室内无线定位设备及其实现定位的方法
【专利摘要】本发明公开了一种室内无线定位设备及其实现定位的方法，其综合近场RFID射频识别技术、2.4GHz频段CSS无线通讯技术、125KHz低频场强信号分析识别技术等技术手段，利用不同频段无线信号传输特性，实现能适用于室内复杂结构的分区域的差别性定位。另外，本发明利用改进的TDOA定位方法，通过改变定位信号传输方向及对优化的定位算法，提高了系统容量及系统可靠性，降低了系统建设成本，使室内定位技术的大范围工程化应用得到了实现。
【专利说明】室内无线定位设备及其实现定位的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，尤其涉及一种室内无线定位设备及其实现定位的方法。
【背景技术】
[0002]目前主流的室内定位技术是到达时间差(TDOA, Time Difference of Arrival)法。TDOA法是利用测量无线电波在空气介质中的传播时间来完成目标定位，具有测量精度高、环境适应性好等特点。但该技术存在一些固有的缺陷，表现为同一区域内可同时实现定位的数量受到限制。在定位目标数量较多时，会出现定位丢失的现象。其对后台数据处理设备的配置要求较高，因此该方法较难实现大规模应用。
[0003]另外，由于室内建筑结构相对复杂，且楼宇内各功能区间多为狭窄空间与空旷区域交错结构，大面积工程化的室内定位设备需具有多种复杂环境的适应能力。单纯利用一种定位方法或手段很难达到对所有应用环境的通用性要求。因此，需要一种能够适应室内复杂环境的高精度定位设备。
【发明内容】
[0004]鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的室内无线定位设备及其实现定位的方法。
[0005]依据本发明的一个方面，提供一种室内无线定位设备，包括:
[0006]RFID射频模块，与RFID读卡器通信，用于将所述RFID读卡器发送的定位人员信息发送至主控模块；
[0007]低频信号收发模块，与定位信标通信，用于接收所述定位信标发送的定位设备待进入的定位区域的类型，并将定位区域类型信息发送至主控模块；
[0008]CSS射频模块，至少与三个定位基站通信，用于将定位基站发送的定位信号和同步信号转发至主控模块，以及将主控模块计算得到的定位设备的位置信息发送至定位基站；
[0009]主控模块，用于接收所述RFID射频模块发送的定位人员信息，进行定位设备初始化；接收所述低频信号收发模块发送的定位区域类型信息，当定位区域为一维定位区域时，通过一维坐标解算，计算定位设备的位置信息；当定位区域为二维定位区域时，触发所述CSS射频模块，并基于定位基站发送的定位信号和同步信号，利用双曲线定位法，计算定位设备的位置信息；以及将计算得到的定位设备的位置信息通过CSS射频模块发送至定位基站。
[0010]依据本发明的另一个方面，提供一种室内无线定位设备实现定位的方法，包括:
[0011]步骤1，定位设备在接收到RFID读卡器发送的定位人员信息后，进行定位设备初始化；
[0012]步骤2，定位设备接收定位信标发送的定位设备待进入的定位区域的类型信息，并在定位区域的类型为一维定位区域时，执行步骤3 ;在定位区域的类型为二维定位区域时，执行步骤4;
[0013]步骤3，定位设备通过一维坐标解算，计算定位设备的位置信息，转步骤5 ；
[0014]步骤4，定位设备接收至少三个定位基站发送的定位信号和同步信号，基于该定位信号和同步信号，利用双曲线定位法，计算定位设备的位置信息，转步骤5 ；
[0015]步骤5，定位设备将计算得到的定位设备的位置信息广播至定位基站。
[0016]本发明有益效果如下:
[0017]首先，室内定位精度得到了改善；
[0018]由于采用CSS线性脉冲调制技术，信号多路径分辨能力得到了提升，二维区域定位可实现80%以上目标定位精度在3m?5m 维区域定位精度优于2m ;有效定位通讯距离不小于150m ;区域识别控制精度优于3m，最大区域识别距离5m?7m。
[0019]其次，系统适应室内复杂环境的能力得到了提高；
[0020]定位设备可根据定位信标信号自动切换一维、二维及区域定位算法，实现复杂环境的自动区域识别
