無線定位識別系統(tǒng)、定位識別方法和定位終端的出廠方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無線定位識別系統(tǒng)、定位識別方法和定位終端的出廠方法，所示識別系統(tǒng)包括定位終端、定位基站、定位中心基站和定位中心服務(wù)器，所述定位終端通過無線鏈路與定位基站以及定位中心基站通信，所述定位基站與定位基站之間、以及定位基站與定位中心基站之間通過有線或無線鏈路雙向通信，所述定位中心基站與定位中心服務(wù)器通過有線或無線鏈路雙向通信。本發(fā)明相對于現(xiàn)有的其他定位方案，由于沒有數(shù)字信息交互，定位終端和定位基站不需要進(jìn)行接收數(shù)據(jù)解調(diào)解析，簡化了相應(yīng)的軟硬件設(shè)計；定位計算和終端識別可以同步進(jìn)行，提高了系統(tǒng)效率；由于射頻指紋難以偽造，用射頻指紋作為識別標(biāo)準(zhǔn)，提高了系統(tǒng)的安全性。
【專利說明】無線定位識別系統(tǒng)、定位識別方法和定位終端的出廠方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于射頻指紋的線定位識別系統(tǒng)、定位識別方法和定位終端的出廠方法，屬于無線通信技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)的發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)急劇上升。用戶使用的終端包括手機(jī)，平板電腦，筆記本，臺式電腦等等，可謂無處不遍及人們的工作生活，這些終端的定位功能也越來越得到人們的關(guān)注。
[0003]目前，配合終端上的GPS模塊或者AGPS模塊，一些第三方軟件為用戶提供了定位服務(wù)，但這些定位服務(wù)只能用于大范圍的位置粗估計，誤差較大，而用于小范圍的位置精估計應(yīng)用系統(tǒng)目前很少。
[0004]另一方面，對于定位系統(tǒng)來說，除了計算終端的位置，還需要獲得終端的標(biāo)識信息，即識別終端，才能夠完成完整的定位流程。目前的定位系統(tǒng)中識別終端的功能都是通過傳輸終端標(biāo)識的數(shù)字信息實現(xiàn)的。
[0005]射頻指紋是指能夠產(chǎn)生射頻信號的發(fā)射器硬件模塊或設(shè)備所具有的物理特征，這個物理特征從發(fā)射器發(fā)射的射頻信號中提取，作為識別發(fā)射器硬件模塊或設(shè)備的依據(jù)。目前研究表明，類似于人類指紋的差異性，射頻指紋在當(dāng)前的技術(shù)條件下具有可區(qū)分性，即可以把射頻指紋作為區(qū)分不同發(fā)射器硬件模塊或設(shè)備的一種標(biāo)準(zhǔn)，并且具有應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種高效、便捷的基于射頻指紋的線定位識別系統(tǒng)、定位識別方法和定位終端的出廠方法，從傳輸?shù)纳漕l信號中提取射頻指紋識別定位目標(biāo)，無需進(jìn)行數(shù)字信息交換，能夠快速實現(xiàn)高精度定位。
[0007]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種基于射頻指紋的線定位識別系統(tǒng)，包括定位終端、定位基站、定位中心基站和定位中心服務(wù)器，所述定位終端通過無線鏈路與定位基站以及定位中心基站通信，所述定位基站與定位基站之間、以及定位基站與定位中心基站之間通過有線或無線鏈路雙向通信，所述定位中心基站與定位中心服務(wù)器通過有線或無線鏈路雙向通信；
[0009]所述定位終端用于產(chǎn)生目標(biāo)位置和識別目標(biāo)，向空間發(fā)射攜帶有自身位置信息和射頻指紋信息的定位信息序列；所述定位終端之間通過沖突檢測避免機(jī)制保證通信的有效性；
[0010]所述定位基站用于檢測定位終端發(fā)射的定位信息序列，并計算提取自身與該定位終端的相對延時信息以及該定位終端的射頻指紋信息，并將這些信息傳輸匯總至定位中心
