專利名稱：一種無線三維定位方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)傳輸與通信技術設備領域，尤其涉及一種無線三維定位方法及系統(tǒng)。
背景技術：
目前，在采礦業(yè)、醫(yī)療監(jiān)護等許多領域都存在著對于移動人員進行無線三維定位的要求。
例如，在我國煤炭采礦業(yè)，井上控制中心需要實時了解井下礦工作業(yè)的確切位置。一旦發(fā)生礦井坍塌、瓦斯爆炸等礦難事故，這些確切的位置信息會給救援工作帶來極大的幫助。
再例如，在醫(yī)院住院處、監(jiān)護中心、療養(yǎng)院等地方，許多患者都會出現(xiàn)突發(fā)性疾病，需要進行緊急的醫(yī)療救助。然而在某些情況下，他們的發(fā)病地點并非是病床附近，很可能是洗手間等場所。這就需要利用定位技術對患者所處位置進行定位。
現(xiàn)有的無線定位技術可分為衛(wèi)星無線定位和地面無線定位。
GPS衛(wèi)星無線定位，功能是對單獨的GPS接收機進行定位，告訴接收機所處的坐標和高度，主要用于導航。因此GPS衛(wèi)星定位不適合在采礦業(yè)、醫(yī)療監(jiān)護等定位管理領域中應用。
地面無線定位技術是通過測量無線電波的傳播時間，信號強度，相位，入射角度等參數(shù)實現(xiàn)對移動目標的二維(X、Y方向)定位。目前還沒有能進行無線三維定位的地面無線定位技術。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對目前地面無線三維定位領域技術的空白，提出一種利用廣播機制的地面無線三維定位的方法，可以在地面對移動人員進行無線三維定位。
本發(fā)明的另一個目的，是提供一種無線三維定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用戶終端、信息轉發(fā)基站、廣播基站、中心基站、中心監(jiān)控計算機，以支持本發(fā)明所提出的一種無線三維定位的方法。
本發(fā)明是一種利用廣播機制進行地面無線三維定位的方法，其特征在于利用廣播信息作為Z方向坐標的標示，與地面無線二維(X、Y方向)定位方法相結合，實現(xiàn)地面無線三維定位方法。
本發(fā)明提供的無線三維定位方法，首先根據(jù)實際應用場所的地理情況，確定所有移動用戶可能到達的處于不同Z坐標方向分層的數(shù)量；所述的Z坐標方向分層是指建筑物的樓層、礦井的坑道等。
根據(jù)實際應用場所的情況，確定到達每個Z坐標方向分層入口的數(shù)量以及所處的位置；在相同的Z坐標方向分層的入口安置帶有相同Z坐標信息的廣播基站；在不同的Z坐標方向分層的入口安置帶有不同Z坐標信息的廣播基站；根據(jù)實際應用場所的地理情況，安置信息轉發(fā)基站，以確保在應用場所內(nèi)，移動用戶在可能到達的任何一點發(fā)送信息，都能被在相同分層內(nèi)的至少三個信息轉發(fā)基站收到。
以主動模式為例，當使用者申請三維定位時，采用如下步驟A.用戶終端間斷性地處于接收Z坐標信息的狀態(tài)；B.當使用者攜帶用戶終端從某Z分層的某一入口經(jīng)過時，用戶終端就會通過用戶終端與廣播基站之間的無線鏈路，收到來自該Z分層的廣播基站的Z坐標信息，用戶終端將儲存該信息；C.當使用者攜帶用戶終端從某Z分層進入另一個Z分層的某一入口時，用戶終端將會刷新已存儲的Z坐標信息。
