專利名稱：基于toa測距的人員精確定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種定位系統(tǒng)，特別是一種基于TOA測距方法的精確定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)市場已經(jīng)開發(fā)出基于有源RFID技術(shù)的人員考勤管理系統(tǒng)，并得到了成功推廣應(yīng)用。從嚴(yán)格意義上說，現(xiàn)有的礦用人員定位系統(tǒng)只是考勤系統(tǒng)，若是標(biāo)識卡在讀卡器的測量范圍內(nèi)，則表示標(biāo)識卡進(jìn)入測量區(qū)域，反之則沒有進(jìn)入測量區(qū)域，無法確定標(biāo)識卡的具體位置。市場上出現(xiàn)了一些精確定位系統(tǒng)，但它們的定位精度很低，還達(dá)不到煤礦的需求標(biāo)準(zhǔn)，并且也無法和RFID定位系統(tǒng)相兼容，更換成本太高。TOA測距方法目前還沒有運(yùn)用于煤礦人員定位系統(tǒng)上，并且也沒有出現(xiàn)TOA測距方法與RFID技術(shù)相兼容的定位系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種基于TOA測距的人員精確定位系統(tǒng)，它可以準(zhǔn)確的測算出帶有標(biāo)識卡人員的準(zhǔn)確位置。本實(shí)用新型的目的是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有讀卡器和標(biāo)識卡，讀卡器為基于TOA測距方法進(jìn)行精確測距的TOA精確定位讀卡器，包括有讀卡器處理器、讀卡器定位模塊、讀卡器級聯(lián)模塊和讀卡器電源模塊，讀卡器處理器，用于讀卡器數(shù)據(jù)總匯，標(biāo)識卡的ID識別，讀卡之間的通信，控制讀卡器的其它模塊工作，實(shí)現(xiàn)讀卡器休眠模式與正常模式之間的切換；讀卡器定位模塊，發(fā)送定位數(shù)據(jù)包、接收應(yīng)答消息，計(jì)算發(fā)送、接收之間時(shí)間延遲，通過時(shí)間延遲計(jì)算標(biāo)識卡與讀卡器之間的距離信息，并計(jì)算標(biāo)識卡的位置信息；讀卡器級聯(lián)模塊，實(shí)現(xiàn)多個(gè)讀卡器基于CAN通信協(xié)議的級聯(lián)工作；讀卡器電源模塊，為讀卡器各模塊提供工作電源；標(biāo)識卡為基于TOA測距方法進(jìn)行精確測距的TOA精確定位標(biāo)識卡，包括有標(biāo)識卡處理器、標(biāo)識卡定位模塊和標(biāo)識卡電源模塊，標(biāo)識卡處理器，用于標(biāo)識卡數(shù)據(jù)信息處理，控制標(biāo)識卡其它模塊工作，實(shí)現(xiàn)休眠模式與正常模式之間的切換；標(biāo)識卡定位模塊，發(fā)送應(yīng)答消息、接收定位數(shù)據(jù)包，計(jì)算發(fā)送、接收之間的時(shí)間延遲，并將時(shí)間延遲信息發(fā)送給讀卡器；標(biāo)識卡電源模塊，為標(biāo)識卡提供工作電源。進(jìn)一步，所述TOA精確定位讀卡器識別RFID格式數(shù)據(jù)包，對發(fā)出RFID格式數(shù)據(jù)包的標(biāo)識卡進(jìn)行RFID定位。進(jìn)一步，所述TOA精確定位標(biāo)識卡發(fā)送RFID格式數(shù)據(jù)包，通過讀卡器進(jìn)行RFID定位。進(jìn)一步，所述讀卡器還包括有讀卡器通信協(xié)議模塊，用于讀卡器與上位機(jī)之間的通信。[0016]進(jìn)一步，所述讀卡器還包括有讀卡器顯示模塊，用于顯示讀卡器的數(shù)據(jù)信息。進(jìn)一步，所述讀卡器還包括有讀卡器存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)標(biāo)識卡的卡號、距離等信肩、O進(jìn)一步，所述標(biāo)識卡還包括有標(biāo)識卡顯示模塊，用于顯示標(biāo)識卡信息。進(jìn)一步，所述標(biāo)識卡還包括有標(biāo)識卡蜂鳴器，在標(biāo)識卡收到撤離命令時(shí)進(jìn)行鳴叫。