室内定位系统的制作方法

本发明涉及定位技术领域，特别是涉及一种室内定位系统。

背景技术：

tdoa(timedifferenceofarrival，到达时间差)定位是利用时间差进行定位的技术。通过测量信号到达定位基站(如tdoa基站)的时间，可以确定信号源至相应定位基站的距离。通过获取信号达到各个定位基站的时间差，可以作出以定位基站为焦点，距离差为长轴的双曲线，通过曲线焦点对信号源进行定位。

在基于tdoa技术进行室内定位的应用场景中，依据实际情况将总定位区域分割为多个section(区域)，每个section为空间开阔区域(如会议室、走道、房间等)，且与其它section边界相连，每个section有对应的定位基站组形成独立的定位单元。在这种混合型的定位场景中，当设置在定位目标(需要进行定位的用户等)上的标签设备介于2个或多个section的交界区域(如走廊与房间的交界范围)时，此时2个多个section的定位基站组都会接收到标签信号，并计算出各个定位基站对应的位置坐标。当此情形发生时，定位服务器需要筛选出上述标签设备(即定位目标)最有可能坐落在的section区域并采用此坐标。此时定位服务器的筛选依据通过定位基站接收到标签设备所发射信号的最大rssi(receivedsignalstrengthindication，接收信号场强指示)值或平均rssi值对section进行筛选，由于rssi值受环境因素(如人体遮挡等)影响较大，所以在室内交界区域，传统方案对定位目标的定位准确性低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统方案对室内交界区域处定位目标的定位准确性低的技术问题，提供一种室内定位系统。

一种室内定位系统，包括标签设备、定位基站、激发基站和多个激发天线；

所述激发基站分别连接多个激发天线，所述激发天线安装在设定的室内交界区域位置处，所述标签设备设置在室内的定位目标上；

所述标签设备用于在任意一个激发天线的设定范围内移动，接收所述激发基站通过所述激发天线发送的低频信号，从所接收的低频信号中读取发送低频信号的激发天线的id参数，将所述id参数添加至定位信号，并将所述定位信号发送至定位基站；

所述定位基站接收所述定位信号，记录所述定位信号的到达时间，将所述到达时间和定位信号上报至服务端；其中，所述定位信号用于供服务端识别id参数，根据所述id参数和到达时间确定定位目标的位置。

上述室内定位系统，将激发天线安装在设定的室内交界区域位置处，标签设备设置在室内的定位目标上；使标签设备在任意一个激发天线的设定范围内移动的过程中，可以接收所述激发基站通过所述激发天线发送的低频信号，从中读取发送低频信号的激发天线的id参数，将所述id参数添加至定位信号，并将所述定位信号通过定位基站上报至服务端，使服务端可以根据携带id参数的定位信号确定定位目标在室内交界区域的位置，有效提高了室内交界区域对定位目标进行定位的准确性。

附图说明

图1为一个实施例的室内定位系统结构示意图；

图2为一个实施例的激发天线设置示意图；

图3为一个实施例的室内定位系统结构示意图；

图4为一个实施例的激发基站结构示意图；

图5为一个实施例的激发基站结构示意图；

图6为一个实施例的室内定位场景示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的室内定位系统的具体实施方式进行详细阐述。

参考图1，图1所示为一个实施例的室内定位系统结构示意图，包括标签设备11、定位基站12、激发基站40和多个激发天线20；

所述激发基站40分别连接多个激发天线20，所述激发天线20安装在设定的室内交界区域位置处，所述标签设备11设置在室内的定位目标(如需要进行定位的工作人员、移动物体或者其他用户等)上；

所述标签设备11用于在任意一个激发天线的设定范围内移动，接收所述激发基站40通过所述激发天线20发送的低频信号，从所接收的低频信号中读取发送低频信号的激发天线的id(身份标识)参数，将所述id参数添加至定位信号，并将所述定位信号发送至定位基站12；上述低频信号携带发送该低频信号的激发天线的id参数，上述id参数根据相应激发天线所处的室内交界区域位置特征进行设置；id参数与激发天线一一对应设置，根据某一id参数，可以确定发送携带该id参数的低频信号的激发天线，从而确定上述激发天线所在的室内交界区域位置；

所述定位基站12接收所述定位信号，记录所述定位信号的到达时间，将所述到达时间和定位信号上报至服务端30；其中，所述定位信号用于供服务端30识别id参数，根据所述id参数和到达时间确定定位目标的位置(即标签设备所处的位置)。

上述室内定位系统可在室内多个区域交界时进行定位。任意相邻两个区域之间存在交界线，室内某区域中距上述交界线设定距离内的范围为该区域的室内交界区域；上述设定距离可以根据室内各个区域的特点进行设置，比如设置为1米或者0.8米等值。

