用了信號(hào)飛行時(shí)間計(jì)算距離的先進(jìn)技術(shù)，可以將標(biāo)識(shí)卡與讀卡器之間距離誤差保證在3米以內(nèi)。當(dāng)標(biāo)識(shí)卡收到休眠指令后，進(jìn)入深度休眠狀態(tài)，此時(shí)將不再進(jìn)行尋網(wǎng)工作，從而可以大大降低功耗，使標(biāo)識(shí)卡的電池使用壽命更長久。標(biāo)識(shí)卡電路功能框圖如圖4所示，各部分功能表述如下:
[0047]電源模塊
[0048]標(biāo)識(shí)卡需要使用電池來供電，隨著電量的減少電壓也會(huì)變低，而其他部分電路需要一個(gè)恒定的電壓，本部分電路就起到降壓恒壓的作用，將3.0-3.7V的電壓恒定在3.0V。
[0049]低頻喚醒電路模塊
[0050]此電路的主要工作是接收125K低頻信號(hào)，在125K低頻信號(hào)中提取有用的指令信號(hào)，將指令信號(hào)以一定的協(xié)議發(fā)送給第二MCU模塊，從第二MCU模塊接收數(shù)據(jù)或指令再轉(zhuǎn)成125K低頻信號(hào)傳送出去。
[0051 ]第二 MCU 模塊
[0052]第二MCU模塊是整個(gè)標(biāo)識(shí)卡的核心，模塊可以通過板載天線向環(huán)境中發(fā)送2.4G的無線信號(hào)，也可以接收環(huán)境中2.4G的無線信號(hào)，通過2.4G的無線信號(hào)與讀卡器進(jìn)行通訊來測量與讀卡器之間的距離。當(dāng)收到低頻喚醒部分電路發(fā)出的休眠指令后使標(biāo)識(shí)卡進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)收到喚醒指令后使標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行正常工作狀態(tài)。收到特殊指令后可以發(fā)出燈閃爍和馬達(dá)振動(dòng)的信號(hào)。
[0053]LED燈和馬達(dá)控制電路模塊
[0054]此部分為LED燈和振動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制電路，當(dāng)特定條件下需要對(duì)某一張或多張卡進(jìn)行呼叫通知時(shí)，上位機(jī)在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)布呼叫命令，讀卡器接到命令后判斷所呼叫的標(biāo)識(shí)卡是否在本讀卡器范圍之內(nèi)，如在范圍之內(nèi)則由讀卡器向標(biāo)識(shí)卡發(fā)出相應(yīng)命令，標(biāo)識(shí)卡接至IJ命令后由第二 MCU模塊發(fā)出控制指令，以此完成LED閃爍或馬達(dá)的間歇性振動(dòng)提示。
[0055]本發(fā)明還提供一種二維的定位方法，包括以下步驟:
[0056]步驟I:啟動(dòng)上位機(jī)，上位機(jī)通過讀卡器的網(wǎng)絡(luò)接口電路模塊啟動(dòng)讀卡器；
[0057]具體地，至于該啟動(dòng)多少個(gè)讀卡器、啟動(dòng)哪些讀卡器是根據(jù)讀卡器實(shí)際位置和定位精度需要來啟動(dòng)的，也可以啟動(dòng)全部的讀卡器；
[0058]步驟2:讀卡器通過其激活電路模塊使該讀卡器所在區(qū)域內(nèi)的所有標(biāo)識(shí)卡被激活或處于休眠狀態(tài)；
[0059]具體地，激活的具體方法為:激活電路模塊向讀卡器所在區(qū)域內(nèi)的標(biāo)識(shí)卡的低頻喚醒電路模塊發(fā)送低頻信號(hào)，低頻喚醒電路模塊接收到該激活信后使該讀卡器所在區(qū)域內(nèi)的所有標(biāo)識(shí)卡激活。
[0060]步驟3:標(biāo)識(shí)卡的低頻喚醒電路模塊向至少一個(gè)讀卡器發(fā)送指令信息，然后讀卡器接收到該指令信息后再將該指令信息反饋給標(biāo)識(shí)卡，標(biāo)識(shí)卡根據(jù)接收到指令和發(fā)出指令的時(shí)間差來計(jì)算標(biāo)識(shí)卡與讀卡器之間的距離，并將該距離信息發(fā)發(fā)送給對(duì)應(yīng)的讀卡器；
[0061 ] 一個(gè)標(biāo)識(shí)卡可以對(duì)應(yīng)多個(gè)讀卡器，因此，標(biāo)識(shí)卡計(jì)算的距離信息為以該標(biāo)識(shí)卡為圓心，該標(biāo)識(shí)卡可以進(jìn)行通信的所有讀卡器的多個(gè)距離信息，然后標(biāo)識(shí)卡分別將其與讀卡器對(duì)應(yīng)的距離信息分別發(fā)送給對(duì)應(yīng)的讀卡器；
[0062]步驟4:讀卡器接收對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)卡發(fā)送的距離信息，并將該距離信息傳送給上位機(jī)；
[0063]具體地，讀卡器通過高頻接收模塊或低頻接收模塊接收來自標(biāo)識(shí)卡的低頻喚醒電路模塊發(fā)送的信息，然后將該信息通過傳送給第一MCU模塊，第一MCU模塊通過再通過網(wǎng)絡(luò)接口電路模塊將該信息傳送給上位機(jī)。
[0064]步驟5:上位機(jī)根據(jù)獲知的標(biāo)識(shí)卡與對(duì)應(yīng)對(duì)卡器的距離來計(jì)算標(biāo)識(shí)卡的具體位置信息；