D.使用者申請定位，按下用戶終端上的按鈕，將用戶終端的ID號和Z坐標信息，通過用戶終端與信息轉發(fā)基站之間的無線上行鏈路，發(fā)送給信息轉發(fā)基站。如果定位成功，告知使用者；如果定位失敗，則采用重新定位機制；E.至少三個信息轉發(fā)基站收到用戶終端的信息后，先測量該信號的強度，將測量結果進行模數(shù)轉換，并存儲；再加上信息轉發(fā)基站的ID號和已存儲的信號的強度信息，通過信息轉發(fā)基站與中心基站之間的無線上行鏈路，發(fā)送給中心基站；F.中心基站收到至少三個信息轉發(fā)基站的信息后，將信息經(jīng)過解碼處理，通過中心基站與中心監(jiān)控計算機之間的有線上行鏈路，發(fā)送給中心監(jiān)控計算機；G.當中心監(jiān)控計算機收到中心基站的信息后，對信息的正確性進行核對。核對成功，則通過中心監(jiān)控計算機與中心基站之間的有線下行鏈路發(fā)送確認信息給中心基站；中心基站收到確認信息，則通過中心基站與信息轉發(fā)基站之間的無線下行鏈路發(fā)送確認信息給信息轉發(fā)基站。信息轉發(fā)基站收到確認信息，則通過信息轉發(fā)基站與用戶終端之間的無線下行鏈路發(fā)送確認信息給用戶終端。用戶終端收到確認信息，告知使用者定位成功；H.與此同時，中心監(jiān)控計算機接收的信息包含用戶終端的ID號和Z坐標信息，至少三個信息轉發(fā)基站各自的ID號以及這三個信息轉發(fā)基站各自存儲的信號的強度信息。通過辨別用戶終端的ID號可以判斷哪個用戶終端發(fā)出的定位申請，通過用戶終端發(fā)送并經(jīng)過信息轉發(fā)基站、中心基站轉發(fā)的Z坐標信息，直接得出用戶終端所處的Z方向坐標；通過至少三個的信息轉發(fā)基站各自的ID號以及這三個信息轉發(fā)基站各自存儲的信號的強度信息，可以通過算法計算出用戶終端X、Y方向的坐標；所述的廣播基站與用戶終端之間的無線鏈路是單向下行鏈路。
所述的用戶終端的ID號、信息轉發(fā)基站的ID號在本系統(tǒng)中是唯一的。用戶終端的ID號與信息轉發(fā)基站的ID號分別屬于兩種不同的幀格式。
所述的重新定位機制的定位時間間隔通過設置定時器來控制，時間一到重新發(fā)送定位請求，還要設置一個計數(shù)器記錄重新發(fā)送定位請求的次數(shù)，如果超過一定閾值，則停止定位請求，作為錯誤事件報告使用者。
所述的算法是通過測量信號的強度參數(shù)，判斷用戶終端與信息轉發(fā)基站之間的距離。用戶終端就在以該信息轉發(fā)基站為圓心，以此距離為半徑的圓內(nèi)。至少三個信息轉發(fā)基站收到用戶終端的信息，則用戶終端就處于這三個圓的公共交集范圍之內(nèi)，利用該算法可以實現(xiàn)對移動目標的無線二維(X、Y方向)定位。
所述的X、Y、Z方向坐標是根據(jù)繪制的應用場所地圖表示出的位置信息。
采用被動模式時，由中心監(jiān)控計算機采用輪詢方式通過中心基站和信息轉發(fā)基站訪問指定的用戶終端，用戶終端則執(zhí)行相當于按了按鈕的操作，從而執(zhí)行主動模式的過程。
根據(jù)本發(fā)明的無線三維定位方法而設計的無線三維定位系統(tǒng)，包括廣播基站用來負責存儲、廣播Z坐標信息；用戶終端用來負責存儲用戶終端的ID號；發(fā)送定位申請信息；接收Z坐標信息、定位成功信息、廣播輪詢信息；信息轉發(fā)基站用來負責存儲信息轉發(fā)基站的ID號；轉發(fā)定位信息、定位成功信息、廣播輪詢信息；中心基站用來負責將無線鏈路轉換為有線鏈路；轉發(fā)定位信息、定位成功信息、廣播輪詢信息；中心監(jiān)控計算機用來負責處理定位信息；計算用戶終端的X、Y、Z方向的坐標信息；發(fā)送定位成功信息、廣播輪詢信息；其中，以上各部分的信號關系為定位時，中心監(jiān)控計算機從中心基站接收定位信息，中心基站從至少三個信息轉發(fā)基站接收定位信息，至少三個信息轉發(fā)基站從用戶終端接收定位申請信息，用戶終端從廣播基站接收Z坐標信息；定位成功后，用戶終端從信息轉發(fā)基站接收定位成功信息，信息轉發(fā)基站從中心基站接收定位成功信息，中心基站從中心監(jiān)控計算機接收定位成功信息。