通常情况下，一个区域对应一组定位基站，当定位目标处于相应区域的室内交界区域外时，该区域的定位基站可根据定位目标处的标签设备发送的定位信号对定位目标进行定位；当定位目标处于相应区域的室内交界区域内时，该区域的相邻区域对应的定位基站也可能收到标签设备发送的定位信号，进行相应的定位，此时，室内定位系统便可能输出定位目标对应的多个位置；本实施例在各个区域的室内交界区域处设置激发天线，使标签设备在激发天线的设定范围内，即在相应区域的室内交界区域内移动时，标签设备可以接收携带相应激发天线id参数的低频信号，将上述激发天线的id参数添加至定位信号，使服务端可以根据定位信号识别相应室内交界区域处的激发天线id参数，进而识别出准确的定位目标位置，对上述定位目标进行准确定位。

具体地，上述激发天线具体可以设置在相应室内交界区域的中心位置处；若室内两个区域通过一张门连接，上述激发天线还可以分别设置在门前和门后，如图2所示，门前的室内交界区域设置激发天线21，门后的室内交界区域设置激发天线22。

本发明提供的室内定位系统，将激发天线20安装在设定的室内交界区域位置处，标签设备11设置在室内的定位目标上；使标签设备11在任意一个激发天线的设定范围内移动的过程中，可以接收所述激发基站40通过所述激发天线20发送的低频信号，从中读取发送低频信号的激发天线的id参数，将所述id参数添加至定位信号，并将所述定位信号通过定位基站上报至服务端30，使服务端30可以根据携带id参数的定位信号确定定位目标在室内交界区域的位置，有效提高了室内交界区域对定位目标进行定位的准确性。

在一个实施例中，上述标签设备11随着定位目标移动至任意一个激发天线的设定范围内时，激发基站40通过该激发天线(标签设备11当前所在室内交界区域位置处的激发天线)向所述标签设备11发送携带该激发天线id参数的低频信号；所述标签设备11接收所述低频信号，从所述低频信号中读取所述id参数，将所述id参数添加至定位信号，并将所述定位信号发送至定位基站12。

上述激发天线的设定范围即为激发天线所在区域中的某个室内交界区域。当标签设备11随着定位目标移动至任意一个激发天线的设定范围内时，标签设备11便可以接收激发基站40通过相应激发天线发送的低频信号，使标签设备11发送的定位信号中携带其所在室内交界区域位置处激发天线的id参数，以便服务端30可以根据上述定位信号进行准确定位。

参考图3所示，在一个实施例中，上述室内定位系统，还可以包括设置在服务端的服务器31，所述服务器31分别连接所述定位基站12和激发基站40；如图3所示，上述服务器31可以通过网络交换设备32分别连接所述定位基站12和激发基站40，以便服务器31可以较为稳定的接收上述定位基站12和激发基站40上报的相关信号；

所述服务器31接收所述定位基站12上报的定位信号，从所述定位信号中识别id参数，根据所述id参数确定所述id参数对应的目标交界区域，根据所述目标交界区域和到达时间确定定位目标的位置。上述目标交界区域即为标签设备11当前所在的室内交界区域。

作为一个实施例，上述服务器31可以根据到达时间计算定位目标对应的若干个位置参数，将处于目标交界区域的位置参数确定为目标位置参数，根据所述目标位置参数确定定位目标的位置。

本实施例中，服务器可能接受到定位目标所在交界区域附近的多组定位基站发送的定位信号，从而可能计算出多个位置参数，此时，服务器可以根据定位信号携带的id参数计算出定位目标所处的目标交界区域，将处于目标交界区域的位置参数确定为目标位置参数，从而实现对定位目标的准确定位。

作为一个实施例，上述服务器31识别当前id参数对应的当前交界区域后，获取上一次识别的id参数对应的上一次交界区域，若所述当前交界区域和上一次交界区域为相邻区域，则将所述当前交界区域确定目标交界区域。

由于标签设备11随着定位目标在移动，在对定位目标的定位过程中，当前定位信号的发射区域和上一次定位信号的发射区域可能为相邻区域，若当前交界区域和上一次交界区域为相邻区域，表明服务器31所识别的当前交界区域为合理的识别结果，可以将上述当前交界区域确定目标交界区域，继续进行定位目标的定位。

作为一个实施例，若所述当前交界区域和上一次交界区域为相同区域，则表明定位目标停留在同一个区域或者在该区域内移动，可以直接将所述当前交界区域确定目标交界区域。

作为一个实施例，上述服务器31在识别到当前交界区域和上一次交界区域不相邻时，进一步判断所述定位信号对应的位置参数是否处于所述当前交界区域，若是，则将当前交界区域确定为目标交界区域。

