復合精準定位系統(tǒng)及其定位方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種定位系統(tǒng)，尤其涉及一種基于RFID、GSM、GNSS的微型的復合精準 定位系統(tǒng)及其定位方法。
【背景技術】
[0002] 目前市場上常見的跟蹤定位設備，通常是將GPS、GSM進行整合集成，使用GPS進行 精確定位以及使用GSM進行基站定位和定位信息傳送。但是受GPS定位精度的限制，尚缺 少對目標實現(xiàn)10米以內精確定向和定位的手段，特別是在室內環(huán)境下，無法接收衛(wèi)星信號 或信號很弱。同時也有只利用信號強度RSSI進行測距的方法，但其受環(huán)境因素干擾較大。
【發(fā)明內容】
[0003] 本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種復合精準定位系統(tǒng)，將全球導航衛(wèi)星 系統(tǒng)（GNSS)、全球移動通信系統(tǒng)（GSM)和射頻識別（RFID)技術進行系統(tǒng)整合，形成微型復 合定位裝置，最終實現(xiàn)在中遠距離使用GNSS和GSM對目標進行跟蹤和定位，在近距離使用 RFID技術對目標進行定向查找。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供了一種復合精準定位系統(tǒng)，包括主節(jié) 點單元、作為被定位對象的從節(jié)點單元和監(jiān)控中心，所述從節(jié)點單元分別與主節(jié)點單元、監(jiān) 控中心無線通信連接；所述主節(jié)點單元包括有源RFID模塊；所述從節(jié)點單元包括微控制 器、有源RFID模塊、GNSS模塊、GSM模塊和電源模塊；所述微控制器、有源RFID模塊、GNSS 模塊和GSM模塊分別與電源模塊電連接；所述GNSS模塊和GSM模塊都是通過串口與所述微 控制器連接。
[0005] 對于上述技術方案的改進，所述電源模塊還電連接有電壓檢測模塊，用于檢測電 源模塊的電壓是否低于門限值，從而在低于門限值時通過無線網(wǎng)絡進行低壓報警。
[0006] 對于上述技術方案的進一步改進，所述GNSS模塊的輸入端外置有高靈敏的低噪 聲放大器和高Q值濾波網(wǎng)絡。
[0007] 對于上述技術方案的進一步改進，所述GSM模塊的頂部設有屏蔽蓋板。
[0008] 相應地，本發(fā)明實施例還提供了一種利用復合精準定位系統(tǒng)進行定位的方法，包 括以下步驟：
[0009] 所述從節(jié)點單元定時向主節(jié)點單元報告是否處于安全距離內，如果在安全距離 內，則所述從節(jié)點單元基于有源RFID模塊，通過飛行時差TOF及接收信號強度RSSI進行測 距；
[0010] 如果不在安全距離內，則所述從節(jié)點單元自動判別后，觸發(fā)GNSS模塊或GSM，模塊 進行定位，并將定位信息交由微控制器處理，然后通過GSM模塊發(fā)送至所述主節(jié)點單元和 監(jiān)控中心。
[0011] 對于上述技術方案的改進，所述安全距離為20?100米。
[0012] 對于上述技術方案的進一步改進，不在安全距離內，所述從節(jié)點單元自動判別后， 觸發(fā)GNSS模塊進行定位，所述微控制器通過SPI接口讀取GNSS返回的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行 解析，得到從節(jié)點單元具體的位置信息。
[0013] 對于上述技術方案的進一步改進，在所述GNSS模塊出現(xiàn)信號接收不佳的情況時， 所述微控制器才啟用GSM模塊進行定位。
[0014] 對于上述技術方案的進一步改進，所述微控制器通過UART接口向GSM模塊發(fā)送指 令，從而激活GSM模塊并將得到的位置信息通過無線蜂窩網(wǎng)發(fā)送到主節(jié)點單元以及監(jiān)控中 心。
[0015] 對于上述技術方案的進一步改進，所述微控制器通過開啟內置定時器，控制所述 有源RFID模塊采取定時脈沖模式工作。
[0016] 實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：