[0065]具體地，該計(jì)算方法，如圖2所示，讀卡器1、讀卡器2和兩讀卡器之間的距離D12已知，通過Dl和D2和D12就可以計(jì)算出標(biāo)識(shí)卡的位置；同理可以通過讀卡器2和讀卡器3也可以計(jì)算出標(biāo)識(shí)卡的位置，這兩個(gè)位置可能會(huì)出現(xiàn)誤差，通過特殊算法把誤差降到最小從而也就得到了讀卡器的精確位置。得到標(biāo)識(shí)卡的位置以后，再通過后臺(tái)的加工處理，將標(biāo)識(shí)卡的位置信息以圖形的形式顯示出來，給人以最直觀的感覺。它還負(fù)責(zé)將標(biāo)識(shí)卡的位置信息記錄下來，方便人們?cè)谛枰獣r(shí)查閱。
[0066]首先，讀卡器的位置信息是固定的，上位機(jī)根據(jù)讀卡器的固定位置可以計(jì)算出任意兩個(gè)讀卡器之間的距離；
[0067]其次，當(dāng)某一個(gè)標(biāo)識(shí)卡與兩個(gè)讀卡器均能夠獲取數(shù)據(jù)通信時(shí)，該標(biāo)識(shí)卡就可以分別計(jì)算出其與該兩個(gè)讀卡器之間的距離信息；
[0068]再次，單個(gè)讀卡器得到的某一張標(biāo)識(shí)卡的距離信息可能存在一定誤差，當(dāng)多個(gè)讀卡器得到同一張標(biāo)識(shí)卡的距離信息同時(shí)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)時(shí)，上位機(jī)可以對(duì)這些信息加以有效整合，從而計(jì)算出此標(biāo)識(shí)卡更加準(zhǔn)確的位置信息。
[0069]步驟6:上位機(jī)根據(jù)計(jì)算出的結(jié)果將標(biāo)識(shí)卡的二維信息在圖像上進(jìn)行顯示，同時(shí)將該二維信息進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0070]目前人員定位市場上所使用的定位工具是讀卡器和標(biāo)識(shí)卡，因?yàn)闃?biāo)識(shí)卡要實(shí)現(xiàn)隨時(shí)入網(wǎng)的需求，所以不能進(jìn)行長時(shí)間的休眠，因此電池使用壽命基本上也不會(huì)超過一年。而本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)定位信號(hào)全覆蓋的情況下，拉遠(yuǎn)了讀卡器距離，同樣一個(gè)區(qū)域的信號(hào)全覆蓋，成本上不但不會(huì)提高，反爾會(huì)大大降低。通過一種技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)卡非工作狀態(tài)下的長時(shí)間休眠，工作時(shí)再將其喚醒，從而大大提高電池電量的工作使用效率，在做到了節(jié)能和延長標(biāo)識(shí)卡使用壽命的同時(shí)，也使得標(biāo)識(shí)卡的維護(hù)量大大降低。
[0071]現(xiàn)有的定位技術(shù)屬于區(qū)域定位，而本申請(qǐng)的技術(shù)屬于精確定位，區(qū)域定位指的是能確定標(biāo)識(shí)卡進(jìn)入了幾百米或上千米區(qū)域內(nèi)，但在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的具體位置是不確定的，本申請(qǐng)所提到的精確定位能將標(biāo)識(shí)卡的位置信息鎖定在3米以內(nèi)，在某些特定的區(qū)域還可以將位置信息精確到厘米。相對(duì)于幾百到上千米的區(qū)域，定位精度提高了幾百甚至上千倍。
[0072]現(xiàn)有的讀卡器所能覆蓋的信號(hào)范圍只有30多米，空曠的環(huán)境下也不足100米，本申請(qǐng)中所用的讀卡器空曠環(huán)境下的信號(hào)覆蓋范圍是1000米以上，在巷道內(nèi)也能達(dá)到400米以上。所以在信號(hào)全覆蓋的情況下讀卡器的安裝成本將會(huì)降低80%以上。
[0073]以煤礦上所使用的人員定位標(biāo)識(shí)卡為例，因?yàn)楣と说墓ぷ鲿r(shí)間為8小時(shí)，所以標(biāo)識(shí)卡的有效工作時(shí)間也就只有8小時(shí)，其它16小時(shí)都屬于無效工作時(shí)間。因?yàn)楸旧暾?qǐng)所用的標(biāo)識(shí)卡只有在需要其工作時(shí)才將其激活，所以電池的使用效率為100%。所以本申請(qǐng)不但將標(biāo)識(shí)卡的電池的使用效率從33%提高到了 100%，還可以將電池的使用壽命延長3倍。
[0074]對(duì)應(yīng)于上述的技術(shù)解決方案，上位機(jī)與讀卡器之間使用CAN總線連接或以太網(wǎng)連接，連接數(shù)據(jù)帶寬要100K以上才能滿足系統(tǒng)要求。根據(jù)系統(tǒng)的不同，一臺(tái)上位機(jī)可連接的讀卡器最多可以是64或128個(gè)。讀卡器與識(shí)別卡之間使用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)連接，使用免費(fèi)的
2.4G頻段，無線連接距離400米以上，數(shù)據(jù)傳輸速率為250K，最大并發(fā)量為80。
