技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于射頻信號(hào)的分布式實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及其定位方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，為了解決室外定位導(dǎo)航“最后一公里”的問(wèn)題，科技巨頭和研究機(jī)構(gòu)在室內(nèi)定位技術(shù)方面開(kāi)展了大量的研究，比較成熟的有藍(lán)牙、WiFi、RFID、Zigbee、超寬帶、地磁等定位技術(shù)。通過(guò)對(duì)GPS、RFID、GSM、CDMA、Wi-F、藍(lán)牙、LTE等射頻信號(hào)進(jìn)行三角定位，能夠確定移動(dòng)設(shè)備的位置，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位。然而，室內(nèi)射頻信號(hào)容易受到電磁噪聲、建筑物、溫度、人體遮擋等因素的影響，導(dǎo)致基于射頻信號(hào)的室內(nèi)定位精度不高的問(wèn)題，始終是研究者面臨的最大難題。

目前，目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)多依賴(lài)于在設(shè)備上安裝射頻標(biāo)簽，其中包含檢測(cè)移動(dòng)通信設(shè)備位置的模塊，這些模塊只是返回位置的估計(jì)值，并不反饋誤差容限和數(shù)據(jù)檢測(cè)速率等信息；而且大部分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式采用異步或按某種特定的時(shí)序進(jìn)行批處理，時(shí)效性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于射頻信號(hào)的分布式實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及其定位方法，無(wú)需安裝射頻標(biāo)簽，能夠以非常低的誤差容限實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)射頻設(shè)備。

一種基于射頻信號(hào)的分布式實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)、一個(gè)本地服務(wù)器、一個(gè)主服務(wù)器，所述探測(cè)節(jié)點(diǎn)、所述本地服務(wù)器和所述主服務(wù)器之間通過(guò)至少100Mbps的網(wǎng)絡(luò)互連；

所述探測(cè)節(jié)點(diǎn)的安裝位置固定已知，用于射頻信號(hào)的接收、解調(diào)解碼和數(shù)據(jù)處理，以及向其他探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送校準(zhǔn)信號(hào)，并向所述本地服務(wù)器發(fā)送攜帶自身特定標(biāo)識(shí)符的相應(yīng)的射頻信號(hào)信息和校準(zhǔn)信號(hào)信息；

所述本地服務(wù)器，用于根據(jù)所述探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的攜帶自身特定標(biāo)識(shí)符的射頻信號(hào)信息以及校準(zhǔn)信號(hào)信息，計(jì)算目標(biāo)射頻設(shè)備的位置；

所述主服務(wù)器，用于對(duì)所述本地服務(wù)器發(fā)送來(lái)的定位信息進(jìn)行管理、存儲(chǔ)和顯示。

進(jìn)一步的，所述主服務(wù)器接入Internet，用戶(hù)通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)所述主服務(wù)器的定位信息。

一種基于射頻信號(hào)的實(shí)時(shí)定位方法，使用前述基于射頻信號(hào)的分布式實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，所述本地服務(wù)器根據(jù)來(lái)自不同探測(cè)節(jié)點(diǎn)的射頻信號(hào)信息，估算目標(biāo)射頻設(shè)備的位置，并通過(guò)探測(cè)節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送的校準(zhǔn)信號(hào)，對(duì)目標(biāo)射頻設(shè)備的位置進(jìn)行糾正；主要包括以下步驟：步驟1：射頻設(shè)備進(jìn)入多個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)覆蓋的探測(cè)區(qū)域后，探測(cè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到來(lái)自射頻設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)，并基于特定協(xié)議對(duì)該射頻信號(hào)進(jìn)行解析，識(shí)別出該射頻設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)符；步驟2：探測(cè)節(jié)點(diǎn)每隔一段時(shí)間，向其他探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送自身探測(cè)到的射頻信號(hào)強(qiáng)度信息，作為校準(zhǔn)信號(hào)；步驟3：探測(cè)節(jié)點(diǎn)將攜帶自身特定標(biāo)識(shí)符的射頻信號(hào)信息以及校準(zhǔn)信號(hào)信息發(fā)送給本地服務(wù)器；步驟4：本地服務(wù)器接收到探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)后，加蓋時(shí)間戳，并根據(jù)各個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)探測(cè)到的射頻信號(hào)信息，估算射頻設(shè)備的位置，并根據(jù)探測(cè)節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送的校準(zhǔn)信號(hào)，計(jì)算出相應(yīng)的頻譜噪聲，進(jìn)而對(duì)射頻設(shè)備位置進(jìn)行糾正；步驟5：本地服務(wù)器對(duì)射頻設(shè)備的位置和時(shí)間戳進(jìn)行存儲(chǔ)，并發(fā)送至主服務(wù)器；步驟6：主服務(wù)器處理接收到的射頻設(shè)備位置信息，并根據(jù)相應(yīng)的時(shí)間戳進(jìn)行存儲(chǔ)；步驟7：主服務(wù)器對(duì)不同射頻設(shè)備的位置信息，同一射頻設(shè)備不同時(shí)間點(diǎn)的位置信息，進(jìn)行整合處理，用于可視化顯示。

