集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)及方法，屬一種高精度定位領(lǐng)域，所述系統(tǒng)中包括至少一個(gè)定位標(biāo)簽、至少三個(gè)定位基站與定位控制器，定位控制器用于根據(jù)不同定位基站發(fā)送的相對(duì)時(shí)間信息，通過(guò)定位算法解析出定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息；通過(guò)將定位算法和視音頻生成模塊集成到系統(tǒng)自帶的定位控制器上，使用時(shí)僅需將大尺寸高清LED屏幕、投影儀等外接顯示設(shè)備連接到定位控制器上即可完成整個(gè)定位跟蹤系統(tǒng)的部署，省去了系統(tǒng)中原本通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的定位解算與顯示解算的部分，在有效簡(jiǎn)化系統(tǒng)組成，降低使用成本的基礎(chǔ)上，還增加了定位跟蹤系統(tǒng)可部署場(chǎng)景的范圍，從而使超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用更為廣闊。
【專利說(shuō)明】集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高精度定位領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，本發(fā)明主要涉及一種集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在計(jì)算機(jī)科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域中，超寬帶技術(shù)由于功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、理論上可以達(dá)到厘米級(jí)定位精度等優(yōu)點(diǎn)，在眾多無(wú)線定位技術(shù)中脫穎而出，成為無(wú)線定位技術(shù)的熱點(diǎn)。近些年，隨著我國(guó)在973、863及核高基等科技計(jì)劃項(xiàng)目中部署重大專項(xiàng)，超寬帶在無(wú)線通信領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯，關(guān)鍵技術(shù)逐漸被攻克，技術(shù)成熟度越來(lái)越高，促使人們將這一新興技術(shù)用于定位跟蹤上。
[0003]目前，國(guó)際上超寬帶理論和技術(shù)都已成熟，在軍事和航天等領(lǐng)域都出現(xiàn)了可以使用的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)，也出現(xiàn)了一些商用的超寬帶定位產(chǎn)品等，如英國(guó)的Ubisense定位跟蹤系統(tǒng)、美國(guó)Zebra公司的Sapphire DART UffB無(wú)線定位跟蹤系統(tǒng)和美國(guó)AETHERWIRE&L0CAT10N公司開(kāi)發(fā)的Localizers室內(nèi)定位系統(tǒng)等。此外，國(guó)內(nèi)也有部分公司推出了自有的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)。
[0004]在超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)中，定位信息的解算和顯示是兩個(gè)重要的功能。目前已有的定位跟蹤系統(tǒng)，其均提供配套的定位平臺(tái)軟件，將軟件安裝于與定位跟蹤系統(tǒng)相連的計(jì)算機(jī)后，即可以在計(jì)算機(jī)上完成解算和顯示定位信息的功能。此外，也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)再將定位信息傳輸?shù)狡渌O(shè)備上進(jìn)行顯示。但是，采用這種形式的部署方式，如果需要將定位信息進(jìn)行非計(jì)算機(jī)上的展示(如大尺寸高清LED屏、投影儀等)，就需要通過(guò)計(jì)算機(jī)作為中轉(zhuǎn)并進(jìn)行控制，限制了系統(tǒng)的部署場(chǎng)景，此外，額外購(gòu)買一臺(tái)計(jì)算機(jī)也增加了使用方的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一在于針對(duì)上述不足，提供一種集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)及方法，以期望解決現(xiàn)有技術(shù)中超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)需要外接計(jì)算機(jī)造成使用成本高，且對(duì)系統(tǒng)的部署場(chǎng)景造成限制等技術(shù)問(wèn)題。
[0006]為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明一方面提供了一種集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中包括:
[0008]至少一個(gè)定位標(biāo)簽，用于在被激活后發(fā)出超寬帶同步脈沖信號(hào)；