所述的廣播基站由第一控制器模塊61、第一無線射頻模塊71、第一外部存儲模塊81、第一天線151組成，其中，第一控制器模塊61負責與第一無線射頻模塊71進行通信；負責控制對第一外部存儲模塊81進行讀寫操作；第一無線射頻模塊71負責通過無線鏈路發(fā)送、接收信息；第一外部存儲模塊81負責存儲Z坐標信息；第一控制器模塊61通過數(shù)據(jù)線從第一外部存儲模塊81取得Z坐標信息；再通過數(shù)據(jù)線傳輸給第一無線射頻模塊71，由第一天線151輸出。
所述的用戶終端由第二控制器模塊62、第二無線射頻模塊72、第二外部存儲模塊82、外部定時器模塊9、功率放大電路模塊10、蜂鳴器驅動模塊11、按鍵12，蜂鳴器13，第二天線152組成，其中，第二控制器模塊62負責與第二無線射頻模塊72進行通信；負責控制對第二外部存儲模塊82進行讀寫操作；第二無線射頻模塊72負責通過無線鏈路發(fā)送、接收信息；第二外部存儲模塊82負責存儲用戶終端的ID號；外部定時器模塊9負責定時喚醒第二控制器模塊62；功率放大電路模塊10負責對信號進行功率放大；蜂鳴器驅動模塊11負責驅動蜂鳴器13；第二控制器模塊62通過數(shù)據(jù)線從第二外部存儲模塊82取得用戶終端的ID號，再通過數(shù)據(jù)線傳輸給第二無線射頻模塊72，后經(jīng)過功率放大電路模塊10放大，由天線152輸出。外部定時器模塊9通過數(shù)據(jù)線，傳輸定時喚醒信號給第二控制器模塊62；第二控制器模塊62通過數(shù)據(jù)線，傳輸驅動信號給蜂鳴器驅動模塊11。
所述的信息轉發(fā)基站由第三控制器模塊63、第三無線射頻模塊73、第三外部存儲模塊83、模數(shù)轉換模塊14、第三天線153組成，其中，第三控制器模塊63負責與第三無線射頻模塊73進行通信；負責控制對第三外部存儲模塊83進行讀寫操作；負責控制模數(shù)轉換模塊14；第三無線射頻模塊73負責通過無線鏈路發(fā)送、接收信息；負責測量接收信號的強度；第三外部存儲模塊83負責存儲信息轉發(fā)基站的ID號、信號的強度信息；模數(shù)轉換模塊14負責進行模擬信號到數(shù)字信號的轉換；第三控制器模塊63通過數(shù)據(jù)線從第三外部存儲模塊83取得信息轉發(fā)基站的ID號；再通過數(shù)據(jù)線傳輸給第三無線射頻模塊73，由第三天線153輸出。第三無線射頻模塊73接收來自用戶終端的信息，并將該信號的強度信息傳輸給模數(shù)轉換模塊14，經(jīng)模數(shù)轉換后，由第三控制器模塊63通過數(shù)據(jù)線將該信號的強度信息存儲到第三外部存儲模塊83。
所述的中心基站由第四控制器模塊64、第四無線射頻模塊74、第四天線154、計算機接口模塊16，串口17組成，其中，第四無線射頻模塊74負責通過無線鏈路發(fā)送、接收信息；第四控制器模塊64負責與第四無線射頻模塊74進行通信；負責與計算機接口模塊16進行通信；計算機接口模塊16負責通過串口17與中心監(jiān)控計算機通信；第四控制器模塊64將第四無線射頻模塊74從第四天線154接收到信息，通過數(shù)據(jù)線傳輸給計算機接口模塊16，后經(jīng)串口17傳輸?shù)街行谋O(jiān)控計算機。
本發(fā)明是利用廣播機制的一種無線三維定位方法及系統(tǒng)，填補了目前地面無線三維定位技術的空白，實現(xiàn)了獨立網(wǎng)絡支持下的、地面無線三維定位系統(tǒng)，可應用于大型、中型、小型等各類系統(tǒng)中，同時還具有設備體積小、安裝及操作便捷等特點。


