(shù)據(jù)通信，也可以為無(wú)線數(shù)據(jù)通信，包括并不限于藍(lán)牙、WIF1、zigbee和紅外等通信方式。定位供電單元15可以是電池等直接供電元件，也可是通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路提供供電的電源裝置。
[0036]被定位模塊包括被定位無(wú)線收發(fā)單元23、被定位微處理器單元21和