基站;
[0011]所述定位中心基站兼具定位基站的所有功能，同時根據(jù)匯總的定位終端的相對延時信息計算出定位終端的位置，與定位中心服務(wù)器通信并匹配定位終端的射頻指紋信息以識別定位終端，完成定位終端的定位和識別并輸出結(jié)果；
[0012]所述定位中心服務(wù)器用于保存定位終端和其射頻指紋一一對應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系，并在新的定位終端出廠后根據(jù)新的定位終端的射頻指紋更新數(shù)據(jù)庫，配合定位中心基站實時識別定位終端。
[0013]優(yōu)選的，所述定位終端包括發(fā)射控制電路、存儲電路、射頻發(fā)射電路、射頻接收電路和電源時鐘調(diào)制電路；所述發(fā)射控制電路用于產(chǎn)生定位信息序列；所述射頻發(fā)射電路用于調(diào)制發(fā)射控制電路產(chǎn)生的定位信息序列；所述射頻接收電路用于檢測空間信號場強(qiáng)值，不對空間信號進(jìn)行解調(diào)接收。
[0014]優(yōu)選的，所述定位基站包括存儲電路、射頻接收電路、以太網(wǎng)通信電路和/或3G通信電路、定位模塊和電源時鐘調(diào)制電路；所述射頻接收電路用于接收定位信息序列，不對定位信息序列進(jìn)行解調(diào)；所述以太網(wǎng)通信電路和/或3G通信電路作為定位基站與定位基站之間、以及定位基站與定位中心基站之間的通信鏈路；所述定位模塊為GPS模塊或北斗模塊，用于確定自身的絕對位置。
[0015]優(yōu)選的，所述定位中心基站包括存儲電路、射頻接收電路、以太網(wǎng)通信電路和/或3G通信電路、定位模塊和電源時鐘調(diào)制電路；所述射頻接收電路用于接收定位信息序列，不對定位信息序列進(jìn)行解調(diào)；所述以太網(wǎng)通信電路和/或3G通信電路作為定位基站與定位中心基站之間以及定位中心基站與定位中心服務(wù)器之間的通信鏈路；所述定位模塊為GPS模塊或北斗模塊，用于確定自身的絕對位置。
[0016]一種基于射頻指紋的定位識別方法，包括如下步驟:
[0017](I)定位終端通過沖突檢測避免機(jī)制獲得發(fā)射定位信息序列的權(quán)限，然后將攜帶有自身位置信息和射頻指紋信息的定位信息序列發(fā)送至空間；
[0018](2)各定位基站接收定位終端發(fā)射的定位信息序列，并計算提取自身與該定位終端的相對延時信息以及該定位終端的射頻指紋信息，并將這些信息傳輸匯總至定位中心基站；
[0019](3)各定位中心基站接收定位終端發(fā)射的定位信息序列，并計算提取自身與該定位終端的相對延時信息以及該定位終端的射頻指紋信息；各定位中心基站根據(jù)匯總的定位終端的相對延時信息計算出定位終端的位置，同時將定位終端的射頻指紋信息傳輸至定位中心服務(wù)器；
[0020](4)定位中心服務(wù)器對射頻指紋信息進(jìn)行匹配，識別出對應(yīng)的定位終端，將結(jié)果返回定位中心基站，并輸出結(jié)果。
[0021]一種定位終端的出廠方法，包括如下步驟:
[0022]( I)根據(jù)定位終端射頻所使用的調(diào)制方式，設(shè)計變化的信息序列，要求調(diào)制后的信號能夠體現(xiàn)該調(diào)制方式下信息序列的變化特征，便于信息序列的特征提取以產(chǎn)生具有高識別率的射頻指紋；
[0023](2)開啟定位終端，使定位終端周期性循環(huán)向空間發(fā)送信息序列；
[0024](3)使用定位中心基站接收定位終端發(fā)送的信息序列，對信息序列進(jìn)行濾波采樣處理后，對所得信號進(jìn)行變換，從時域和頻域中提取信息序列的特征，所述特征包括時域包絡(luò)、頻偏、頻譜形狀、相變和小波因子；
[0025](4)對多個定位終端重復(fù)步驟(2)和(3)，分析收集到的多個定位終端的所有信號特征，根據(jù)識別率選取相應(yīng)的特征作為定位終端的射頻指紋；
[0026](5)將定位終端的射頻指紋存入定位中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫，建立各定位終端和射頻指紋的 對應(yīng)關(guān)系。