[0009]至少三個(gè)定位基站，所述定位基站均分別接入定位控制器，用于接收定位標(biāo)簽發(fā)出的超寬帶同步脈沖信號(hào)，并根據(jù)定位控制器發(fā)出的時(shí)鐘同步信號(hào)進(jìn)行時(shí)間采集，從而生成超寬帶同步脈沖信號(hào)從定位標(biāo)簽到定位基站之間的相對(duì)時(shí)間信息，并將所述相對(duì)時(shí)間信息傳輸至定位控制器；
[0010]定位控制器，用于向系統(tǒng)中所有定位基站發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)，使所有的定位基站在同一時(shí)間啟動(dòng)并接收來(lái)自于定位標(biāo)簽的超寬帶同步脈沖信號(hào)；且根據(jù)不同定位基站發(fā)送的相對(duì)時(shí)間信息，通過(guò)定位算法解析出定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息；
[0011]至少通過(guò)定位控制器內(nèi)部的視音頻生成模塊根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，和來(lái)自于控制端的管理控制指令，生成定位場(chǎng)景的二維或三維視頻信號(hào)，并將其由視頻輸出端口輸出。
[0012]作為優(yōu)選，進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述定位控制器還用于通過(guò)定位控制模塊利用定位控制接口向定位標(biāo)簽發(fā)送定位控制信號(hào)，以激活定位標(biāo)簽，使其向外部發(fā)出超寬帶同步脈沖信號(hào)。
[0013]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述相對(duì)時(shí)間信息中包括超寬帶同步脈沖信號(hào)到達(dá)定位基站的時(shí)間數(shù)據(jù)，定位基站的IP信息，定位時(shí)隙信息及相應(yīng)的校驗(yàn)信息。
[0014]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述定位控制器中包括定位控制模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于由定位控制接口，通過(guò)無(wú)線信道向定位標(biāo)簽發(fā)送定位控制信號(hào)，激活定位標(biāo)簽、分配時(shí)序、與系統(tǒng)同步，使定位標(biāo)簽向外部發(fā)出超寬帶同步脈沖信號(hào)；
[0015]同步控制模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于通過(guò)同步控制接口向各個(gè)定位基站發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)；
[0016]定位算法模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于將來(lái)自于多個(gè)定位基站的相對(duì)時(shí)間信息進(jìn)行解碼，利用解碼后得到的超寬帶同步脈沖信號(hào)到達(dá)各個(gè)定位基站的時(shí)間差，結(jié)合定位基站的原始坐標(biāo)、電磁波的傳輸速度，通過(guò)定位算法解析出定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息；
[0017]管理控制模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于根據(jù)來(lái)自于控制端的管理控制指令，控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止，并對(duì)由視頻輸出端口輸出的顯示界面進(jìn)行操作；
[0018]視音頻生成模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息與管理控制模塊接收到的管理控制指令，生成定位場(chǎng)景的二維或三維視頻信號(hào)，并根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息及系統(tǒng)設(shè)置信息生成告警或提示音頻信號(hào)，且將音頻信號(hào)與視頻信號(hào)分別由音頻輸出端口與視頻輸出端口輸出；
[0019]計(jì)算資源模塊，用于向定位控制模塊、同步控制模塊、定位算法模塊、管理控制模塊與視音頻生成模塊提供信號(hào)處理和解算所需的各類計(jì)算和存儲(chǔ)資源。
[0020]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述定位算法模塊還用于根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，與管理控制指令解算出定位的二維與三維場(chǎng)景信息，連同定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息一并作為視音頻生成模塊生成二維或三維視頻信號(hào)的依據(jù)。
[0021]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述控制端包括遙控器與定位控制器自身的控制部件，所述遙控器與定位控制器自身的控制部件均用于向管理控制模塊發(fā)送管理控制指令，所述管理控制指令至少包括系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止、二維與三維顯示界面的切換、移動(dòng)軌跡的顯示、定位場(chǎng)景的角度變化與縮放。
