專利名稱:實(shí)時定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種定位系統(tǒng),尤其涉及一種實(shí)時定位系統(tǒng),屬于通訊技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
實(shí)時定位系統(tǒng)(Real Time Location System,RTLS),是指通過無線通信技術(shù),在 一個指定的空間(辦公樓、場地、城區(qū)、全球)內(nèi),實(shí)時、或者接近于實(shí)時的對目標(biāo)定位的系 統(tǒng)。目標(biāo)的位置信息是通過測量無線電波的物理特性得到。當(dāng)前隨著通信技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展,各種基于實(shí)時定位的服務(wù)(location-based service)正在迅速增長,其應(yīng)用領(lǐng)域 已遍及醫(yī)療、制造、物流、安防、礦山和零售業(yè)等。進(jìn)一步來看,實(shí)時定位系統(tǒng)主要分為兩大類,即基于衛(wèi)星的廣域定位系統(tǒng)(如全 球定位系統(tǒng)GPS)和基于各種地面無線通信網(wǎng)絡(luò)的局域定位系統(tǒng)。其中,基于無線局域網(wǎng)技 術(shù)的實(shí)時定位系統(tǒng)在近年來得到了迅速發(fā)展。此類系統(tǒng)主要由定位標(biāo)簽和無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn) (Access Point, AP)組成。定位標(biāo)簽安裝在需要跟蹤的移動人員或物體上,AP安裝在固定 位置。系統(tǒng)通過測量標(biāo)簽和AP間通信信號的強(qiáng)度或到達(dá)時間得到有關(guān)定位的數(shù)據(jù),并由 此計(jì)算標(biāo)簽的位置。其主要優(yōu)勢在于適用于衛(wèi)星信號無法到達(dá)的環(huán)境(室內(nèi)、隧道、井下 等),例如在醫(yī)院中跟蹤監(jiān)測病人和醫(yī)護(hù)人員,在工廠中跟蹤設(shè)備和工人,在煤礦中跟蹤礦 工和車輛等。然而現(xiàn)有的無線局域網(wǎng)實(shí)時定位系統(tǒng)也存在著一些問題,其中最為突出的是定位 精度受到通信帶寬和信號衰落的限制,難以達(dá)到5至10米以下。常見的解決方法是通過加 大AP密度提高精度,但相應(yīng)的電源布線,網(wǎng)絡(luò)布線工作和增加的AP數(shù)量不但大大增加了系 統(tǒng)的成本,而且也使系統(tǒng)的應(yīng)用場合受到了限制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題,提供一種實(shí)時定位系 統(tǒng)。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)實(shí)時定位系統(tǒng),其中包括定位標(biāo)簽、定位標(biāo)識、無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)、管理服務(wù)器,定 位標(biāo)簽安裝于需要定位跟蹤的物體或人員上,定位標(biāo)識安裝在固定參照點(diǎn)上,定位標(biāo)識、定 位標(biāo)簽和無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間采用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信測量,無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)與管理服務(wù)器 通過互聯(lián)網(wǎng)連接,管理服務(wù)器根據(jù)接收到的信息計(jì)算定位標(biāo)簽的位置。上述的實(shí)時定位系統(tǒng),其中所述的定位標(biāo)識、定位標(biāo)簽和無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間通 過IEEE 802. 11系列無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議進(jìn)行無線通信。進(jìn)一步地,上述的實(shí)時定位系統(tǒng),其中所述的通信測量為兩級信號強(qiáng)度測量,即 定位標(biāo)簽對接收到的定位標(biāo)識信號強(qiáng)度的測量,同時定位標(biāo)簽和無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)對接收對 方信號強(qiáng)度的測量。更進(jìn)一步地,上述的實(shí)時定位系統(tǒng),其中所述的定位標(biāo)識定期發(fā)送包含唯一標(biāo)識
