多模融合无线定位系统及其定位方法与流程

本发明涉及多模融合无线定位系统及其定位方法。

背景技术：

室内定位技术有极广的应用领域，在金融、监狱、看守所、养老院、矿山、医院、物流等领域都有重要应用。目前的室内定位技术主要有uwb技术、css技术、射频识别技术、蓝牙、wi-fi技术和zigbee技术等。uwb技术即超宽带技术，具有良好的抗干扰性及抗多径能力强，定位精度高，可达0.1米的精确度，但uwb技术穿透性不强，容易受人体或遮挡物的影响。css技术为线性调频扩频技术，其定位精度在1米以内，成本较uwb技术低，但其抗多径能力差。射频识别技术进行定位，实现成本较低，但其通信距离较短，一般十米以内。wi-fi技术进行定位，设备易安装，成本低，但其信号容易受到干扰，覆盖半径仅在90米以内，定位精度也较差，在20米左右。zigbee技术是一种短距离、低速度无线网络技术，它以网络内传感器之间相互协调通信以实现定位，其功耗较低，单个传感器成本低，但其定位依靠网络定位，需大规模的网络节点，总体成本高且定位精度低。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有产品中的不足，提供多模融合无线定位系统及其定位方法。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

多模融合无线定位系统，包括若干个无线定位基站、无线定位终端、服务器软件定位平台，所述无线定位终端与若干个无线定位基站相互通信，所述若干个无线定位基站与服务器软件定位平台相互通信。

作为优选，无线定位基站包括第一2.4ghz无线定位模块、第一uwb模块。

作为优选，无线定位终端包括第二2.4g无线定位模块和第二uwb模块。

作为优选，第一2.4ghz无线定位模块、第二2.4g无线定位模块可以采用私有协议实现，也可以采用低功耗蓝牙ble来实现。

作为优选，第一uwb模块用于高精度定位，所述第一2.4ghz无线定位模块、第一uwb模块都用于区域定位。

多模融合无线定位系统的定位方法，包括服务器定位信息处理流程、终端定位模式选择流程、终端定位频率模式自动调节流程，所述服务器定位信息处理流程、终端定位模式选择流程、终端定位频率模式自动调节流程同时进行。

服务器定位信息处理流程包括如下步骤：

步骤a1：开始；

步骤a2：无线定位基站开始定位，然后无线定位基站向服务器软件定位平台发送定位信息；

步骤a3：服务器软件定位平台将接收到的定位信息进行判断是2.4ghz定位信息还是uwb定位信息，若接收到的定位信息为2.4ghz定位信息，则跳到步骤a4，否则跳到步骤a5；

步骤a4：服务器软件定位平台分析rssi值，服务器软件定位平台结合地理信息模型分析指纹特征；

步骤a5：服务器软件定位平台判断uwb定位信息是否是高精度定位区域，若服务器软件定位平台判断uwb定位信息不是高精度定位区域，则进行区域定位处理，否则进行定位判断处理。

定位判断处理为服务器软件定位平台判断有效无线定位基站的个数是否大于3，若有效无线定位基站的个数小于3，则进行区域定位处理，否则进行高精度定位处理，所述高精度定位处理为无线定位基站通过第一uwb模块进行高精度定位，然后无线定位基站将定位结果发送给服务器软件定位平台，所述区域定位处理为无线定位基站通过第一2.4ghz无线定位模块或第一uwb模块进行区域定位处理，无线定位基站将定位结果发送给服务器软件定位平台。高精度定位为在需要时候进行高精度定位的区域

终端定位模式选择流程包括如下步骤：

步骤b1：无线定位终端向基站发送uwb定位请求包,无线定位终端设定uwb定位失败最大值x；

步骤b2：无线定位终端判断是否接收到uwb定位请求包的回复信号，若接收到uwb定位请求包的回复信号，则跳到步骤b3，否则跳到步骤b4；

步骤b3：无线定位终端判断第二2.4g无线定位模块是否开启广播，若没有开启第二2.4ghz定位模块广播，则跳到步骤b1，否则第二2.4g无线定位模块关闭广播，同时跳到步骤b1；

步骤b4：无线定位终端判断第二2.4g无线定位模块是否开启广播，若是开启广播，则跳到步骤b1，否则无线定位终端开始uwb定位失败计数，得到uwb定位失败值，若uwb定位失败值大于t则第二2.4g无线定位模块开启广播，否则跳到步骤b1。

终端定位频率模式自动调节流程包括如下步骤：

步骤c1：无线定位终端判断自身状态,无线定位终端设定静止最大时间n；

步骤c2：若无线定位终端判断自身状态为运动状态，则无线定位终端以正常定位频率进行定位，否则无线定位终端判断静止时间是否大于n，若静止时间大于n，则无线定位终端以低频定位模式进行判断定位，否则跳到步骤c1。

本发明的有益效果如下：本发明解决了uwb定位、2.4ghz频段无线定位自身的局限性，融合2.4ghz频段和uwb技术的优点，弥补各自的不足，实现一种定位精度高、定位终端功耗低、uwb组网便捷、系统可靠性高的定位系统，极大开阔定位系统的适用场景。