[0022]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述定位控制接口采用2.4G無(wú)線通信的方式；所述同步控制接口采用以太網(wǎng)通信的方式；所述定位基站與定位控制器之間的相對(duì)時(shí)間信息傳輸接口也采用2.4G無(wú)線通信的方式；所述計(jì)算資源模塊為嵌入式中央處理器與數(shù)據(jù)緩存裝置，所述嵌入式中央處理器與視音頻生成模塊共享數(shù)據(jù)緩存，用于緩存定位標(biāo)簽的位置信息與三維顯示圖像。
[0023]本發(fā)明另一方面還提供了一種集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤方法，所述方法包括如下步驟:[0024]步驟A、定位控制器向系統(tǒng)中所有定位基站發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)，同步各個(gè)定位基站的時(shí)鐘，使所有的定位基站在同一時(shí)間啟動(dòng)并接收來(lái)自于定位標(biāo)簽的超寬帶同步脈沖信號(hào);
[0025]步驟B、定位控制器向定位標(biāo)簽發(fā)送定位控制信號(hào)，以激活定位標(biāo)簽，使其向外部發(fā)出超寬帶同步脈沖信號(hào)；
[0026]步驟C、至少三個(gè)定位基站接收定位標(biāo)簽發(fā)出的超寬帶同步脈沖信號(hào)，并根據(jù)定位控制器發(fā)出的時(shí)鐘同步信號(hào)進(jìn)行時(shí)間采集，從而生成超寬帶同步脈沖信號(hào)從定位標(biāo)簽到定位基站之間的相對(duì)時(shí)間信息，并將所述相對(duì)時(shí)間信息傳輸至定位控制器；
[0027]步驟D、定位控制器根據(jù)不同定位基站發(fā)送的相對(duì)時(shí)間信息，通過(guò)定位算法解析出定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息；
[0028]步驟E、定位控制器接收控制端的管理控制指令，并通過(guò)其內(nèi)部的視音頻生成模塊，根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，和來(lái)自于控制端的管理控制指令，生成定位場(chǎng)景的二維或三維視頻信號(hào)，并將其由視頻輸出端口輸出。
[0029]作為優(yōu)選，進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述的方法還包括步驟F、所述視音頻生成模塊根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息與系統(tǒng)設(shè)置信息生成告警或提示音頻信號(hào)，且將音頻信號(hào)由音頻輸出端口輸出。
[0030]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述步驟C的相對(duì)時(shí)間信息中包括超寬帶同步脈沖信號(hào)到達(dá)定位基站的時(shí)間數(shù)據(jù)，定位基站的IP信息，定位時(shí)隙信息及相應(yīng)的校驗(yàn)信息；
[0031]所述步驟D定位控制器中的定位算法模塊還根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，與管理控制指令解算出定位的二維與三維場(chǎng)景信息，連同定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息一并作為視音頻生成模塊生成二維或三維視頻信號(hào)的依據(jù)；
[0032]所述步驟E中的控制端包括遙控器與定位控制器自身的控制部件，所述遙控器與定位控制器自身的控制部件，均可分別向定位控制器內(nèi)部的管理控制模塊發(fā)送管理控制指令；所述管理控制指令至少包括系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止、二維與三維顯示界面的切換、移動(dòng)軌跡的顯示、定位場(chǎng)景的角度變化與縮放。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是:通過(guò)將定位算法和視音頻生成模塊集成到系統(tǒng)自帶的定位控制器上，使用時(shí)僅需將大尺寸高清LED屏幕、投影儀等外接顯示設(shè)備連接到定位控制器上即可完成整個(gè)定位跟蹤系統(tǒng)的部署，省去了系統(tǒng)中原本通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的定位解算與顯示解算的部分，在有效簡(jiǎn)化系統(tǒng)組成，降低使用成本的基礎(chǔ)上，還增加了定位跟蹤系統(tǒng)可部署場(chǎng)景的范圍，從而使超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用更為廣闊。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為用于說(shuō)明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總成框圖；