本实施例中，若当前交界区域和上一次交界区域不相邻，表明定位目标可能在进行少有的快速移动或者出现相关识别误差导致识别结果有误，此时可以通过进一步分析定位信号对应的位置参数是否处于所述当前交界区域，以验证所识别的当前交界区域的准确性，若定位信号对应的位置参数处于所述当前交界区域，表明识别结果有误的概率极小，可以将上述当前交界区域确定目标交界区域，以保证定位工作的顺利进行。

作为一个实施例，若所述定位信号对应的位置参数不处于所述当前交界区域，则将上一次交界区域确定为目标交界区域。

本实施例中，若所述定位信号对应的位置参数不处于所述当前交界区域，表明服务器针对当前接收的定位信号携带的id参数识别有误，识别结果出现错误的概率大，此时丢弃当前识别的当前交界区域，将上一次交界区域确定为目标交界区域，以保证定位工作的顺利进行。

参考图3所示，在一个实施例中，所述标签设备11还可以将所述定位信号发送至激发基站40，所述激发基站40将所述定位信号上报至服务器31，所述服务器31读取定位基站12上报的第一信号以及激发基站40上报的第二信号，根据所述第一信号和第二信号确定定位信号。

本实施例中，服务器31可以接收激发基站40上报的第二信号，在上述定位基站12上报第一信号的上报过程受到干扰，而无法使服务器顺利读取定位基站12上报的第一信号时，服务器还可以根据激发基站40上报的第二信号进行相应的定位，可以提高相应定位工作的可靠性。在服务器31同时读取到定位基站12上报的第一信号以及激发基站40上报的第二信号时，可以选择第一信号和第二信号中的任意一个信号作为定位信号，也可以对第一信号和第二信号进行平均运算，根据该组第一信号和第二信号中各项参数的平均值确定定位信号。

在一个实施例中，上述标签设备位于任意一个激发天线的设定范围外(非交界区域)时，所述标签设备向所述定位基站发送定位信号，所述定位基站获取定位信号到达定位基站的到达时间，将所获取的到达时间上报至服务器，服务器根据所述到达时间计算到达时间差，根据所述到达时间差计算定位目标的位置。

本实施例中，定位目标进入某区域的非交界区域时，定位目标上设置的标签设备可以向发送定位信号，如2.4ghz(吉赫兹)脉冲信号，此时该区域对应的定位基站(tdoa基站)可以接收到标签设备发送的定位信号，计算出定位信号到达定位基站的到达时间，定位基站还可以将到达时间上报给服务器，服务器根据到达时间计算相应的到达时间差，进而计算出标签设备所在的位置。此时由于此时标签设备不在交界区域，则标签设备不会被激发天线发送的低频信号激发，标签设备发送的脉冲信号等定位信号(如payload信息)中，激发天线的id参数为空。

参考图4所示，图4为一个实施例的激发基站结构示意图，上述激发基站可以包括主控模块41、fsk(frequency-shiftkeying，频移键控)模块接口42和css(chirpspreadspectrum，线性调制信号)模块接口43；所述fsk模块接口42通过馈线分别连接各个激发天线；所述css模块接口43用于接收标签设备发送的定位信号。

作为一个实施例，上述激发基站可以采用12v(伏特)的poe电源(poweroverethernet，有源以太网)供电，还可以采用外接电源供电方式(如外接交流电源或者相适配的直流电源)。上述主控模块41可以采用lm3s6938芯片。上述激发基站还可以根据实际应用需求设置其他接口，如zigbee(紫蜂协议)模块接口、rs485接口、rj45以太网接口和/或wifi模块接口等，其中主控模块41分别与激发基站的各个接口连接，其连接示意图可以参考图5所示。其中，wifi模块接口用于在定位场景中增加wifi信号覆盖。通常情况下，激发基站的css模块和wifi模块不会同时使用，因而激发基站的css模块和wifi模块可以共用一个接口。

在一个实施例中，上述激发天线可以为125khz天线，所述激发基站通过所述激发天线向所述标签设备发送125khz低频信号。

本实施例在各个室内交界区域位置处部署基于125khz低频信号的激发天线，其发射的125khz低频信号具有较长的波长，绕射能力强，使激发基站通过激发天线发送相应低频信号过程中，可以尽可能降低外界因素对上述低频信号产生的干扰。此外，上述125khz激发天线的部署具有成本低、部署简单的特点，在原有的tdoa定位工程基础上只需在相应室内交界区域上部署125k激发天线就可以实现各个室内交界区域上对定位目标的准确定位。