3代碼和發(fā)射周期的信息幀。更進(jìn)一步地,上述的實(shí)時定位系統(tǒng),其中所述的定位標(biāo)識上設(shè)有方向性天線。更進(jìn)一步地,上述的實(shí)時定位系統(tǒng),其中所述的定位標(biāo)簽根據(jù)接收信息的歷史對 定位標(biāo)識的發(fā)射時間進(jìn)行預(yù)測,確定未來的開機(jī)時間更進(jìn)一步地,上述的實(shí)時定位系統(tǒng),其中所述的定位標(biāo)識、定位標(biāo)簽上均設(shè)有紅 外接收裝置。再進(jìn)一步地,上述的實(shí)時定位系統(tǒng),其中所述的管理服務(wù)器通過定位標(biāo)簽所接收 的定位標(biāo)識信號強(qiáng)度、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)信號強(qiáng)度,及無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)所接收的定位標(biāo) 簽信號強(qiáng)度以三角定位的方式解算定位標(biāo)簽的位置。本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在通過定位標(biāo)識的 合理使用,在不大幅增加系統(tǒng)成本的前提下,大大提高了定位精度。并且,由于定位標(biāo)識只 需實(shí)現(xiàn)簡單的定期發(fā)送功能,其功率消耗和成本相對于AP均大大降低。在多數(shù)情況下,定 位標(biāo)識可使用電池或太陽能供電,從而無需進(jìn)行電源和網(wǎng)絡(luò)布線。因此,值得在本領(lǐng)域中推廣。
本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn),將通過下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)行圖示和 解釋。這些實(shí)施例僅是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的典型范例,凡采取等同替換或者等效變換而 形成的技術(shù)方案,均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。這些附圖當(dāng)中,圖1是本發(fā)明的整體實(shí)施示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義如下1人員2 第一定位標(biāo)簽3車輛4 第二定位標(biāo)簽5貨物6 第三定位標(biāo)簽7倉庫8 第一定位標(biāo)識9第一接入點(diǎn)10 第二接入點(diǎn)11第二定位標(biāo)識 12 第三接入點(diǎn)13第四接入點(diǎn)14 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)15管理服務(wù)器
具體實(shí)施例方式實(shí)時定位系統(tǒng),其特別之處在于包括定位標(biāo)簽、定位標(biāo)識、無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)、管理 服務(wù)器,定位標(biāo)簽安裝于需要定位跟蹤的物體或人員上,定位標(biāo)識安裝在固定參照點(diǎn)上,定 位標(biāo)識、定位標(biāo)簽和無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間采用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信測量,無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)與 管理服務(wù)器通過互聯(lián)網(wǎng)連接,管理服務(wù)器根據(jù)接收到的信息計(jì)算定位標(biāo)簽的位置。一般原 則上,無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)的分布位置要求能夠?qū)φ麄€定位區(qū)域進(jìn)行有效的信號覆蓋,亦即 定位標(biāo)簽在區(qū)域內(nèi)任何位置可至少和一個無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)進(jìn)行雙向通信。定位標(biāo)識則安 裝在需要小范圍精確定位的位置附近,其覆蓋范圍可由改變發(fā)射信號的功率和天線指向加 以調(diào)整。定位標(biāo)簽則佩戴于需要跟蹤的人員身上或安裝于需要跟蹤的物體上。
結(jié)合本發(fā)明一較佳的實(shí)施方式來看,定位標(biāo)識、定位標(biāo)簽和無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間 通過IEEE 802. 11系列無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議進(jìn)行無線通信。定位標(biāo)簽可接收定位標(biāo)識和無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)的信號并測量其信號強(qiáng)度,并可通 過無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)將此信息發(fā)送至管理服務(wù)器雙向通信。同時,無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)也可 對接收到的定位標(biāo)簽信號的強(qiáng)度進(jìn)行測量,并將信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至管理服務(wù)器,供管理服務(wù) 器通過軟件進(jìn)行定位計(jì)算,獲取人員和物體的定位。