[0021]第三，系统定位容量得到了提高；
[0022]本发明所述的定位方法不再依赖基站信号时间分配实现时间同步，理论上系统容
量无上限。
[0023]第四，降低了系统建设成本，提高系统工程的实用性；
[0024]由于采用了分区域的定位方法，对不需要精确定位的区域(如狭窄走廊、卫生间、电梯、楼梯等)以一维定位或区域定位方式实现替代了复杂的二维精确定位，减少了定位基站等基础设施的投入及调试成本，提高了系统工程的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本发明提供的一种室内无线定位设备的结构框图；
[0027]图2为本发明中定位设备进行循环迭代计算的示意图；
[0028]图3为本发明提供的一种室内无线定位设备实现定位的方法流程图；
[0029]图4为本发明中定位卡的应用实例图；
[0030]图5为本发明中定位原理示意图；
[0031]图6为本发明中信号流向时序分析图；
[0032]图7为本发明中定位卡进行定位信息解算的详细处理流程图。
【具体实施方式】
[0033]本发明提供一种室内无线定位设备及其实现定位的方法，其综合近场RFID射频识别技术、2.4GHz频段CSS无线通讯技术、125KHz低频场强信号分析识别技术等技术手段，利用不同频段无线信号传输特性，实现能适用于室内复杂结构的分区域的差别性定位。同时，利用改进的TDOA定位方法，通过改变定位信号传输方向及对优化的定位算法，提高了系统容量及系统可靠性，降低了系统建设成本，使室内定位技术的大范围工程化应用得到了实现。
[0034]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]装置实施例
[0036]本发明实施例提供一种室内无线定位设备，如图1所示，主要包括:主控模块(MCU),RFID射频模块、CSS射频模块、以及低频信号收发模块；进一步地，定位设备还包括:用于为定位设备供电的供电单元；
[0037]RFID射频模块，工作在13.56MHz频段，可完成IOcm内近距离的主控模块与RFID读卡器数据交换功能。确切地讲，RFID射频模块在与RFID读卡器的距离低于设定的通信距离阈值时，将RFID读卡器发送的定位人员信息发送至主控模块，以使主控模块加载定位人员信息，完成定位设备的初始化；
[0038]低频信号收发模块，工作在125KHZ频段，与定位信标通信，用于接收所述定位信标发送的定位设备待进入的定位区域的类型，并将定位区域类型信息发送至主控模块，以辅助主控模块进行I维、2维定位算法转换。进一步地，低频信号收发模块还用于从定位信标获取待进入的定位区域内的定位基站信息，并将该定位基站信息发送至主控模块，由主控模块通知CSS射频模块，以使CSS射频模块获取到有效的、可与其进行通信的定位基站信肩、O
[0039]CSS射频模块，工作在2.4GHz频段，为定位信号收发核心模块，通过收/发定位脉冲信号完成与定位基站间无线通信(有效通信距离大于150m)，实现定位数据交换。确切地讲，CSS射频模块，至少与三个定位基站通信，用于将定位基站发送的定位信号和同步信号转发至主控模块，以及将主控模块计算得到的定位设备的位置信息发送至定位基站；
[0040]主控模块，主要完成定位数据存储、定位数据运算及各射频模块休眠唤醒操作。确切地讲，主控模块接收所述RFID模块发送的定位人员信息，进行定位设备初始化；接收所述低频信号收发模块发送的定位区域类型信息，当定位区域为一维定位区域时，通过一维坐标解算，计算定位设备的位置信息；当定位区域为二维定位区域时，触发所述CSS射频模块，并基于定位基站发送的定位信号和同步信号，利用双曲线定位法，计算定位设备的位置信息；以及将计算得到的定位设备的位置信息通过CSS射频模块发送至定位基站，由定位基站将定位设备的位置信息上报至上层中心系统。
[0041]其中，主控模块基于定位基站发送的定位信号和同步信号，利用双曲线定位法，计算定位设备的位置信息的方式包括:
[0042]在与CSS射频模块通信的定位基站中选取三个定位基站，并求取接收各定位基站发送的定位信号的时间差，以及利用同步信号对所述时间差进行校正；