圖1、無線三維定位系統(tǒng)一樓層中的整體結構示意圖，其中1、中心監(jiān)控計算機，2、中心基站，31、第一信息轉發(fā)基站，32、第二信息轉發(fā)基站，33、第三信息轉發(fā)基站，41、第一廣播基站，42、第二廣播基站，51、第一用戶終端；圖2、無線三維定位系統(tǒng)的廣播基站結構示意圖，其中61、第一控制器模塊，71、第一無線射頻模塊，81、第一外部存儲模塊，151、第一天線；圖3、無線三維定位系統(tǒng)的用戶終端結構示意圖，其中62、第二控制器模塊，72、第二無線射頻模塊，82、第二外部存儲模塊，9、外部定時器模塊，10、功率放大電路模塊，11、蜂鳴器驅動模塊，12、按鍵，13、蜂鳴器，152、第二天線；圖4、無線三維定位系統(tǒng)的信息轉發(fā)基站結構示意圖，其中63、第三控制器模塊，73、第三無線射頻模塊，83、第三外部存儲模塊，14、模數(shù)轉換模塊，153、第三天線；圖5、無線三維定位系統(tǒng)的中心基站結構示意圖，其中64、第四控制器模塊，74、第四無線射頻模塊，154、第四天線，16、計算機接口模塊，17、串口；
具體實施例方式下面結合說明書附圖來說明本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的實施方式。
如圖1所示，是在一幢公寓樓的第一樓層中使用本發(fā)明的整體結構示意圖，該第一樓層有兩個入口，分別在兩個入口安置了帶有相同Z坐標信息的兩個廣播基站。本實施例包括中心監(jiān)控計算機1和中心基站2，通過有線鏈路實現(xiàn)控制信息、數(shù)據(jù)信息傳輸；第一信息轉發(fā)基站31、第二信息轉發(fā)基站32、第三信息轉發(fā)基站33，通過無線鏈路實現(xiàn)與用戶終端、中心基站的數(shù)據(jù)信息傳輸；第一廣播基站41、第二廣播基站42為該樓層兩個入口處的廣播基站，通過無線鏈路實現(xiàn)與用戶終端的數(shù)據(jù)信息傳輸；用戶終端51為處于該樓層的一個用戶終端，通過無線鏈路實現(xiàn)與信息轉發(fā)基站、廣播基站的數(shù)據(jù)信息傳輸。
無線三維定位系統(tǒng)的廣播基站由第一控制器模塊61，第一無線射頻模塊71，第一外部存儲模塊81，第一天線151組成，第一控制器模塊61通過數(shù)據(jù)線從第一外部存儲模塊81取得Z坐標信息；再通過數(shù)據(jù)線傳輸給第一無線射頻模塊71，由第一天線151輸出，如圖2所示。
無線三維定位系統(tǒng)的用戶終端由第二控制器模塊62，第二無線射頻模塊72，第二外部存儲模塊82，外部定時器模塊9，功率放大電路模塊10，蜂鳴器驅動模塊11，按鍵12，蜂鳴器13，第二天線152組成。第二控制器模塊62通過數(shù)據(jù)線從第二外部存儲模塊82取得用戶終端的ID號，再通過數(shù)據(jù)線傳輸給第二無線射頻模塊72，后經(jīng)過功率放大電路模塊10放大，由天線152輸出；外部定時器模塊9通過數(shù)據(jù)線，傳輸定時喚醒信號給第二控制器模塊62；第二控制器模塊62通過數(shù)據(jù)線，傳輸驅動信號給蜂鳴器驅動模塊11，如圖3所示。
無線三維定位系統(tǒng)的信息轉發(fā)基站由第三控制器模塊63，第三無線射頻模塊73，第三外部存儲模塊83，模數(shù)轉換模塊14，第三天線153組成。
第三控制器模塊63通過數(shù)據(jù)線從第三外部存儲模塊83取得信息轉發(fā)基站的ID號；再通過數(shù)據(jù)線傳輸給第三無線射頻模塊73，由第三天線153輸出；第三無線射頻模塊73接收來自用戶終端的信息，并將該信號的強度信息傳輸給模數(shù)轉換模塊14，經(jīng)模數(shù)轉換后，由第三控制器模塊63通過數(shù)據(jù)線將該信號的強度信息存儲到第三外部存儲模塊83，如圖4所示。