附图说明

图1为本发明的多模融合无线定位系统模块连接图；

图2为服务器定位信息处理流程图；

图3为终端定位模式选择流程图；

图4为终端定位频率模式自动调节流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明：

如图1所示，多模融合无线定位系统，包括若干个无线定位基站1、无线定位终端2、服务器软件定位平台3，所述无线定位终端2与若干个无线定位基站1相互通信，所述若干个无线定位基站1与服务器软件定位平台3相互通信，无线定位基站1包括第一2.4ghz无线定位模块11、第一uwb模块12。无线定位终端2包括第二2.4g无线定位模块21和第二uwb模块22。第一2.4ghz无线定位模块11、第二2.4g无线定位模块21可采用低功耗蓝牙ble来实现，也可采用私有协议实现。第一uwb模块12用于高精度定位，所述第一2.4ghz无线定位模块11、第一uwb模块12都用于区域定位。

多模融合无线定位系统的定位方法，包括服务器定位信息处理流程、终端定位模式选择流程、终端定位频率模式自动调节流程，所述服务器定位信息处理流程、终端定位模式选择流程、终端定位频率模式自动调节流程同时进行。

如图2所示，服务器定位信息处理流程包括如下步骤：

步骤a1：开始；

步骤a2：无线定位基站1开始定位，然后无线定位基站1向服务器软件定位平台3发送定位信息；

步骤a3：服务器软件定位平台3将接收到的定位信息进行判断是2.4ghz定位信息还是uwb定位信息，若接收到的定位信息为2.4ghz定位信息，则跳到步骤a4，否则跳到步骤a5；

步骤a4：服务器软件定位平台3分析rssi值，服务器软件定位平台3结合地理信息模型分析指纹特征；

步骤a5：服务器软件定位平台3判断uwb定位信息是否是高精度定位区域，若服务器软件定位平台3判断uwb定位信息不是高精度定位区域，则进行区域定位处理，否则进行定位判断处理。定位判断处理为服务器软件定位平台3判断有效无线定位基站1的个数是否大于3，若有效无线定位基站1的个数小于3，则进行区域定位处理，否则进行高精度定位处理，所述高精度定位处理为无线定位基站1通过第一uwb模块12进行高精度定位，然后无线定位基站1将定位结果发送给服务器软件定位平台3，所述区域定位处理为无线定位基站1通过第一2.4ghz无线定位模块11或第一uwb模块12进行区域定位处理，无线定位基站1将定位结果发送给服务器软件定位平台3。

如图3所示，终端定位模式选择流程包括如下步骤：

步骤b1：无线定位终端2向基站发送uwb定位请求包,无线定位终端2设定uwb定位失败最大值x；

步骤b2：无线定位终端2判断是否接收到uwb定位请求包的回复信号，若接收到uwb定位请求包的回复信号，则跳到步骤b3，否则跳到步骤b4；

步骤b3：无线定位终端2判断第二2.4g无线定位模块21是否开启广播，若没有开启广播，则跳到步骤b1，否则第二2.4g无线定位模块21关闭广播，同时跳到步骤b1；

步骤b4：无线定位终端2判断第二2.4g无线定位模块21是否开启广播，若是开启广播，则跳到步骤b1，否则无线定位终端2开始uwb定位失败计数，得到uwb定位失败值，若uwb定位失败值大于t则第二2.4g无线定位模块21开启广播，否则跳到步骤b1。

如图4所示，终端定位频率模式自动调节流程包括如下步骤：

步骤c1：无线定位终端2判断自身状态,无线定位终端2设定静止最大时间n；

步骤c2：若无线定位终端2判断自身状态为运动状态，则无线定位终端2以正常定位频率进行定位，否则无线定位终端2判断静止时间是否大于n，若静止时间大于n，则无线定位终端2以低频定位模式进行判断定位，否则跳到步骤c1。

无线定位基站包含第一2.4ghz无线定位模块11、第一uwb模块12。高精度定位采用第一uwb模块12进行定位；区域定位采用第一2.4ghz无线定位模块11或第一uwb模块12进行定位。本系统实现中，第一2.4ghz无线定位模块11可采用低功耗蓝牙ble实现，也可采用私有协议实现，第一uwb模块既可以做高精度定位也可以做区域定位，在uwb信号受遮挡时可利用第一2.4ghz无线定位模块做区域定位；

无线定位终端包括包括第二2.4g无线定位模块21和第二uwb模块22。第二2.4ghz无线定位模块11可采用低功耗蓝牙ble实现，也可采用私有协议实现，定位终端在2.4g模块定时或动态广播无线信号，无线定位基站接收到信号后，将接收到的终端的rssi值进行滤波处理，然后将对应的基站id、终端id及rssi值发送给服务器软件定位平台进行终端定位处理。在uwb定位模式下，根据区域内的uwb基站数量，进行一维、二维或三维定位。终端的具体位置在服务器软件定位平台上计算获得；无线定位终端可内置无源rfid，用作定位或门禁等应用。

服务器软件定位平台包括室内区域地图、定位人员信息、无线终端信息及位置处理引擎。地图被划分为若干区域，并与基站建立映射关系；在2.4g定位方式下，定位引擎根据终端rssi判断终端的区域位置；uwb定位模式下，可根据区域定位精度要求，做区域定位或者精确定位；在高精度定位区域，在三个以上uwb基站收到信号的情况下，可进行高精度定位模式，直接定位得出终端的坐标，在只有一个或两个uwb基站，可得出终端的距离基站的距离，退化为实现区域定位。

本发明解决了uwb定位、2.4ghz频段无线定位自身的局限性，融合2.4ghz频段和uwb技术的优点，弥补各自的不足，实现一种定位精度高、定位终端功耗低、uwb组网便捷、系统可靠性高的定位系统，极大开阔定位系统的适用场景。

需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，总之，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。