[0043]利用校正后的时间差，求取定位设备到第一定位基站和第二定位基站的距离差，以及定位设备到第二定位基站和第三定位基站的距离差，分别建立以第一定位基站、第二定位基站为焦点、以及以第二定位基站、第三定位基站为焦点的两组双曲线方程，求取两组双曲线轨迹方程的交点，得到定位设备的位置信息。[0044]其中，主控模块建立以两个定位基站为焦点的双曲线方程，具体包括:
[0045]主控模块以接收到定位基站i广播的定位信号为定位计时起点，以接收到定位基站i+Ι接收到定位基站i广播的定位信号后而广播的定位信号为定位计时终点，完成时间
差测量；
[0046]主控模块以定位基站i+1发出的同步信号，对测量得到的时间差进行校正，利用校正后的时间差求取定位设备到定位基站i和定位基站i+1的距离差；其中，同步信号中携带有定位基站i+1从接收到定位基站i广播的定位信号，到定位基站i+1接收到自身广播的定位信号的时延信息；
[0047]主控模炔基于定位基站i与定位基站i+1间的距离信息，以及定位设备到定位基站i和定位基站i+1的距离差信息，得到以定位基站i和定位基站i+1为焦点的双曲线轨迹方程；
[0048]主控模块以接收到定位基站i+1接收到定位基站i广播的定位信号后而广播的定位信号为定位计时起点，以接收到定位基站i+2接收到定位基站i+1广播的定位信号后而广播的定位信号为定位计时终点，利用上述双曲线轨迹建立流程，得到以定位基站i+1和定位基站i+2为焦点的双曲线轨迹方程。
[0049]由上述解算方式可知，利用三个定位基站，即可得到定位设备的位置信息。但考虑到定位区域环境因素影响，利用三个定位基站建立的两组双曲线间可能无交点，或者存在多个交点的情况，这会导致无法得到定位设备的位置信息。对此，本发明实施例还提供一种解算定位设备位置信息的优选方案，具体如下:
[0050]对与CSS射频模块通信的各定位基站进行顺序编号，分别求取接收到相邻两个定位基站i及i+1发送的定位信号的时间差，并利用同步信号对所述时间差进行校正；
[0051]利用校正后的时间差，求取定位设备到相邻两个定位基站i及i+1的距离差，建立以定位基站1、定位基站i+1为焦点的多组双曲线方程；
[0052]求取相邻两组双曲线方程的交点，得到定位设备的多个位置信息，并按照设定筛取规则，对多个位置信息中的伪位置信息进行剔除，并基于剔除后的各位置信息，计算定位设备的精确位置信息；
[0053]其中，i=l，…，N ;N为与CSS射频模块通信的定位基站的个数；且当i取N时，令i+l=l，以实现循环迭代计算。具体循环示意图如图2所示。
[0054]由上述解算方式可知，主控模块利用定位区域内所有定位基站顺序发送的定位信号，可以建立多组双曲线方程，相邻两组双曲线方程即可求取一个位置信息，由此可以得到定位设备的多个位置信息，将多个位置信息中的伪位置信息(即:与其他位置信息偏差较大的位置信息)进行剔除后，采用数据优化算法，对多个位置信息进行处理，可以得到一个精确的位置信息。其中，在已知一个变量的多个取值的条件下，求取该变量的精确取值的优化算法有很多种，例如卡尔曼滤波算法、快速下降法等等，在此不作穷举。
[0055]方法实施例
[0056]与实施例一相对应，本发明实施例提供一种室内无线定位设备实现定位的方法，应用在包括定位设备、RFID读卡器、若干定位基站和若干定位信标的系统中。其中，定位设备利用13.56MHz频段与RFID读卡器通信，利用125KHz频段与定位信标通信，以及利用
2.4GHz频段与定位基站通信。[0057]如图3所示,本实施例所述方法具体包括:
[0058]步骤S301，定位设备在接收到RFID读卡器发送的定位人员信息后，进行定位设备初始化；
[0059]步骤S302，定位设备接收定位信标发送的定位设备待进入的定位区域的类型信息，并在定位区域的类型为一维定位区域时，执行步骤S303 ;在定位区域的类型为二维定位区域时，执行步骤S304 ；
[0060]步骤S303，定位设备通过一维坐标解算，计算定位设备的位置信息，转步骤S305 ；
[0061]步骤S304，定位设备接收至少三个定位基站发送的定位信号和同步信号，基于该定位信号和同步信号，利用双曲线定位法，计算定位设备的位置信息，转步骤S305 ；