無線三維定位系統(tǒng)的中心基站由第四控制器模塊64，第四無線射頻模塊74，計算機接口模塊16，串口17，第四天線154組成。
第四控制器模塊64將第四無線射頻模塊74從第四天線154接收到信息，通過數(shù)據(jù)線傳輸給計算機接口模塊16，后經(jīng)串口17傳輸?shù)街行谋O(jiān)控計算機，如圖5所示。
本系統(tǒng)可以采用主動工作模式，即由使用者提出定位申請；也可以采用被動工作模式，即由中心監(jiān)控計算機采用輪詢方式通過中心基站和信息轉發(fā)基站訪問指定的用戶終端，用戶終端則執(zhí)行相當于按了按鈕的操作，從而執(zhí)行主動模式的過程。
當使用者提出定位要求時，即以主動模式為例，采用如下步驟A.當使用者攜帶用戶終端51通過第一入口時，通過與第一廣播基站41之間的無線鏈路，獲取、儲存Z坐標信息；當用戶終端51通過第二入口時，通過與第二廣播基站42之間的無線鏈路，獲取、儲存Z坐標信息；當使用者從此樓層進入另一樓層時，將刷新Z坐標信息，并獲取、儲存新的Z坐標信息。
B.使用者申請定位，用戶終端51將已儲存的Z坐標信息以及本用戶終端的ID號，通過用戶終端與信息轉發(fā)基站之間的無線上行鏈路，發(fā)送給周圍的第一信息轉發(fā)基站31、第二信息轉發(fā)基站32、第三信息轉發(fā)基站33，并等待接收確認信息。如果定位成功，告知使用者；如果定位失敗，則采用重新定位機制；C.當以上所述的三個信息轉發(fā)基站收到用戶終端51的信息后，先測量該信號的強度，將測量結果進行模數(shù)轉換，并存儲；再加上三個信息轉發(fā)基站各自的ID號和存儲的信號的強度信息，通過信息轉發(fā)基站與中心基站之間的無線上行鏈路，發(fā)送給中心基站2；D.隨后，中心基站2收到了三個信息轉發(fā)基站的信息，將信息經(jīng)過解碼處理，通過中心基站與中心監(jiān)控計算機之間的有線上行鏈路，發(fā)送給中心監(jiān)控計算機1；
E.當中心監(jiān)控計算機1收到中心基站2的信息后，對信息的正確性進行核對。核對成功，則通過中心監(jiān)控計算機與中心基站之間的有線下行鏈路發(fā)送確認信息給中心基站2；中心基站2收到確認信息，則通過中心基站與信息轉發(fā)基站之間的無線下行鏈路發(fā)送確認個信息給三信息轉發(fā)基站。信息轉發(fā)基站收到確認信息，則通過信息轉發(fā)基站與用戶終端之間的無線下行鏈路發(fā)送確認信息給用戶終端51。用戶終端51收到確認信息，告知使用者定位成功；F.與此同時，中心監(jiān)控計算機1接收到的信息包含用戶終端51的ID號和Z坐標信息、三個信息轉發(fā)基站的ID號以及這三個信息轉發(fā)基站存儲的信號的強度信息。通過辨別用戶終端的ID號可以判斷哪個用戶終端發(fā)出的定位申請，通過至少三個信息轉發(fā)基站各自的ID號以及這三個信息轉發(fā)基站各自存儲的信號的強度信息，可以通過算法計算出用戶終端的X、Y方向的坐標；通過用戶終端發(fā)送并經(jīng)過信息轉發(fā)基站、中心基站轉發(fā)的Z坐標信息，直接得出用戶終端的Z方向的坐標；G.利用計算出的X、Y、Z坐標信息，與根據(jù)應用場所的實際情況繪制的地圖相對應，定位用戶終端。