[0027]有益效果:本發(fā)明提供的無線定位識別系統(tǒng)、定位識別方法和定位終端的出廠方法，相對于現(xiàn)有的其他定位方案，由于沒有數(shù)字信息交互，定位終端和定位基站不需要進(jìn)行接收數(shù)據(jù)解調(diào)解析，簡化了相應(yīng)的軟硬件設(shè)計；定位計算和終端識別可以同步進(jìn)行，提高了系統(tǒng)效率；由于射頻指紋難以偽造，用射頻指紋作為識別標(biāo)準(zhǔn)，提高了系統(tǒng)的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0029]圖2為基于射頻指紋的定位識別方法流程圖；
[0030]圖3為定位終端的出廠方法流程圖；
[0031]圖4為實例中三個定位終端出廠時提取的射頻指紋示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0033]如圖1所示為一種基于射頻指紋的線定位識別系統(tǒng)，包括定位終端、定位基站、定位中心基站和定位中心服務(wù)器，所述定位終端通過無線鏈路與定位基站以及定位中心基站通信，所述定位基站與定位基站之間、以及定位基站與定位中心基站之間通過有線或無線鏈路雙向通信，所述定位中心基站與定位中心服務(wù)器通過有線或無線鏈路雙向通信；
[0034]所述定位終端用于產(chǎn)生目標(biāo)位置和識別目標(biāo)，向空間發(fā)射攜帶有自身位置信息和射頻指紋信息的定位信息序列；所述定位終端之間通過沖突檢測避免機(jī)制保證通信的有效性；所述定位終端包括發(fā)射控制電路、存儲電路、射頻發(fā)射電路、射頻接收電路和電源時鐘調(diào)制電路；所述發(fā)射控制電路用于產(chǎn)生定位信息序列；所述射頻發(fā)射電路用于調(diào)制發(fā)射控制電路產(chǎn)生的定位信息序列；所述射頻接收電路用于檢測空間信號場強(qiáng)值，不對空間信號進(jìn)行解調(diào)接收。
[0035]所述定位基站用于檢測定位終端發(fā)射的定位信息序列，并計算提取自身與該定位終端的相對延時信息以及該定位終端的射頻指紋信息，并將這些信息傳輸匯總至定位中心基站；所述定位基站包括存儲電路、射頻接收電路、以太網(wǎng)通/[目電路和/或3G通彳目電路、定位模塊和電源時鐘調(diào)制電路；所述射頻接收電路用于接收定位信息序列，不對定位信息序列進(jìn)行解調(diào)；所述以太網(wǎng)通信電路和/或3G通信電路作為定位基站與定位基站之間、以及定位基站與定位中心基站之間的通信鏈路；所述定位模塊為GPS模塊或北斗模塊，用于確定自身的絕對位置；
[0036]所述定位中心基站兼具定位基站的所有功能，同時根據(jù)匯總的定位終端的相對延時信息計算出定位終端的位置，與定位中心服務(wù)器通信并匹配定位終端的射頻指紋信息以識別定位終端，完成定位終端的定位和識別并輸出結(jié)果；所述定位中心基站包括存儲電路、射頻接收電路、以太網(wǎng)通信電路和/或3G通信電路、定位模塊和電源時鐘調(diào)制電路；所述射頻接收電路用于接收定位信息序列，不對定位信息序列進(jìn)行解調(diào)；所述以太網(wǎng)通信電路和/或3G通信電路作為定位基站與定位中心基站之間以及定位中心基站與定位中心服務(wù)器之間的通信鏈路；所述定位模塊為GPS模塊或北斗模塊，用于確定自身的絕對位置；
[0037]所述定位中心服務(wù)器用于保存定位終端和其射頻指紋一一對應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系，并在新的定位終端出廠后根據(jù)新的定位終端的射頻指紋更新數(shù)據(jù)庫，配合定位中心基站實時識別定位終端。
[0038]如圖2所示為一種基于射頻指紋的定位識別方法，包括如下步驟:
[0039](I)定位終端通過沖突檢測避免機(jī)制獲得發(fā)射定位信息序列的權(quán)限，然后將攜帶有自身位置信息和射頻指紋信息的定位信息序列發(fā)送至空間；
[0040](2)各定位基站接收定位終端發(fā)射的定位信息序列，并計算提取自身與該定位終端的相對延時信息以及該定位終端的射頻指紋信息，并將這些信息傳輸匯總至定位中心基站；