[0062]具体地，该步骤中，定位设备完成定位设备位置信息的计算方式与实施例一中所述的方式相同，在此不作赘述。
[0063]步骤S305，定位设备将计算得到的定位设备的位置信息广播至定位基站。
[0064]基于上述装置实施例和方法实施例的阐述，下面根据图4?图7给出本发明一个较佳的实施例，并结合对实施例的描述，进一步给出本发明的技术细节，使其能够更好地说明本发明的提供的方法及装置的具体实现过程。
[0065]本发明实施例中所述的定位卡(即定位设备)为多频段无线定位卡，其集成了125KHz、13.56MHz及2.4GHz三个频段，利用各频段信号在不同环境及传输距离上的特点及优势，实现不同应用场合的定位。如图4所示，为本发明实施例所述定位卡的应用实例图。
[0066]本实施例中，13.56MHz频段为近距离无线识别频段，定位卡结合RFID读卡器实现对被定位人员信息读写功能。利用125KHZ低频信号穿透力强的特点，实现对目标定位卡的区域识别、辅助定位参数校正及实现一维定位、二维定位的算法切换。2.4GHz频段为室内定位基础频段，利用2.4GHz频段提供的80MHz带宽结合CSS线性脉冲调制技术，实现室内环境下的二维精确定位。
[0067]其中，利用2.4GHz频段提供的80MHz带宽结合CSS线性脉冲调制技术进行二维精确定位时，还采用了改进型的TDOA算法，该算法对传统TDOA定位算法进行了改进，由定位基站作为定位信号的发起端，定位卡根据各定位基站信号时差完成其所在位置信息的计算，并通过定位基站将位置信息上传至中心系统，完成目标定位。
[0068]该方法在保证原有定位精度的基础上，避免了因系统时间同步而造成的系统定位容量限制。同时，由于位置信息数据处理工作由定位卡完成，数据处理服务器将不再需要进行庞大的数据计算工作，从而降低了后台设备数据处理压力，提高了系统运行的稳定性及
可靠性。
[0069]下面对改进型的TDOA定位方法进行详细说明:
[0070]改进后的TDOA定位算法在双曲线定位法基本原理基础上进行了改进。基站发出定位计时起止信号及同步信号(时间延迟)，定位卡根据计时起止信号完成到达时间差测量，同时结合基站同步信号中的延迟时间信息，完成一次双曲线轨迹方程的确认。
[0071]图5是本发明定位基本原理不意图。如图所不，定位基站间(Anchorl、2)距尚已知，由Anchorl作为定位信号发起点向Anchor2及Tag(定位卡)发送定位信号。当Anchor2接收到Anchorl定位信号后，向Tag发送定位计时终止信号。Tag以Anchorl定位信号为定位计时起点，以Anchorf定位信号为定位计时终点，起止间时间代表定位信号经b、c段路径与a路径之差。利用双曲线定义，可将Tag视为落在以Anchorl、Anchor2为焦点的双曲线轨迹上的一点，且焦点间距离已知。同样方法可确定以Anchor2、Anchor3为焦点的双曲线轨迹方程。两个双曲线的交点即为Tag所在位置。
[0072]由于Anchor2处理Anchorl的定位信号时存在时延，为解决此问题，采用双信号定位校准方法，即同一基站发出两组定位信号(两组信号间隔通常在6ms)，第一组为定位计时信号，第二组为同步校准信号(包含时延校准信息，即Anchorf处理Anchorl的定位信号所需的时间)。以图5中定位原理图为例，Anchor2以收到Anchorl的定位计时信号为计时起点，以收到自身广播的定位计时信号为计时终点，计时起止点间时间差为延误校准时间，该数据通过同步校准信号由Anchor2发给Tag。
[0073]图6为定位原理信号流向时序分析图。如图所示，Anchorl与Tag距离为a、Anchor2与Tag距离为b、Anchorl与Anchor2间距离为c,其中c为已知距离。信号时序如下所示:
[0074](I) Anchorl在td时刻广播定位计时信号；
[0075](2) Anchor2在t2’’时刻收到Anchorl的定位计时信号,解析该定位计时信号后，于t2时刻广播定位计时信号。同时，Anchor2计算出t2’’与t2间时延Λ t2=t2_t2’’，并于t2’时刻发送给Tag ；