本發(fā)明使用Z方向上的廣播信息，由于Z方向信息是唯一確定的，再加上現(xiàn)有地面無線二維定位的方法，在本實施例中是通過測量信號強度參數(shù)的方法進行定位計算，就可以對移動的用戶終端實現(xiàn)地面的無線三維定位。填補了現(xiàn)有地面無線三維定位的技術空白。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的技術范圍以內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種無線三維定位方法，其特征在于是一種利用廣播信息作為Z方向坐標的標示，與地面無線二維定位方法相結合，實現(xiàn)地面無線三維定位的方法；由使用者攜帶用戶終端，在應用無線三維定位的場所的各個入口位置安裝帶有與其所在分層的Z坐標相對應的Z坐標信息的廣播基站；其中，Z坐標方向定位的具體步驟如下a.用戶終端間斷性地處于接收Z坐標信息的狀態(tài)；b.當使用者攜帶用戶終端從某Z分層的某一入口經(jīng)過時，用戶終端就會通過用戶終端與廣播基站之間的無線鏈路，收到來自該Z分層的廣播基站的Z坐標信息，用戶終端將儲存該信息；c.當使用者攜帶用戶終端從某Z分層進入另一個Z分層的某一入口時，用戶終端將會刷新已存儲的Z坐標信息；d.由信息轉發(fā)基站獲得用戶終端的ID號和Z坐標信息；e.中心基站通過信息轉發(fā)基站獲得用戶終端的ID號和Z坐標信息；f.中心監(jiān)控計算機從中心基站獲得用戶終端的ID號和Z坐標信息，通過辨別用戶終端的ID號判斷哪個用戶終端發(fā)出的定位請求，直接得出用戶終端所處的Z方向坐標。
2.根據(jù)權利要求1所述的無線三維定位方法，其特征在于所述的地面無線二維定位方法是利用至少三個信息轉發(fā)基站，將用戶終端發(fā)送的信息發(fā)送給中心監(jiān)控計算機，從而由信息轉發(fā)基站的ID號以及由信息轉發(fā)基站測量、轉換并存儲的，來自用戶終端信息的信號強度來確定用戶終端的X、Y坐標的方法；具體步驟如下1)、在所述的進行Z坐標定位的步驟d中獲得用戶終端的ID號信息的信息轉發(fā)基站至少為三個；信息轉發(fā)基站收到用戶終端的信息后，先測量該信號的強度，將測量結果進行模數(shù)轉換，并存儲；2)、在所述的步驟e中，在中心基站通過信息轉發(fā)基站獲得用戶終端的Z坐標信息和用戶終端的ID號的同時，獲得信息轉發(fā)基站的ID號和信息轉發(fā)基站存儲的信號的強度信息；并將以上信息進行解碼處理；3)、在所述的步驟f中，中心監(jiān)控計算機還從中心基站獲得至少三個信息轉發(fā)基站的ID號和三個信息轉發(fā)基站存儲的信號的強度信息；4)、中心監(jiān)控計算機通過至少三個信息轉發(fā)基站的ID號和三個信息轉發(fā)基站存儲的信號的強度信息，通過算法計算出，用戶終端的X、Y方向的坐標。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種無線三維定位方法，其特征在于定位方法為主動模式信息轉發(fā)基站獲得用戶終端的坐標信息是通過使用者申請定位，按下用戶終端上的按鈕，將用戶終端的ID號和Z坐標信息，通過用戶終端與信息轉發(fā)基站之間的無線上行鏈路，發(fā)送給信息轉發(fā)基站；信息轉發(fā)基站收到用戶終端的信息后，加上信息轉發(fā)基站各自的ID號和三個信息轉發(fā)基站各自存儲的信號的強度信息，通過信息轉發(fā)基站與中心基站之間的無線上行鏈路，發(fā)送給中心基站；中心基站收到信息轉發(fā)基站的信息后，將信息經(jīng)過解碼處理，通過中心基站與中心監(jiān)控計算機的有線上行鏈路，發(fā)送給中心監(jiān)控計算機。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種無線三維定位方法，其特征在于定位方法為被動模式由中心監(jiān)控計算機采用輪詢方式通過中心基站和信息轉發(fā)基站訪問指定的用戶終端，用戶終端則執(zhí)行相當于按了按鈕的操作，從而執(zhí)行主動模式的過程。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種無線三維定位方法，其特征在于在所述的步驟1)中如果定位成功，報告使用者；如果定位失敗則采用重新定位機制；所述的重新定位機制的定位時間間隔通過設置定時器來控制，時間一到重新發(fā)送定位請求；還要設置一個計數(shù)器記錄重新發(fā)送定位請求的次數(shù)，如果超過一定閾值，則停止定位請求，作為錯誤事件報告使用者。