[0035]圖2為用于說(shuō)明本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中定位控制器的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0036]圖3為用于說(shuō)明本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例中的超寬帶定位跟蹤方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]在對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述之前，首先對(duì)本發(fā)明中提及的超寬帶做個(gè)說(shuō)明，超寬帶(英文全稱為Ultra Wide band,簡(jiǎn)稱UWB)—種不用載波,而采用時(shí)間間隔極小(納秒級(jí))的脈沖進(jìn)行通信的方式，它通過(guò)對(duì)具有很陡上升和下降時(shí)間的沖激脈沖進(jìn)行直接調(diào)制，使信號(hào)具有GHz量級(jí)的帶寬。
[0038]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0039]參考圖1所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)包括:
[0040]定位標(biāo)簽，用于在被激活后發(fā)出超寬帶同步脈沖信號(hào)；實(shí)際應(yīng)用中，可在每個(gè)定位跟蹤的對(duì)象身上均固定一個(gè)定位標(biāo)簽；
[0041]定位基站，在本實(shí)施例中以四個(gè)為例進(jìn)行說(shuō)明，將四個(gè)定位基站分別接入定位控制器，用于接收定位標(biāo)簽發(fā)出的超寬帶同步脈沖信號(hào)，并根據(jù)定位控制器發(fā)出的時(shí)鐘同步信號(hào)進(jìn)行時(shí)間采集，從而生成超寬帶同步脈沖信號(hào)從定位標(biāo)簽到定位基站之間的相對(duì)時(shí)間信息，并將所述相對(duì)時(shí)間信息傳輸至定位控制器；
[0042]定位控制器，作為系統(tǒng)的核心部分，其基礎(chǔ)功能是向系統(tǒng)中所有定位基站發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)，使所有的定位基站在同一時(shí)間啟動(dòng)并接收來(lái)自于定位標(biāo)簽的超寬帶同步脈沖信號(hào)；且根據(jù)不同定位基站發(fā)送的相對(duì)時(shí)間信息，通過(guò)定位算法解析出定位標(biāo)簽的當(dāng)前位
置信息；
[0043]通過(guò)定位控制器內(nèi)部的視音頻生成模塊根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，和來(lái)自于控制端的管理控制指令，生成定位場(chǎng)景的二維或三維視頻信號(hào)，并將其由視頻輸出端口輸出。
[0044]在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，定位控制器在任何時(shí)候均可以對(duì)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置實(shí)施定位與跟蹤，因此定位控制器需要與定位標(biāo)簽進(jìn)行信號(hào)交互，即在本實(shí)施例中，定位控制器的另一個(gè)重要作用是通過(guò)定位控制模塊，利用定位控制接口向定位標(biāo)簽發(fā)送定位控制信號(hào)，以激活定位標(biāo)簽、分配時(shí)序、與系統(tǒng)同步，使定位標(biāo)簽向外部發(fā)出超寬帶同步脈沖信號(hào)。當(dāng)定位標(biāo)簽處于未被激活的狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的定位跟蹤功能則無(wú)法實(shí)施，前述的激活操作，可在系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化之后進(jìn)行。且為便于定位控制器解碼解析定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，上述實(shí)施例中的相對(duì)時(shí)間信息中應(yīng)當(dāng)包括超寬帶同步脈沖信號(hào)到達(dá)定位基站的時(shí)間數(shù)據(jù)，定位基站的IP信息，定位時(shí)隙信息及相應(yīng)的校驗(yàn)信息。
[0045]另外，上述的定位算法可以采用TOA、TDOA及AOA等算法。
[0046]參考圖2所示，在本發(fā)明用于解決技術(shù)問(wèn)題更加優(yōu)選的一個(gè)實(shí)施例中，作為定位跟蹤系統(tǒng)的核心，上述定位控制器中包括:
[0047]定位控制模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于由定位控制接口，通過(guò)無(wú)線信道向定位標(biāo)簽發(fā)送定位控制信號(hào)，激活定位標(biāo)簽、分配時(shí)序、與系統(tǒng)同步，使定位標(biāo)簽向外部發(fā)出超寬帶同步脈沖信號(hào)；
[0048]同步控制模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于通過(guò)同步控制接口向各個(gè)定位基站發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)；
[0049]定位算法模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于將來(lái)自于多個(gè)定位基站的相對(duì)時(shí)間信息進(jìn)行解碼，利用解碼后得到的超寬帶同步脈沖信號(hào)到達(dá)各個(gè)定位基站的時(shí)間差，結(jié)合定位基站的原始坐標(biāo)、電磁波的傳輸速度，通過(guò)定位算法解析出定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息；