優(yōu)選的，當(dāng)本地服務(wù)器故障時(shí)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)暫時(shí)充當(dāng)本地服務(wù)器角色，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)和本地服務(wù)器均暫時(shí)作為緩沖器，對(duì)相應(yīng)信息進(jìn)行緩存直至網(wǎng)絡(luò)正常。

進(jìn)一步的，主服務(wù)器對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲進(jìn)行測(cè)量，優(yōu)化射頻設(shè)備的位置信息。

進(jìn)一步的，所述步驟4中，本地服務(wù)器采用指紋匹配算法對(duì)射頻設(shè)別進(jìn)行位置估算。

本發(fā)明的有益效果：無(wú)需借助射頻標(biāo)簽，利用多個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)接收射頻信號(hào)，并根據(jù)射頻信號(hào)信息估算該射頻設(shè)備的位置；同時(shí)，利用探測(cè)節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送的校準(zhǔn)信號(hào)，對(duì)該射頻設(shè)備的位置進(jìn)行糾正，從而提高室內(nèi)定位的精準(zhǔn)度。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例3的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為定位方法的主要流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明的實(shí)施例是為了示例和描述起見(jiàn)而給出的，而并不是無(wú)遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開(kāi)的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說(shuō)明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種基于射頻信號(hào)的分布式實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，如圖1所示，由三個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)、一個(gè)本地服務(wù)器、一個(gè)主服務(wù)器組成，所述探測(cè)節(jié)點(diǎn)、所述本地服務(wù)器和所述主服務(wù)器之間通過(guò)至少100Mbps的網(wǎng)絡(luò)互連，所述網(wǎng)絡(luò)可以是有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，也可以是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)；其中1a、1b、1c代表區(qū)域內(nèi)的射頻設(shè)備，2a、2b、2c代表探測(cè)節(jié)點(diǎn)，3代表一個(gè)本地服務(wù)器，4代表一個(gè)主服務(wù)器；5a、5b代表不同用戶(hù)。所述主服務(wù)器接入Internet，用戶(hù)通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)所述主服務(wù)器的定位信息。

所述射頻設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)包括但不限于藍(lán)牙、WiFi、GSM、CDMA、LTE等，射頻設(shè)備進(jìn)入三個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)覆蓋的區(qū)域后，探測(cè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到來(lái)自射頻設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)，并基于特定協(xié)議對(duì)該射頻信號(hào)進(jìn)行解析，識(shí)別出該射頻設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)符，所述唯一標(biāo)識(shí)符可以選擇MAC地址、國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼IMSI、臨時(shí)識(shí)別碼TMSI等，這些標(biāo)識(shí)符包含于射頻設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)中，針對(duì)不同標(biāo)識(shí)符的提取，有其特定的解析協(xié)議，均屬于本領(lǐng)域公知，在此不再贅述。

探測(cè)節(jié)點(diǎn)被動(dòng)接收射頻設(shè)備發(fā)送的射頻信號(hào)的同時(shí)，每隔一段時(shí)間，例如30S，向其他兩個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送自身探測(cè)到的射頻信號(hào)強(qiáng)度信息，由于探測(cè)節(jié)點(diǎn)的位置固定已知，彼此之間的距離也固定已知，因此可以通過(guò)推算得出區(qū)域內(nèi)的頻譜噪聲，作為校準(zhǔn)信號(hào)。