[0076](3) Tag在t/ ’接收到Anchorl广播的定位计时信号(即为计时起点)，于h时刻接收到Anchor2广播的定位计时信号(计时终点)，以及于t/时刻接收到Anchor2发送的同步信号(包含处理时延信息)。
[0077]改进型的TDOA算法原理，有如下公式:
[0078]Δ =a~b= (t/，-t0).v- (t「tQ_ Δ t2).v_c 公式 I
[0079]整理公式I，得到:
[0080]Δ =a_b= (t/，-tf Δ t2).v-c 公式 2
[0081]其中，V为无线电波在空气介质的传输速度，v=3000000km/so
[0082]由上述公式即可求出定位卡到Anchor I和Anchor 2的距离差，且Anchor I与Anchor2间的距离已知，由此即可得到以Anchorl和Anchor2为焦点的双曲线方程。
[0083]对于建立以Anchor2和Anchor3为焦点的双曲线方程的过程与上述过程相同，即:
[0084](I) Anchor2在t2时刻广播定位计时信号；
[0085](2) Anchor3在t/ ’时刻收到Anchor2的定位计时信号,解析该定位计时信号后，于t3时刻广播定位计时信号。同时，Anchor3计算出t/’与t3间时延Λ t3=t3_t3’’，并于t3’时刻发送给Tag ；
[0086](3)Tag以接收到Anchor2广播的定位计时信号为计时起点，以接收到Anchor3广播的定位计时信号为计时终点，以及以Anchorf发送的处理时延信息为同步信号。再利用公式1、2即可求得定位卡到Anchor2和Anchor3的距离差，且Anchor2与Anchor3间的距离已知，由此即可得到以Anchor2和Anchor3为焦点的双曲线方程。
[0087]以此类推，即可求得以Anchor3、4为焦点、Anchor4、5为焦点、Anchor5、6为焦点、....的双曲线方程。
[0088]基于上述原理阐述，下面给出定位卡进行定位信息解算的详细处理流程，如图7所示，包括:
[0089]步骤1，定位卡通过与RFID读卡器通信，进行RFID定位功能唤醒；
[0090]步骤2，利用RFID读卡器发送的定位信息，进行设备初始化；
[0091]步骤3，判断初始化是否成功，若是，执行步骤4，否则，返回步骤2 ;
[0092]步骤4，定位卡通过与定位信标进行通信，进行目标定位区域的一维二维状态判断，若为二维定位区域，执行步骤6 ;若为一维定位区域，执行步骤5 ;
[0093]步骤5，定位卡进行一维坐标解算，转步骤21 ；
[0094]步骤6，定位卡等待接收定位计时起点信号；
[0095]步骤7，定位卡判断是否接收到定位计时起点信号，若是，执行步骤8;否则，返回步骤6 ;
[0096]步骤8，定位卡记录接收定位计时起点信号的时间；
[0097]步骤9，定位卡等待接收定位计时终止信号；
[0098]步骤10，定位卡判断是否接收到定位计时终止信号，若是，执行步骤11 ;否则，返回步骤9 ;
[0099]步骤11，定位卡记录接收定位计时终止信号的时间；
[0100]步骤12，定位卡等待接收同步信号；
[0101]步骤13，定位卡判断是否接收到同步信号，若是，执行步骤14;否则，返回步骤12 ；
[0102]步骤14，定位卡计算定位信号时差，并利用同步信号对该时差进行校正；
[0103]步骤15，定位卡确定双曲线轨迹方程；
[0104]步骤16，定位卡查询上一组信号确定的双曲线方程；
[0105]步骤17，定位卡检测查询是否成功，若否，存储本组信号求得的双曲线方程，转步骤6;否则，执行步骤18;
[0106]步骤18，定位卡进行双曲线方程解算；
[0107]步骤19，定位卡判断是否求解成功，若否，执行步骤20 ;否则，执行步骤21 ；
[0108]步骤20，定位卡抛弃本次求得的数据；
[0109]步骤21，定位卡上传目标坐标信息；
[0110]步骤22，定位卡判断是否上传成功，若是，执行步骤23 ;否则，返回步骤21 ；
[0111]步骤23，结束。