進(jìn)一步，所述標(biāo)識卡還包括有標(biāo)識卡指示燈，用于顯示標(biāo)識卡的工作狀態(tài)。進(jìn)一步，所述讀卡器包括有一個(gè)主讀卡器和多個(gè)輔讀卡器，主讀卡器計(jì)算標(biāo)識卡方位信息。由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型可以通過TOA測距方法準(zhǔn)確測算出攜帶標(biāo)識卡人員的具體位置和距離讀卡器的距離，實(shí)現(xiàn)礦井下的人員準(zhǔn)確定位，并且可以兼容RFID定位技術(shù)，在更換TOA系統(tǒng)時(shí)RFID系統(tǒng)也可以繼續(xù)使用，降低更換成本。本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本實(shí)用新型的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實(shí)現(xiàn)和獲得。

本實(shí)用新型的附圖說明如下。圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為讀卡器計(jì)算標(biāo)識卡位置信息的原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明?；赥OA測距的人員精確定位系統(tǒng)，它包括有讀卡器和標(biāo)識卡，讀卡器為基于TOA測距方法進(jìn)行精確測距的TOA精確定位讀卡器，包括有讀卡器處理器、讀卡器定位模塊、讀卡器級聯(lián)模塊和讀卡器電源模塊，讀卡器處理器，用于讀卡器數(shù)據(jù)總匯，標(biāo)識卡的ID識別，讀卡之間的通信，控制讀卡器的其它模塊工作，實(shí)現(xiàn)讀卡器休眠模式與正常模式之間的切換；讀卡器定位模塊，發(fā)送定位數(shù)據(jù)包、接收應(yīng)答消息，計(jì)算發(fā)送、接收之間時(shí)間延遲，通過時(shí)間延遲計(jì)算標(biāo)識卡與讀卡器之間的距離信息，并計(jì)算標(biāo)識卡的位置信息；讀卡器級聯(lián)模塊，實(shí)現(xiàn)多個(gè)讀卡器基于CAN通信協(xié)議的級聯(lián)工作；讀卡器電源模塊，為讀卡器各模塊提供工作電源；標(biāo)識卡為基于TOA測距方法進(jìn)行精確測距的TOA精確定位標(biāo)識卡，包括有標(biāo)識卡處理器、標(biāo)識卡定位模塊和標(biāo)識卡電源模塊，標(biāo)識卡處理器，用于標(biāo)識卡數(shù)據(jù)信息處理，控制標(biāo)識卡其它模塊工作，實(shí)現(xiàn)休眠模式與正常模式之間的切換；標(biāo)識卡定位模塊，發(fā)送應(yīng)答消息、接收定位數(shù)據(jù)包，計(jì)算發(fā)送、接收之間的時(shí)間延遲，并將時(shí)間延遲信息發(fā)送給讀卡器；[0037]標(biāo)識卡電源模塊，為標(biāo)識卡提供工作電源。讀卡器分為TOA精確定位讀卡器和RFID讀卡器，本實(shí)用新型所述TOA精確定位讀卡器，可以接收、發(fā)送TOA格式數(shù)據(jù)包，與TOA精確定位標(biāo)識卡共同實(shí)現(xiàn)精確定位，同時(shí)也可以接收、發(fā)送RFID格式數(shù)據(jù)包，與RFID標(biāo)識卡共同實(shí)現(xiàn)RFID定位。標(biāo)識卡分為TOA精確定位標(biāo)識卡和RFID標(biāo)識卡，本實(shí)用新型所述標(biāo)識卡為TOA精確定位標(biāo)識卡，可以接收、發(fā)送TOA格式數(shù)據(jù)包，計(jì)算標(biāo)識卡至讀卡器之間的距離和方位，同時(shí)也可以接收、送RFID格式數(shù)據(jù)包，與RFID讀卡器共同實(shí)現(xiàn)RFID定位?；谝陨显O(shè)置，本實(shí)用新型可以兼容TOA測距與RFID定位。以讀卡器和標(biāo)識卡的類型進(jìn)行劃分，本實(shí)用新型可以分為4種情況第一種，TOA精確定位讀卡器和TOA精確定位標(biāo)識卡，標(biāo)識卡發(fā)送TOA格式握手信息給讀卡器，讀卡器能識別，確認(rèn)為精確定位模式。