[0041](3)各定位中心基站接收定位終端發(fā)射的定位信息序列，并計算提取自身與該定位終端的相對延時信息以及該定位終端的射頻指紋信息；各定位中心基站根據(jù)匯總的定位終端的相對延時信息計算出定位終端的位置，同時將定位終端的射頻指紋信息傳輸至定位中心服務(wù)器；
[0042](4)定位中心服務(wù)器對射頻指紋信息進(jìn)行匹配，識別出對應(yīng)的定位終端，將結(jié)果返回定位中心基站，并輸出結(jié)果。
[0043]如圖3所示為一種定位終端的出廠方法，包括如下步驟:
[0044]( I)根據(jù)定位終端射頻所使用的調(diào)制方式，設(shè)計變化的信息序列，要求調(diào)制后的信號能夠體現(xiàn)該調(diào)制方式下信息序列的變化特征，便于信息序列的特征提取以產(chǎn)生具有高識別率的射頻指紋；
[0045](2)開啟定位終端，使定位終端周期性循環(huán)向空間發(fā)送信息序列；
[0046](3)使用定位中心基站接收定位終端發(fā)送的信息序列，對信息序列進(jìn)行濾波采樣處理后，對所得信號進(jìn)行變換，從時域和頻域中提取信息序列的特征，所述特征包括時域包絡(luò)、頻偏、頻譜形狀、相變和小波因子；
[0047](4)對多個定位終端重復(fù)步驟(2)和(3)，分析收集到的多個定位終端的所有信號特征，根據(jù)識別率選取相應(yīng)的特征作為定位終端的射頻指紋；
[0048](5)將定位終端的射頻指紋存入定位中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫，建立各定位終端和射頻指紋的 對應(yīng)關(guān)系。
[0049]在具體實施例中，我們首先對三個定位終端進(jìn)行出廠操作，為簡化觀測信號采用433MHz的單載波輸出，初始化完成后，定位中心基站分別對三個定位終端進(jìn)行了 100次的有效采集，采集到的時域信號平均后的結(jié)果取特征明顯的前500個點(diǎn)進(jìn)行觀測，如圖4所示。從圖中可以看出，三個定位終端在信號的產(chǎn)生階段表現(xiàn)出了不同的時域特征，這是由于各定位終端硬件電路上的差異所造成的，因此可以將此時域特征作為各定位終端的射頻指紋的一部分存儲到定位中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫。對于采集的信號還需要去提取其他的特征去構(gòu)成射頻指紋，以達(dá)到比較高的識別率。
[0050]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于射頻指紋的線定位識別系統(tǒng)，其特征在于:包括定位終端、定位基站、定位中心基站和定位中心服務(wù)器，所述定位終端通過無線鏈路與定位基站以及定位中心基站通信，所述定位基站與定位基站之間、以及定位基站與定位中心基站之間通過有線或無線鏈路雙向通信，所述定位中心基站與定位中心服務(wù)器通過有線或無線鏈路雙向通信； 所述定位終端用于產(chǎn)生目標(biāo)位置和識別目標(biāo)，向空間發(fā)射攜帶有自身位置信息和射頻指紋信息的定位信息序列；所述定位終端之間通過沖突檢測避免機(jī)制保證通信的有效性； 所述定位基站用于檢測定位終端發(fā)射的定位信息序列，并計算提取自身與該定位終端的相對延時信息以及該定位終端的射頻指紋信息，并將這些信息傳輸匯總至定位中心基站； 所述定位中心基站兼具定位基站的所有功能，同時根據(jù)匯總的定位終端的相對延時信息計算出定位終端的位置，與定位中心服務(wù)器通信并匹配定位終端的射頻指紋信息以識別定位終端,完成定位終端的定位和識別并輸出結(jié)果； 所述定位中心服務(wù)器用于保存定位終端和其射頻指紋一一對應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系，并在新的定位終端出廠后根據(jù)新的定位終端的射頻指紋更新數(shù)據(jù)庫，配合定位中心基站實時識別定位終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻指紋的線定位識別系統(tǒng)，其特征在于:所述定位終端包括發(fā)射控制電路、存儲電路、射頻發(fā)射電路、射頻接收電路和電源時鐘調(diào)制電路；所述發(fā)射控制電路用于產(chǎn)生定位信息序列；所述射頻發(fā)射電路用于調(diào)制發(fā)射控制電路產(chǎn)生的定位信息序列；所述射 頻接收電路用于檢測空間信號場強(qiáng)值，不對空間信號進(jìn)行解調(diào)接收。