[0112]由上述定位流程可知，定位卡通过RFID读卡器实现定位功能唤醒并进入初始化状态。默认情况下定位卡以二维定位模式开启，当收到定位基站的定位计时起点信号后，记录定位卡当前时间t/’。当收到定位基站的定位计时终止信号后记录当前时刻h，并根据时间差数据确定轨迹方程。同样原理完成多组轨迹方程式建立，再结合双曲线定位算法进行坐标计算。对通过多次迭代计算后存在与历史数据较大偏差的计算结果，将采取抛弃处理。对于剩余的计算结果，采用设定的数据优化处理算法，求取定位卡的精确坐标信息，再通过2.4GHz频段向定位基站(就近的定位基站)上传其坐标信息。
[0113]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种室内无线定位设备，其特征在于，包括: RFID射频模块，与RFID读卡器通信，用于将所述RFID读卡器发送的定位人员信息发送至主控模块； 低频信号收发模块，与定位信标通信，用于接收所述定位信标发送的定位设备待进入的定位区域的类型，并将定位区域类型信息发送至主控模块； CSS射频模块，至少与三个定位基站通信，用于将定位基站发送的定位信号和同步信号转发至主控模块，以及将主控模块计算得到的定位设备的位置信息发送至定位基站； 主控模块，用于接收所述RFID射频模块发送的定位人员信息，进行定位设备初始化；接收所述低频信号收发模块发送的定位区域类型信息，当定位区域为一维定位区域时，通过一维坐标解算，计算定位设备的位置信息；当定位区域为二维定位区域时，触发所述CSS射频模块，并基于定位基站发送的定位信号和同步信号，利用双曲线定位法，计算定位设备的位置信息；以及将计算得到的定位设备的位置信息通过CSS射频模块发送至定位基站。
2.如权利要求1所述的室内无线定位设备，其特征在于，所述RFID模块工作在13.56MHz频段，所述低频信号收发模块工作在125KHz频段，所述CSS射频模块工作在2.4GHz 频段。
3.如权利要求1所述的室内无线定位设备，其特征在于，所述主控模炔基于定位基站发送的定位信号和同步信号，利用双曲线定位法，计算定位设备的位置信息，具体包括: 在与所述CSS射频模块通信的定位基站中选取三个定位基站； 求取接收到选取的各定位基站发送的定位信号的时间差，并利用同步信号对所述时间差进行校正； 利用校正后的时间差，求取定位设备到第一定位基站和第二定位基站的距离差，以及定位设备到第二定位基站和第三定位基站的距离差，分别建立以第一定位基站、第二定位基站为焦点、以及以第二定位基站、第三定位基站为焦点的两组双曲线方程； 求取两组双曲线轨迹方程的交点，得到定位设备的位置信息。
4.如权利要求1所述的室内无线定位设备，其特征在于，所述主控模炔基于定位基站发送的定位信号和同步信号，利用双曲线定位法，计算定位设备的位置信息，具体包括: 对与CSS射频模块通信的各定位基站进行顺序编号； 分别求取接收到相邻两个定位基站i及i+Ι发送的定位信号的时间差，并利用同步信号对所述时间差进行校正； 利用校正后的时间差，求取定位设备到相邻两个定位基站i及i+Ι的距离差，建立以定位基站1、定位基站i+Ι为焦点的多组双曲线方程； 求取相邻两组双曲线方程的交点，得到定位设备的多个位置信息，并按照设定筛取规贝U，对多个位置信息中的伪位置信息进行剔除，并基于剔除后的各位置信息，计算定位设备的精确位置信息； 其中，i=l，…，N ;N为与CSS射频模块通信的定位基站的个数；且当i取N时，令i+l=l，以实现循环迭代计算。
5.如权利要求3或4所述的室内无线定位设备，其特征在于，所述主控模块建立以两个定位基站为焦点的双曲线方程，具体包括: 主控模块以接收到定位基站i广播的定位信号为定位计时起点，以接收到定位基站i+Ι接收到定位基站i广播的定位信号后而广播的定位信号为定位计时终点，完成时间差测量； 主控模块以定位基站i+ι发出的同步信号，对测量得到的时间差进行校正，利用校正后的时间差求取定位设备到定位基站i和定位基站i+ι的距离差；其中，同步信号中携带有定位基站i+ι从接收到定位基站i广播的定位信号，到定位基站i+ι接收到自身广播的定位信号的时延信息； 主控模炔基于定位基站i与定位基站i+ι间的距离信息，以及定位设备到定位基站i和定位基站i+ι的距离差信息，得到以定位基站i和定位基站i+ι为焦点的双曲线轨迹方程; 主控模块以接收到定位基站i+ι接收到定位基站i广播的定位信号后而广播的定位信号为定位计时起点，以接收到定位基站i+2接收到定位基站i+Ι广播的定位信号后而广播的定位信号为定位计时终点，利用上述双曲线轨迹建立流程，得到以定位基站i+Ι和定位基站i+2为焦点的双曲线轨迹方程。