探測(cè)節(jié)點(diǎn)將攜帶自身特定標(biāo)識(shí)符的射頻信號(hào)信息以及校準(zhǔn)信號(hào)信息發(fā)送給本地服務(wù)器；本地服務(wù)器接收到探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)后，加蓋時(shí)間戳，并根據(jù)三個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)探測(cè)到的射頻信號(hào)信息，估算射頻設(shè)備的位置，并根據(jù)探測(cè)節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送的校準(zhǔn)信號(hào)，計(jì)算出相應(yīng)的頻譜噪聲，進(jìn)而對(duì)射頻設(shè)備位置進(jìn)行糾正。本地服務(wù)器采用常用的指紋匹配算法結(jié)合三角定位，對(duì)射頻設(shè)別進(jìn)行位置估算，指紋匹配算法一般主要包括設(shè)備安裝調(diào)試階段和在線(xiàn)定位階段；所述設(shè)備安裝調(diào)試階段主要是將室內(nèi)定位區(qū)域劃分成網(wǎng)格，建立采樣點(diǎn)采樣間距1-2m，用WiFi接收設(shè)備逐個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣，記錄該采樣點(diǎn)的位置、獲取的RSSI值以及AP地址，并對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；所述在線(xiàn)定位階段主要是用戶(hù)持移動(dòng)射頻設(shè)備在定位區(qū)域移動(dòng)，實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前RSSI值以及AP地址，并將該信息上傳到服務(wù)器進(jìn)行匹配得到估算位置，匹配算法有NN、KNN、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。

本地服務(wù)器對(duì)射頻設(shè)備的位置和時(shí)間戳進(jìn)行存儲(chǔ)，并發(fā)送至主服務(wù)器；主服務(wù)器處理接收到的射頻設(shè)備位置信息，并根據(jù)相應(yīng)的時(shí)間戳進(jìn)行存儲(chǔ)；主服務(wù)器對(duì)不同射頻設(shè)備的位置信息，同一射頻設(shè)備不同時(shí)間點(diǎn)的位置信息，進(jìn)行整合處理，用于可視化顯示。

當(dāng)本地服務(wù)器故障時(shí)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)暫時(shí)充當(dāng)本地服務(wù)器角色，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)和本地服務(wù)器均暫時(shí)作為緩沖器，對(duì)相應(yīng)信息進(jìn)行緩存直至網(wǎng)絡(luò)正常，圖4為主要工作流程示意圖。

針對(duì)一些需要極端精確部署的應(yīng)用中，主服務(wù)器還可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲進(jìn)行測(cè)量，優(yōu)化射頻設(shè)備的位置信息。

實(shí)施例2

一種基于射頻信號(hào)的分布式實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，如圖2所示，由三個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)、一個(gè)本地服務(wù)器、三個(gè)主服務(wù)器組成，所述探測(cè)節(jié)點(diǎn)、所述本地服務(wù)器和所述主服務(wù)器之間通過(guò)至少100Mbps的網(wǎng)絡(luò)互連，所述網(wǎng)絡(luò)可以是有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，也可以是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)；其中，1a、1b、1c代表區(qū)域內(nèi)的射頻設(shè)備，2a、2b、2c代表探測(cè)節(jié)點(diǎn)，3代表一個(gè)本地服務(wù)器，4a、4b、4c代表多個(gè)主服務(wù)器，5a、5b代表不同用戶(hù)。所述主服務(wù)器接入Internet，用戶(hù)通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)所述主服務(wù)器的定位信息。

多個(gè)主服務(wù)器的設(shè)置，在流量需求較大時(shí)，通過(guò)不同主服務(wù)器內(nèi)容分發(fā)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位；其他工作流程同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

一種基于射頻信號(hào)的分布式實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，如圖3所示，多個(gè)主服務(wù)器覆蓋多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域設(shè)有多個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)本地服務(wù)器，多個(gè)主服務(wù)器之間信息互通；其中，1a、1b、1c表示各區(qū)域內(nèi)的射頻設(shè)備，2a、2b、2c、2aa、2bb、2cc、2aaa、2bbb、2ccc代表探測(cè)節(jié)點(diǎn)，3a、3b、3c表示本地服務(wù)器，4a、4b、4c代表多個(gè)主服務(wù)器，5a、5b代表多個(gè)用戶(hù)。所述主服務(wù)器接入Internet，用戶(hù)通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)所述主服務(wù)器的定位信息。

當(dāng)某個(gè)區(qū)域的定位需求較大時(shí)，接收到相應(yīng)區(qū)域的本地服務(wù)器的主服務(wù)器可以將處理任務(wù)分發(fā)給其他主服務(wù)器進(jìn)行處理，提高系統(tǒng)的效率和實(shí)效性；其他工作流程同實(shí)施例1、2。

顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，例如在載車(chē)板上設(shè)置車(chē)輛鎖定機(jī)構(gòu)、防傾倒機(jī)構(gòu)等裝置，或者增設(shè)其他功能模塊以擴(kuò)展其功能，但是這些變化都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。