6.根據(jù)權利要求3所述的一種無線三維定位方法，其特征在于當中心監(jiān)控計算機收到由中心基站發(fā)送的信息后，對信息的正確性進行核對；核對成功，則通過中心監(jiān)控計算機與中心基站之間的有線下行鏈路發(fā)送確認信息給中心基站；中心基站收到確認信息，則通過中心基站與信息轉發(fā)基站之間的無線下行鏈路發(fā)送確認信息給信息轉發(fā)基站；信息轉發(fā)基站收到確認信息，則通過信息轉發(fā)基站與用戶終端之間的無線下行鏈路發(fā)送確認信息給用戶終端；用戶終端收到確認信息，告知使用者定位成功。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種無線三維定位方法，其特征在于所述的用戶終端的ID號、信息轉發(fā)基站的ID在本系統(tǒng)中是唯一的，用戶終端的ID號與信息轉發(fā)基站的ID號分別屬于兩種不同的幀格式。
8.根據(jù)權利要求2所述的一種無線三維定位方法，其特征在于所述的算法是通過測量信號的強度參數(shù)，判斷用戶終端與信息轉發(fā)基站之間的距離。
9.一種基于權利要求1所述的無線三維定位方法而設計的無線三維定位系統(tǒng)，其特征在于，包括廣播基站用來負責存儲、廣播Z坐標信息；用戶終端用來負責存儲用戶終端的ID號；發(fā)送定位申請信息；接收Z坐標信息、定位成功信息、廣播輪詢信息；信息轉發(fā)基站用來負責存儲信息轉發(fā)基站的ID號；轉發(fā)定位信息、定位成功信息、廣播輪詢信息；中心基站用來負責將無線鏈路轉換為有線鏈路；轉發(fā)定位信息、定位成功信息、廣播輪詢信息；中心監(jiān)控計算機用來負責處理定位信息；計算用戶終端的X、Y、Z方向的坐標信息；發(fā)送定位成功信息、廣播輪詢信息；其中，定位時，中心監(jiān)控計算機從中心基站接收定位信息，中心基站從至少三個信息轉發(fā)基站接收定位信息，至少三個信息轉發(fā)基站從用戶終端接收定位申請信息，用戶終端從廣播基站接收Z坐標信息；定位成功后，用戶終端從信息轉發(fā)基站接收定位成功信息，信息轉發(fā)基站從中心基站接收定位成功信息，中心基站從中心監(jiān)控計算機接收定位成功信息。
10.根據(jù)權利要求9所述的無線三維定位系統(tǒng)，其特征在于所述的廣播基站由第一控制器模塊(61)、第一無線射頻模塊(71)、第一外部存儲模塊(81)、第一天線(151)組成，其中，第一控制器模塊(61)負責與第一無線射頻模塊(71)進行通信；負責控制對第一外部存儲模塊(81)進行讀寫操作；第一無線射頻模塊(71)負責通過無線鏈路發(fā)送、接收信息；第一外部存儲模塊(81)負責存儲Z坐標信息；第一控制器模塊(61)通過數(shù)據(jù)線從第一外部存儲模塊(81)取得Z坐標信息；再通過數(shù)據(jù)線傳輸給第一無線射頻模塊(71)，由第一天線(151)輸出；所述的用戶終端由第二控制器模塊(62)、第二無線射頻模塊(72)、第二外部存儲模塊(82)、外部定時器模塊(9)、功率放大電路模塊(10)、蜂鳴器驅動模塊(11)、按鍵(12)，蜂鳴器(13)，第二天線(152)組成，其中，第二控制器模塊(62)負責與第二無線射頻模塊(72)進行通信；負責控制對第二外部存儲模塊(82)進行讀寫操作；第二無線射頻模塊(72)負責通過無線鏈路發(fā)送、接收信息；第二外部存儲模塊(82)負責存儲用戶終端的ID號；外部定時器模塊(