第二種，TOA精確定位讀卡器和RFID標(biāo)識卡，標(biāo)識卡發(fā)送RFID格式握手信息給讀·卡器，讀卡器能識別，確認(rèn)為RFID定位模式。第三種，RFID讀卡器和TOA精確定位標(biāo)識卡，標(biāo)識卡先發(fā)送TOA格式握手信息給讀卡器，讀卡器不能識別，標(biāo)識卡切換為RFID格式握手信息，讀卡器能識別，確認(rèn)為RFID定位模式。第四種，RFID讀卡器和RFID標(biāo)識卡，標(biāo)識卡發(fā)送RFID格式握手信息給讀卡器，讀卡器能識別，確認(rèn)為RFID定位模式。標(biāo)識卡為TOA精確定位標(biāo)識卡，則交替發(fā)出TOA格式握手信息和RFID格式握手信息各10次，若得到讀卡器回應(yīng)則確定定位模式，若無法得到讀卡器回應(yīng)則繼續(xù)交替發(fā)出TOA格式握手信息和RFID格式握手信息，TOA精確定位標(biāo)識卡初始默認(rèn)為發(fā)送10次TOA格式握手信息。TOA精確定位標(biāo)識卡每10次切換一次握手信息的格式，確保讀卡器能識別，RFID標(biāo)識卡只發(fā)送RFID格式的握手信息,一旦標(biāo)識卡進(jìn)入讀卡器的測量范圍，讀卡器對標(biāo)識卡進(jìn)行回復(fù)，證明標(biāo)識卡在測量區(qū)域內(nèi)，完成區(qū)域模式的測量。本實(shí)用新型進(jìn)行定位的具體方法為I)標(biāo)識卡向讀卡器發(fā)送握手信息,讀卡器判斷基于TOA精確定位或基于RFID定位，若為RFID定位則轉(zhuǎn)入步驟2)，若為精確定位則轉(zhuǎn)入步驟3)；2)讀卡器發(fā)送RFID定位模式確認(rèn)信息至標(biāo)識卡，標(biāo)識卡收到確認(rèn)信息后向讀卡器發(fā)送定位信息，若讀卡器收到定位信息，則表示該標(biāo)識卡在讀卡器測量區(qū)間內(nèi)，若讀卡器未收到定位信息，則表示該標(biāo)識卡不在讀卡器測量區(qū)間內(nèi)，完成RFID定位；3)讀卡器發(fā)送精確定位模式確認(rèn)信息至標(biāo)識卡；4)標(biāo)識卡收到讀卡器精確定位模式確認(rèn)信息，向讀卡器發(fā)送第一次定位數(shù)據(jù)包，讀卡器收到第一次定位數(shù)據(jù)包后，立即發(fā)出第一次應(yīng)答消息，并且讀卡器記錄下收到第一次定位數(shù)據(jù)包到發(fā)出第一次應(yīng)答消息的時(shí)間段，記為T2，標(biāo)識卡收到讀卡器發(fā)出的第一次應(yīng)答消息，記錄下標(biāo)識卡從發(fā)送第一次定位數(shù)據(jù)包到接收到第一次應(yīng)答消息的時(shí)間段，記為T1 ；5)讀卡器向標(biāo)識卡發(fā)出第二次定位數(shù)據(jù)包，并接收標(biāo)識卡發(fā)回的第二次應(yīng)答消息，記錄讀卡器從發(fā)出第二次定位數(shù)據(jù)包到接收第二次應(yīng)答消息的時(shí)間段記為T3，標(biāo)識卡收到第二次定位數(shù)據(jù)包后向讀卡器發(fā)出第二次應(yīng)答消息，標(biāo)識卡記錄從接收到發(fā)送的時(shí)間段記為τ4，讀卡器收到標(biāo)識卡的第二次應(yīng)答消息后，標(biāo)識卡將記錄有T1和T4信息的數(shù)據(jù)包發(fā)送給讀卡器；6)標(biāo)識卡根據(jù)T1U和T4時(shí)間信息，代入公式計(jì)算讀卡器與標(biāo)識卡之間的距離d
權(quán)利要求1.基于TOA測距的人員精確定位系統(tǒng)，它包括有讀卡器和標(biāo)識卡，其特征在于讀卡器為基于TOA測距方法進(jìn)行精確測距的TOA精確定位讀卡器，包括有讀卡器處理器、讀卡器定位模塊、讀卡器級聯(lián)模塊和讀卡器電源模塊， 讀卡器處理器，用于讀卡器數(shù)據(jù)總匯，標(biāo)識卡的ID識別，讀卡之間的通信，控制讀卡器的其它模塊工作，實(shí)現(xiàn)讀卡器休眠模式與正常模式之間的切換； 讀卡器定位模塊，發(fā)送定位數(shù)據(jù)包、接收應(yīng)答消息，計(jì)算發(fā)送、接收之間時(shí)間延遲，通過時(shí)間延遲計(jì)算標(biāo)識卡與讀卡器之間的距離信息，并計(jì)算標(biāo)識卡的位置信息； 