[0075]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二維定位系統(tǒng)，其特征在于，包括: 上位機(jī)，用于根據(jù)讀卡器的固定位置以及讀卡器發(fā)送的信息來實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)卡的線性定位;同時(shí)記錄下標(biāo)識(shí)卡的位置信息并以圖形的方式顯示將其顯示出來； 讀卡器，與所述上位機(jī)通過CAN總線或以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)有線的數(shù)據(jù)通訊；用于將自己所在區(qū)域內(nèi)的所有標(biāo)識(shí)卡信息收集上來進(jìn)行處理后發(fā)給上位機(jī)，并將上位機(jī)的發(fā)送的指令傳達(dá)給標(biāo)識(shí)卡； 標(biāo)識(shí)卡，與所述讀卡器通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線的數(shù)據(jù)連接；用于通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)根據(jù)向讀卡器發(fā)送指令和從讀卡器接收指令的時(shí)間差來計(jì)算標(biāo)識(shí)卡與讀卡器之間的距離，并將該距離信息發(fā)送給讀卡器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維定位系統(tǒng)，其特征在于，所述讀卡器包括第一MCU模塊、與MCU模塊連接的激活電路模塊，所述激活電路模塊用于通過125K載波信號(hào)與該讀卡器所在區(qū)域內(nèi)的所有標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，以控制標(biāo)識(shí)卡進(jìn)入激活、休眠或高頻發(fā)送定位信息狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維定位系統(tǒng)，其特征在于，所述讀卡器包括與第一MCU模塊連接的2.4GHz高頻接收模塊、125KHz低頻接收模塊，所述高頻接收模塊用于與讀卡器所在區(qū)域內(nèi)30米以上距離的標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行通信;所述低頻接收模塊用于與讀卡器所在區(qū)域內(nèi)小于30米距離的標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行通信。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維定位系統(tǒng)，其特征在于，所述讀卡器包括與第一MCU模塊連接的聲光報(bào)警電路模塊、紅外遙控、液晶顯示電路模塊、串行存儲(chǔ)模塊、FSK/CAN模塊、網(wǎng)絡(luò)接口電路模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二維定位系統(tǒng)，其特征在于，所述讀卡器包括3.3V電源模塊和5V電源模塊;其中，3.3V電源模塊為第一MCU模塊、串行存儲(chǔ)模塊、FSK/CAN模塊、網(wǎng)絡(luò)接口電路模塊、高頻接收模塊、低頻接收模塊、紅外遙控、液晶顯示電路模塊提供電能，5V電源模塊為聲光報(bào)警電路模塊提供電能。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維定位系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)識(shí)卡包括第二MCU模塊、與第二 MCU模塊連接的低頻喚醒電路模塊;所述低頻喚醒電路模塊與讀卡器的激活電路模塊相對(duì)應(yīng)，用于通過125K載波信號(hào)與讀卡器進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，以接收和執(zhí)行讀卡器發(fā)出的激活、休眠或高頻發(fā)送定位信息的控制命令。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二維定位系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)識(shí)卡包括與第二MCU模塊連接的LED燈電路、馬達(dá)控制電路模塊、電源模塊;所述電源模塊為LED燈電路、馬達(dá)控制電路模塊、低頻喚醒電路模塊提供電能。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種二維定位系統(tǒng)，包括：上位機(jī)，用于根據(jù)讀卡器的固定位置以及讀卡器發(fā)送的信息來實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)卡的線性定位；同時(shí)記錄下標(biāo)識(shí)卡的位置信息并以圖形的方式顯示將其顯示出來；讀卡器，與所述上位機(jī)通過CAN總線或以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)有線的數(shù)據(jù)通訊；標(biāo)識(shí)卡，與所述讀卡器通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線的數(shù)據(jù)連接。本申請(qǐng)所提到的精確定位能將標(biāo)識(shí)卡的位置信息鎖定在3米以內(nèi)，在某些特定的區(qū)域還可以將位置信息精確到厘米。相對(duì)于幾百到上千米的區(qū)域，定位精度提高了幾百甚至上千倍。
【IPC分類】G01S5/04
【公開號(hào)】CN105676177
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610007706
【發(fā)明人】褚忠彪, 張展睿, 鄭永德, 廉吉德
【申請(qǐng)人】長春東煤高技術(shù)股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月7日