相应的，标签设备上设置125khz低频信号的接收芯片，使标签设备具有125k低频信号的接收功能，在接收到上述125khz低频信号后，可以调制解调出信号中所携带的天线唯一标识信息(id参数)，并将上述天线唯一标识信息通过payload(定位信号)上报给定位基站。激发基站还可以进行针对125khz低频信号的相应激发配置，以保证125khz低频信号发送过程中的顺利性。

在一个实施例中，以图6所示的室内定位场景为例进一步说明上述室内定位系统的定位原理。图6所示定位场景包括第一区域s1、第二区域s2、第三区域s3和连接所述第一区域s1和第三区域s3的连接区域d1，第一区域s1与第二区域s2之间的交界线为第一交界线，第一区域s1与连接区域d1之间的交界线为第二交界线，连接区域d1与第三区域s3之间的交界线为第三交界线。所述第一区域s1对应的一组定位基站为b1、b2、b3和b4，第二区域s2对应的一组定位基站为b5、b6、b7和b8，第三区域s3对应的一组定位基站为b9、b10、b11和b12。第一区域s1内距第一交界线设定距离内的第一室内交界区域位置处安装第一激发天线a1，第二区域s2内距第一交界线设定距离内的第二室内交界区域位置处安装第二激发天线a2，第一区域s1内距第二交界线设定距离内的第三室内交界区域位置处安装第三激发天线a3，连接区域d1内距第二交界线设定距离内的第四室内交界区域位置处安装第四激发天线a4，连接区域d1内距第三交界线设定距离内的第五室内交界区域位置处安装第五激发天线a5，第三区域s3内距第三交界线设定距离内的第六室内交界区域位置处安装第六激发天线a6。

标签设备随着定位目标进入第一区域s1，且不处于第一室内交界区域和第三室内交界区域时，标签设备可以向tdoa基站(定位基站)发射2.4ghz脉冲信号(定位信号)，此时第一区域s1对应的tdoa基站(b1、b2、b3和b4)可以接收到标签设备的脉冲信号，并计算出定位信号到达tdoa基站的到达时间，tdoa基站可以将到达时间上报给服务器，服务器可以根据到达时间的到达时间差计算出标签设备所在的位置。同时由于此时标签设备不在临界区，则标签设备不会被125khz低频信号激发，则标签设备发射的脉冲信号中，激发天线的id参数为空。

当标签设备移动至第一室内交界区域时，标签设备所在区域以及相邻区域的tdoa基站(b1至b4，b5至b8)都会接收到2.4ghz脉冲信号，各组tdoa基站可能将标签设备的位置计算在自己所在的区域位置上(如服务器可以计算出分别落在第一区域s1及第二区域s2上的2个坐标值)。此时标签设备被实际所在区域(第一室内交界区域)的125khz激发天线激发(第一激发天线a1)，标签设备上报的2.4ghz脉冲信号中携带有第一激发天线a1的id参数，其可以表示最近被125k低频信号激发的天线id。tdoa基站接收到定位后，可以将接收时间及payload信息(定位信号)上报给服务器，服务器则可以根据payload信息带有的id参数确认定位标签所在的区域。

当标签设备随着定位目标进行区域切换时(如图6中标签设备由第一区域s1切换到第二区域s2)，标签设备会被其所在区域的激发天线所发射的125khz低频信号所激发(如图3中如标签设备进入s2时，其会被a2激发，标签设备上报的payload信息中会带有a2地标天线id参数)，经过服务器解析后，则可确定标签设备所处的正确区域。

服务器通过payload信息(定位信号)进行定位的过程可以包括：

如果标签设备上报的payload信息中不带有125khz天线(激发天线)的id参数，则将标签设备所在的区域确定为上一次定位结果输出的区域。

如果定位标签上报的payload信息中带有125k天线的id参数，且上述id与上一次输出结果中的区域对应，则将标签设备所在的区域确定为上一次定位结果输出的区域。

如果标签设备上报的payload信息中带有125k天线的id参数，且上述id参数对应的区域不为上一次输出结果中的区域，则此时可以分三种情况：第一种、追溯服务器接收到最近一次且与本次不同的天线id，如果该天线id及本次天线id对应的区域相邻，则切换到本次激发天线id对应的区域(将当前识别的id参数对应的当前交界区域确定为目标交界区域)；第二种、追溯服务器接收到最近一次且与本次不同的天线id，如果此天线id及本次天线id对应的区域不相邻，且tdoa基站只计算出本次上报天线id对应的区域，则切换到本次激发天线id对应的区域(将当前识别的id参数对应的当前交界区域确定为目标交界区域)；第三种、追溯服务器接收到最近一次且与本次不同的天线id，如果此天线id及本次天线id对应的区域不相邻，且tdoa基站计算出多个区域定位结果，则不进行区域切换(则将上一次识别的id参数对应的上一次交界区域确定为目标交界区域)。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。