6.—种室内无线定位设备实现定位的方法,应用在包括定位设备、RFID读卡器、若干定位基站和若干定位信标的系统中，其特征在于，包括: 步骤1，定位设备在 接收到RFID读卡器发送的定位人员信息后，进行定位设备初始化；步骤2，定位设备接收定位信标发送的定位设备待进入的定位区域的类型信息，并在定位区域的类型为一维定位区域时，执行步骤3;在定位区域的类型为二维定位区域时，执行步骤4 ; 步骤3，定位设备通过一维坐标解算，计算定位设备的位置信息，转步骤5 ； 步骤4，定位设备接收至少三个定位基站发送的定位信号和同步信号，基于该定位信号和同步信号，利用双曲线定位法，计算定位设备的位置信息，转步骤5 ； 步骤5，定位设备将计算得到的定位设备的位置信息广播至定位基站。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法中，定位设备利用13.56MHz频段与RFID读卡器通信，利用125KHz频段与定位信标通信，以及利用2.4GHz频段与定位基站通信。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括: 定位设备在与其通信的定位基站中选取三个定位基站； 求取接收到选取的各定位基站发送的定位信号的时间差，并利用同步信号对所述时间差进行校正； 利用校正后的时间差，求取定位设备到第一定位基站和第二定位基站的距离差，以及定位设备到第二定位基站和第三定位基站的距离差，分别建立以第一定位基站、第二定位基站为焦点、以及以第二定位基站、第三定位基站为焦点的两组双曲线方程； 求取两组双曲线轨迹方程的交点，得到定位设备的位置信息。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤4，具体包括: 定位设备对与其通信的各定位基站进行顺序编号； 分别求取接收到相邻两个定位基站i及i+Ι发送的定位信号的时间差，并利用同步信号对所述时间差进行校正； 利用校正后的时间差，求取定位设备到相邻两个定位基站i及i+Ι的距离差，建立以定位基站1、定位基站i+1为焦点的多组双曲线方程； 求取相邻两组双曲线方程的交点，得到定位设备的多个位置信息，并按照设定筛取规贝U，对多个位置信息中的伪位置信息进行剔除，并基于剔除后的各位置信息，计算定位设备的精确位置信息；其中，i=l，…，N ；N为与定位设备通信的定位基站的个数；且当i取N时，令i+l=l，以实现循环迭代计算。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法中，建立以两个定位基站为焦点的双曲线方程，具体包括: 定位设备以接收到定位基站i广播的定位信号为定位计时起点，以接收到定位基站i+Ι接收到定位基站i广播的定位信号后而广播的定位信号为定位计时终点，完成时间差测量； 定位设备以定位基站i+ι发出的同步信号，对测量得到的时间差进行校正，利用校正后的时间差求取定位设备到定位基站i和定位基站i+ι的距离差；其中，同步信号中携带有定位基站i+ι从接收到定位基站i广播的定位信号，到定位基站i+ι接收到自身广播的定位信号的时延信息； 定位设备基于定位基站i与定位基站i+ι间的距离信息，以及定位设备到定位基站i和定位基站i+Ι的距离差信息，得到以定位基站i和定位基站i+Ι为焦点的双曲线轨迹方程; 定位设备以接收到定位基站i+ι接收到定位基站i广播的定位信号后而广播的定位信号为定位计时起点，以接收到定位基站i+2接收到定位基站i+Ι广播的定位信号后而广播的定位信号为定位计时终点，利用上述双曲线轨迹建立流程，得到以定位基站i+Ι和定位基站i+2为焦点的双曲线轨迹方程。
【文档编号】G01S5/12GK103698745SQ201310721760
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】翟宇, 张化良, 韩暋, 傅季安, 韩全, 唐学术, 贾凡, 杨增顺, 朱瓅, 张志
申请人:北京航天测控技术有限公司