進(jìn)一步來看,管理服務(wù)器由在電腦上運(yùn)行的管理軟件實(shí)現(xiàn),所述的軟件進(jìn)行定位 計(jì)算為,根據(jù)定位標(biāo)簽所接收的定位標(biāo)識信號強(qiáng)度、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)信號強(qiáng)度,及無線局 域網(wǎng)接入點(diǎn)所接收的定位標(biāo)簽信號強(qiáng)度以三角定位的方式解算定位標(biāo)簽的位置。當(dāng)然,考 慮到實(shí)施期間的定位輔助功能,管理服務(wù)器通過軟件亦可以根據(jù)標(biāo)簽的報(bào)告數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)測 標(biāo)簽狀態(tài),計(jì)算標(biāo)簽位置并顯示于電子地圖上,處理標(biāo)簽發(fā)送的告警和其他監(jiān)測信息。同時,就實(shí)際使用來看定位標(biāo)簽的電池壽命受到掃描時間的很大影響。為延長電 池壽命,定位標(biāo)簽本身平時處于休眠狀態(tài),定期喚醒并進(jìn)行信號掃描。并且,由于定位標(biāo)簽 是可以移動的,在不同時間,同一個定位標(biāo)簽可能處于不同定位標(biāo)識的覆蓋范圍中,而不同 定位標(biāo)識的發(fā)射時間之間并無一定的關(guān)系,這就為確定定位標(biāo)簽的喚醒和掃描時間帶來了 問題。但是,本發(fā)明的實(shí)施卻無此顧慮。具體來說,在實(shí)施的時候,定位標(biāo)識在發(fā)送信息幀嵌入其發(fā)射周期和身份標(biāo)識碼。 定位標(biāo)簽可處于兩種不同的狀態(tài),即搜索狀態(tài)和鎖定狀態(tài)。標(biāo)簽的初始狀態(tài)為搜索狀態(tài),在 此狀態(tài)下,標(biāo)簽采用較長的掃描時間以搜索附近的定位標(biāo)識信號,一旦捕捉到定位標(biāo)識信 號,標(biāo)簽即轉(zhuǎn)入鎖定狀態(tài)。在此狀態(tài)下,標(biāo)簽根據(jù)所接收的定位標(biāo)識發(fā)送周期信息預(yù)測下次 標(biāo)識發(fā)射的時間,并只在該時間打開接收機(jī)。如無法在所預(yù)測時間收到定位標(biāo)識發(fā)射的信 號,標(biāo)簽即轉(zhuǎn)回搜索狀態(tài)。結(jié)合本發(fā)明一較佳的實(shí)施例來看,的定位標(biāo)簽根據(jù)接收信息的歷 史對定位標(biāo)識的發(fā)射時間進(jìn)行預(yù)測,確定未來的開機(jī)時間。再者,為了便于定位標(biāo)識的信號采集,定位標(biāo)識上設(shè)有方向性天線,可通過改變發(fā) 射功率放大器的增益調(diào)節(jié)發(fā)射信號的強(qiáng)度。同時,為了增加定位的精確程度,所述的定位標(biāo) 識、定位標(biāo)簽還可以額外加裝有紅外接收裝置。結(jié)合圖1來具體說明,圖1中顯示了三個需要監(jiān)測的對象,即人員1、車輛3和貨物 5。第一定位標(biāo)簽2、第二定位標(biāo)簽4和第三定位標(biāo)簽6分別固定于上述對象上。整個實(shí)時 定位系統(tǒng)安裝有四個無線局域網(wǎng)接入點(diǎn),分別為第一接入點(diǎn)9、第二接入點(diǎn)10、第三接入點(diǎn) 12和第四接入點(diǎn)13。各個接入點(diǎn)通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)14與管理服務(wù)器13相聯(lián)。同時,系統(tǒng) 還包括發(fā)射802. 11射頻信號的第一定位標(biāo)識8和發(fā)射紅外調(diào)制信號的第二定位標(biāo)識11。其中佩戴第一定位標(biāo)簽2的人員1處于第一定位標(biāo)識8和無線局域網(wǎng)第一接入 點(diǎn)9的覆蓋范圍內(nèi),第一定位標(biāo)簽2鎖定于第一定位標(biāo)識8,管理服務(wù)器15可根據(jù)第一定位 標(biāo)簽2測得的第一定位標(biāo)識8和第一接入點(diǎn)9的射頻信號強(qiáng)度計(jì)算和跟蹤人員1所在的位 置,并實(shí)時顯示于電子地圖上。同時,安裝第二定位標(biāo)簽4的車輛3處于第二定位標(biāo)識11所發(fā)射的紅外光束的覆 蓋范圍內(nèi),第二定位標(biāo)簽4將接收到的標(biāo)識11的身份信息經(jīng)過無線局域網(wǎng)第二接入點(diǎn)10 發(fā)送至管理服務(wù)器15,管理服務(wù)器15可據(jù)此判斷車輛處于某一特定區(qū)域如停車位等。貨物 5處于倉庫7中,而同時處于無線局域網(wǎng)第三接入點(diǎn)12和13的接收范圍內(nèi),其上的定位標(biāo)簽將測量到的第三接入點(diǎn)12和13的信號強(qiáng)度發(fā)送至管理服務(wù)器15,管理服務(wù)器15可由此監(jiān)測貨物5的到達(dá),離開和儲存期間的環(huán)境情況。 通過上述的文字表述并結(jié)合附圖可以看出,采用本發(fā)明后,通過定位標(biāo)識的合理 使用,在不大幅增加系統(tǒng)成本的前提下,大大提高了定位精度。并且,由于定位標(biāo)識只需實(shí) 現(xiàn)簡單的定期發(fā)送功能,其功率消耗和成本相對于AP均大大降低。在多數(shù)情況下,定位標(biāo) 識可使用電池或太陽能供電,從而無需進(jìn)行電源和網(wǎng)絡(luò)布線。因此,值得在本領(lǐng)域中推廣。