9)負責定時喚醒第二控制器模塊(62)；功率放大電路模塊(10)負責對信號進行功率放大；蜂鳴器驅動模塊(11)負責驅動蜂鳴器(13)；第二控制器模塊(62)通過數(shù)據(jù)線從第二外部存儲模塊(82)取得用戶終端的ID號，再通過數(shù)據(jù)線傳輸給第二無線射頻模塊(72)，后經(jīng)過功率放大電路模塊(10)放大，由天線(152)輸出；外部定時器模塊(9)通過數(shù)據(jù)線，傳輸定時喚醒信號給第二控制器模塊(62)；第二控制器模塊(62)通過數(shù)據(jù)線，傳輸驅動信號給蜂鳴器驅動模塊(11)；所述的信息轉發(fā)基站由第三控制器模塊(63)、第三無線射頻模塊(73)、第三外部存儲模塊(83)、模數(shù)轉換模塊(14)、第三天線(153)組成，其中，第三控制器模塊(63)負責與第三無線射頻模塊(73)進行通信；負責控制對第三外部存儲模塊(83)進行讀寫操作；負責控制模數(shù)轉換模塊(14)；第三無線射頻模塊(73)負責通過無線鏈路發(fā)送、接收信息；負責測量接收信號的強度；第三外部存儲模塊(83)負責存儲信息轉發(fā)基站的ID號、信號的強度信息；模數(shù)轉換模塊(14)負責進行模擬信號到數(shù)字信號的轉換；第三控制器模塊(63)通過數(shù)據(jù)線從第三外部存儲模塊(83)取得信息轉發(fā)基站的ID號；再通過數(shù)據(jù)線傳輸給第三無線射頻模塊(73)，由第三天線(153)輸出；第三無線射頻模塊(73)接收來自用戶終端的信息，并將該信號的強度信息傳輸給模數(shù)轉換模塊(14)，經(jīng)模數(shù)轉換后，由第三控制器模塊(63)通過數(shù)據(jù)線將該信號的強度信息存儲到第三外部存儲模塊(83)；所述的中心基站由第四控制器模塊(64)、第四無線射頻模塊(74)、第四天線(154)、計算機接口模塊(16)，串口(17)組成，其中，第四無線射頻模塊(74)負責通過無線鏈路發(fā)送、接收信息；第四控制器模塊(64)負責與第四無線射頻模塊(74)進行通信；負責與計算機接口模塊(16)進行通信；計算機接口模塊(16)負責通過串口(17)與中心監(jiān)控計算機通信；第四控制器模塊(64)將第四無線射頻模塊(74)從第四天線(154)接收到信息，通過數(shù)據(jù)線傳輸給計算機接口模塊(16)，后經(jīng)串口(17)傳輸?shù)街行谋O(jiān)控計算機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線三維定位方法及系統(tǒng)，屬于數(shù)據(jù)傳輸與通信技術設備領域。使用者攜帶用戶終端，在應用場所各個入口位置安裝帶有與其所在分層的Z坐標相應的Z坐標信息的廣播基站，來獲得Z坐標信息。利用至少三個信息轉發(fā)基站，將用戶終端發(fā)送的信息發(fā)送給中心監(jiān)控計算機，從而由信息轉發(fā)基站的ID號以及由其接收的來自用戶終端的信號的強度信息來確定用戶終端的X、Y坐標。本發(fā)明由中心監(jiān)控計算機從中心基站接收定位信息；中心基站從至少三個信息轉發(fā)基站接收定位信息；信息轉發(fā)基站從用戶終端接收定位申請信息；用戶終端從廣播基站接收Z坐標信息；本發(fā)明實現(xiàn)了獨立網(wǎng)絡支持下的、地面無線三維定位系統(tǒng)，可應用于大、中、小型等各類系統(tǒng)。
文檔編號G01S11/00GK1834683SQ20061007864
公開日2006年9月20日 申請日期2006年4月29日 優(yōu)先權日2006年4月29日
發(fā)明者賈寶敦, 王敏, 趙斐, 馬劍哲, 王建茹, 司農(nóng), 羅秋哲, 崔振 申請人:北京工業(yè)大學