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻指紋的線定位識別系統(tǒng)，其特征在于:所述定位基站包括存儲電路、射頻接收電路、以太網(wǎng)通信電路和/或3G通信電路、定位模塊和電源時鐘調(diào)制電路；所述射頻接收電路用于接收定位信息序列，不對定位信息序列進(jìn)行解調(diào)；所述以太網(wǎng)通信電路和/或3G通信電路作為定位基站與定位基站之間、以及定位基站與定位中心基站之間的通信鏈路；所述定位模塊為GPS模塊或北斗模塊，用于確定自身的絕對位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻指紋的線定位識別系統(tǒng)，其特征在于:所述定位中心基站包括存儲電路、射頻接收電路、以太網(wǎng)通信電路和/或3G通信電路、定位模塊和電源時鐘調(diào)制電路；所述射頻接收電路用于接收定位信息序列，不對定位信息序列進(jìn)行解調(diào)；所述以太網(wǎng)通信電路和/或3G通信電路作為定位基站與定位中心基站之間以及定位中心基站與定位中心服務(wù)器之間的通信鏈路；所述定位模塊為GPS模塊或北斗模塊，用于確定自身的絕對位置。
5.一種基于射頻指紋的定位識別方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)定位終端通過沖突檢測避免機(jī)制獲得發(fā)射定位信息序列的權(quán)限，然后將攜帶有自身位置信息和射頻指紋信息的定位信息序列發(fā)送至空間； (2)各定位基站接收定位終端發(fā)射的定位信息序列，并計算提取自身與該定位終端的相對延時信息以及該定位終端的射頻指紋信息，并將這些信息傳輸匯總至定位中心基站； (3)各定位中心基站接收定位終端發(fā)射的定位信息序列，并計算提取自身與該定位終端的相對延時信息以及該定位終端的射頻指紋信息；各定位中心基站根據(jù)匯總的定位終端的相對延時信息計算出定位終端的位置，同時將定位終端的射頻指紋信息傳輸至定位中心服務(wù)器；(4)定位中心服務(wù)器對射頻指紋信息進(jìn)行匹配，識別出對應(yīng)的定位終端，將結(jié)果返回定位中心基站,并輸出結(jié)果。
6.一種定位終端的出廠方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)根據(jù)定位終端射頻所使用的調(diào)制方式，設(shè)計變化的信息序列，要求調(diào)制后的信號能夠體現(xiàn)該調(diào)制方式下信息序列的變化特征； (2)開啟定位終端，使定位終端周期性循環(huán)向空間發(fā)送信息序列； (3)使用定位中心基站接收定位終端發(fā)送的信息序列，對信息序列進(jìn)行濾波采樣處理后，對所得信號進(jìn)行變換，從時域和頻域中提取信息序列的特征，所述特征包括時域包絡(luò)、頻偏、頻譜形狀、相變和小波因子； (4)對多個定位終端重復(fù)步驟(2)和(3)，分析收集到的多個定位終端的所有信號特征，根據(jù)識別率選取相應(yīng)的特征作為定位終端的射頻指紋； (5)將定位終端的射頻指紋存入定位中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫，建立各定位終端和射頻指紋的一一 對應(yīng)關(guān)系。
【文檔編號】G01S5/02GK103533640SQ201310471027
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】姜禹, 胡愛群 申請人:東南大學(xué)