[0017] 本發(fā)明將GNSS模塊、GSM模塊以及RFID模塊進行系統(tǒng)整合，將三者定位的功能 發(fā)揮到極致，尤其滿足各種遠近距離的定位，并且做到精確到10米之內。該系統(tǒng)不僅做到 定位精確度高、同時不會受到外界干擾，能最大限度保證系統(tǒng)的定位性能的穩(wěn)定。其中，所 述GNSS模塊負責對目標進行大范圍定位，GSM模塊負責定位數(shù)據(jù)通信和基于基站的粗略定 位，有源RFID模塊負責在近距離范圍內對目標進行精確定向和定位，其解決了以往定位系 統(tǒng)無法在近距離對目標精確定位的問題，并且將遠距離定位和近距離定位進行充分有效地 結合，實現(xiàn)對目標的全方位跟蹤和定位，并且耗能低，具有長時間工作及環(huán)保的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0018] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不 構成對本發(fā)明的不當限定，在附圖中：
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種復合精準定位系統(tǒng)中從節(jié)點單元的結構框圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種復合精準定位系統(tǒng)的主、從節(jié)點單元的測距示意 圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明實施例提供的一種復合精準定位系統(tǒng)中從節(jié)點單元的GSM模塊框 圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明實施例提供的一種復合精準定位系統(tǒng)的定位方法的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例 以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0024] 實施例：
[0025] 如圖1、圖2和圖3所示，所述復合精準定位系統(tǒng)，包括主節(jié)點單元1、從節(jié)點單元 2和監(jiān)控中心3,所述從節(jié)點2作為被定位對象，具有自身定位功能，其與主節(jié)點單元1和監(jiān) 控中心3分別通過無線通信連接。
[0026] 其中，所述主節(jié)點單元1包括有源RFID模塊5 ;所述從節(jié)點單元2包括微控制器 4、 有源RFID模塊5、GNSS模塊6、GSM模塊7和電源模塊8,所述微控制器4、有源RFID模塊 5、GNSS模塊6和GSM模塊7分別與電源模塊8,所述GNSS模塊6和GSM模塊7都是通過串 口與所述微控制器4連接。
[0027] 所述有源RFID(有源射頻識別）模塊5的定位功能是采用飛行時差測距（TOF) 與接收信號強度（RSSI)測距相結合的方法進行距離測量，使用雙向測距技術（TwoWay Ranging)，利用信號在兩個異步收發(fā)機之間往返飛行時間來測量節(jié)點間的距離。其以低能 耗，高靈敏度的紫峰協(xié)議（Zigbee)芯片（2. 4GHZ)作為有源射頻識別（RFID)的通訊模塊， 實現(xiàn)空間定向及定位。
[0028] 所述GNSS模塊5包括美國的GPS系統(tǒng)、俄羅斯的Glonass系統(tǒng)、歐洲的Gal i leo系 統(tǒng)、我國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)以及相關的增強系統(tǒng)，為全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)，其是個多系統(tǒng)、 多層面、多模式的復雜組合系統(tǒng)。在我國現(xiàn)在普遍使用的是發(fā)展相當成熟的GPS系統(tǒng)，其使 用微型封裝的單芯片，同時采用成熟的射頻體系架構，再加上先進的干擾抑制機制。
[0029] 所述GSM模塊7為全球移動通信系統(tǒng)，采用已經發(fā)展比較成熟的移動通訊網(wǎng)絡進 行數(shù)據(jù)傳輸與定位模塊控制，模塊采取平面封裝，具有體積小、使用方便、覆蓋范圍廣的優(yōu) 點。
[0030] 為了提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，則所述電源模塊8還電連接有電壓檢測模塊（圖中 未標示），該模塊用于檢