權(quán)利要求
實(shí)時定位系統(tǒng),其特征在于包括定位標(biāo)簽、定位標(biāo)識、無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)、管理服務(wù)器,定位標(biāo)簽安裝于需要定位跟蹤的物體或人員上,定位標(biāo)識安裝在固定參照點(diǎn)上,定位標(biāo)識、定位標(biāo)簽和無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間采用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信測量,無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)與管理服務(wù)器通過互聯(lián)網(wǎng)連接,管理服務(wù)器根據(jù)接收到的信息計(jì)算定位標(biāo)簽的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時定位系統(tǒng),其特征在于所述的定位標(biāo)識、定位標(biāo)簽和無 線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間通過IEEE 802. 11系列無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議進(jìn)行無線通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時定位系統(tǒng),其特征在于所述的通信測量為兩級信號強(qiáng) 度測量,即定位標(biāo)簽對接收到的定位標(biāo)識信號強(qiáng)度的測量,同時定位標(biāo)簽和無線網(wǎng)絡(luò)接入 點(diǎn)對接收對方信號強(qiáng)度的測量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時定位系統(tǒng),其特征在于所述的定位標(biāo)識定期發(fā)送包含 唯一標(biāo)識代碼和發(fā)射周期的信息幀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時定位系統(tǒng),其特征在于所述的定位標(biāo)識上設(shè)有方向性 天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時定位系統(tǒng),其特征在于所述的定位標(biāo)簽根據(jù)接收信息 的歷史對定位標(biāo)識的發(fā)射時間進(jìn)行預(yù)測,確定未來的開機(jī)時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時定位系統(tǒng),其特征在于所述的定位標(biāo)識、定位標(biāo)簽上均 設(shè)有紅外接收裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時定位系統(tǒng),其特征在于所述的管理服務(wù)器通過定位標(biāo) 簽所接收的定位標(biāo)識信號強(qiáng)度、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)信號強(qiáng)度,及無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)所接收 的定位標(biāo)簽信號強(qiáng)度以三角定位的方式解算定位標(biāo)簽的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實(shí)時定位系統(tǒng),屬于通訊技術(shù)領(lǐng)域。特點(diǎn)是包括定位標(biāo)簽、定位標(biāo)識、無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)、管理服務(wù)器,定位標(biāo)簽安裝于需要定位跟蹤的物體或人員上,定位標(biāo)識安裝在固定參照點(diǎn)上,定位標(biāo)識、定位標(biāo)簽和無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間采用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信測量,無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)與管理服務(wù)器通過互聯(lián)網(wǎng)連接,管理服務(wù)器根據(jù)接收到的信息計(jì)算定位標(biāo)簽的位置。由此,通過定位標(biāo)識的合理使用,在不大幅增加系統(tǒng)成本的前提下,大大提高了定位精度。并且,由于定位標(biāo)識只需實(shí)現(xiàn)簡單的定期發(fā)送功能,其功率消耗和成本相對于AP均大大降低。在多數(shù)情況下,定位標(biāo)識可使用電池或太陽能供電,從而無需進(jìn)行電源和網(wǎng)絡(luò)布線。
文檔編號G01S5/00GK101806880SQ200910025160
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者劉昆焱, 張衛(wèi)中, 朱宇紅 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)優(yōu)頻科技有限公司