讀卡器級聯(lián)模塊，實(shí)現(xiàn)多個(gè)讀卡器基于CAN通信協(xié)議的級聯(lián)工作； 讀卡器電源模塊，為讀卡器各模塊提供工作電源； 標(biāo)識卡為基于TOA測距方法進(jìn)行精確測距的TOA精確定位標(biāo)識卡，包括有標(biāo)識卡處理器、標(biāo)識卡定位模塊和標(biāo)識卡電源模塊， 標(biāo)識卡處理器，用于標(biāo)識卡數(shù)據(jù)信息處理，控制標(biāo)識卡其它模塊工作，實(shí)現(xiàn)休眠模式與正常模式之間的切換； 標(biāo)識卡定位模塊，發(fā)送應(yīng)答消息、接收定位數(shù)據(jù)包，計(jì)算發(fā)送、接收之間的時(shí)間延遲，并將時(shí)間延遲信息發(fā)送給讀卡器； 標(biāo)識卡電源模塊，為標(biāo)識卡提供工作電源。
2.如權(quán)利要求I所述的基于TOA測距的人員精確定位系統(tǒng)，其特征在于所述TOA精確定位讀卡器識別RFID格式數(shù)據(jù)包，對發(fā)出RFID格式數(shù)據(jù)包的標(biāo)識卡進(jìn)行RFID定位。
3.如權(quán)利要求2所述的基于TOA測距的人員精確定位系統(tǒng)，其特征在于所述TOA精確定位標(biāo)識卡發(fā)送RFID格式數(shù)據(jù)包，通過讀卡器進(jìn)行RFID定位。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的基于TOA測距的人員精確定位系統(tǒng)，其特征在于所述讀卡器還包括有讀卡器通信協(xié)議模塊，用于讀卡器與上位機(jī)之間的通信。
5.如權(quán)利要求4所述的基于TOA測距的人員精確定位系統(tǒng)，其特征在于所述讀卡器還包括有讀卡器顯示模塊，用于顯示讀卡器的數(shù)據(jù)信息。
6.如權(quán)利要求5所述的基于TOA測距的人員精確定位系統(tǒng)，其特征在于所述讀卡器還包括有讀卡器存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)標(biāo)識卡的卡號和距離信息。
7.如權(quán)利要求1、2或3所述的基于TOA測距的人員精確定位系統(tǒng)，其特征在于所述標(biāo)識卡還包括有標(biāo)識卡顯示模塊，用于顯示標(biāo)識卡信息。
8.如權(quán)利要求7所述的基于TOA測距的人員精確定位系統(tǒng)，其特征在于所述標(biāo)識卡還包括有標(biāo)識卡蜂鳴器，在標(biāo)識卡收到撤離命令時(shí)進(jìn)行鳴叫。
9.如權(quán)利要求8所述的基于TOA測距的人員精確定位系統(tǒng)，其特征在于所述標(biāo)識卡還包括有標(biāo)識卡指示燈，用于顯示標(biāo)識卡的工作狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求I所述的基于TOA測距的人員精確定位系統(tǒng)，其特征在于所述讀卡器包括有一個(gè)主讀卡器和多個(gè)輔讀卡器，主讀卡器計(jì)算標(biāo)識卡方位信息。
專利摘要基于TOA測距的人員精確定位系統(tǒng)，它包括有讀卡器和標(biāo)識卡，讀卡器為基于TOA測距方法進(jìn)行精確測距的TOA精確定位讀卡器，包括有讀卡器處理器、讀卡器定位模塊、讀卡器級聯(lián)模塊和讀卡器電源模塊，標(biāo)識卡為基于TOA測距方法進(jìn)行精確測距的TOA精確定位標(biāo)識卡，包括有標(biāo)識卡處理器、標(biāo)識卡定位模塊和標(biāo)識卡電源模塊。本實(shí)用新型可以通過TOA測距方法準(zhǔn)確測算出攜帶標(biāo)識卡人員的具體位置和距離讀卡器的距離，實(shí)現(xiàn)礦井下的人員準(zhǔn)確定位，并且可以兼容RFID定位技術(shù)，在更換TOA系統(tǒng)時(shí)RFID系統(tǒng)也可以繼續(xù)使用，降低更換成本。
文檔編號G06K7/00GK202694354SQ20122005216
公開日2013年1月23日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者湯朝明, 郭海軍, 孫維, 吳畏, 劉世森 申請人:中煤科工集團(tuán)重慶研究院