[0050]管理控制模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于根據(jù)來(lái)自于控制端的管理控制指令，控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止，并對(duì)由視頻輸出端口輸出的顯示界面進(jìn)行操作；[0051]視音頻生成模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息與管理控制模塊接收到的管理控制指令，生成定位場(chǎng)景的二維或三維視頻信號(hào)，并根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息及系統(tǒng)設(shè)置信息生成告警或提示音頻信號(hào)，且將音頻信號(hào)與視頻信號(hào)分別由音頻輸出端口與視頻輸出端口輸出；
[0052]計(jì)算資源模塊，用于向定位控制模塊、同步控制模塊、定位算法模塊、管理控制模塊與視音頻生成模塊提供信號(hào)處理和解算所需的各類計(jì)算和存儲(chǔ)資源。
[0053]對(duì)于上述提到視音頻生成模塊依據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息與管理控制模塊接收到的管理控制指令，生成定位場(chǎng)景的二維或三維視頻信號(hào)，發(fā)明人認(rèn)為較易實(shí)現(xiàn)的操作方式為利用定位算法，由定位算法模塊根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，與管理控制指令解算出定位的二維與三維場(chǎng)景信息，連同定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息一并作為視音頻生成模塊生成二維或三維視頻信號(hào)的依據(jù)。
[0054]在本實(shí)施例中，正如上述提到的各個(gè)功能模塊的具體作用，定位控制器上的軟件可以包括同步控制軟件和定位控制軟件。同步控制軟件為嵌入式軟件，用于產(chǎn)生時(shí)鐘同步信號(hào)，讓所有定位基站在同一時(shí)間啟動(dòng)接收超寬帶同步脈沖信號(hào)。定位控制軟件運(yùn)行于嵌入式操作系統(tǒng)(如嵌入式Linux)上，并調(diào)用嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，用于完成對(duì)定位基站發(fā)送的脈沖到達(dá)時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，從而實(shí)現(xiàn)定位跟蹤算法，實(shí)現(xiàn)管理控制信號(hào)的處理，實(shí)現(xiàn)根據(jù)標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息和管理控制指令解算出定位的三維場(chǎng)景，并轉(zhuǎn)換為視音頻信號(hào)等功能。
[0055]另外，為增加系統(tǒng)在部署后操作的便利性，優(yōu)選的技術(shù)手段為采用遙控器與定位控制器自身的控制部件作為上述實(shí)施例中的控制端，即遙控器與定位控制器自身的控制部件均用于向管理控制模塊發(fā)送管理控制指令；
[0056]同時(shí)，上述的管理控制指令至少包括系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止、二維與三維顯示界面的切換、定位跟蹤對(duì)象攜帶定位標(biāo)簽移動(dòng)軌跡的顯示、定位場(chǎng)景的角度變化與縮放。
[0057]發(fā)明人經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，認(rèn)為采用多種通信方式均可實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例中系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸，例如上述定位控制接口采用2.4G無(wú)線通信(頻段處于2.405GHz-2.485GHz之間)的方式；同步控制接口采用以太網(wǎng)通信的方式；定位基站與定位控制器之間的相對(duì)時(shí)間信息傳輸接口也采用2.4G無(wú)線通信的方式；遙控器與定位控制器之間的管理控制接口采用紅外通信或2.4G無(wú)線通信的方式。
[0058]正如圖2所示出的，上述計(jì)算資源模塊為嵌入式中央處理器與數(shù)據(jù)緩存裝置，所述嵌入式中央處理器與視音頻生成模塊共享數(shù)據(jù)緩存，用于緩存定位標(biāo)簽的位置信息與三維顯示圖像。
[0059]參考圖3所示，與上述的實(shí)施例相類似，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是一種集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤方法，所述方法包括且優(yōu)先按照如下步驟執(zhí)行:
[0060]S101、定位控制器向系統(tǒng)中所有定位基站發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)，同步各個(gè)定位基站的時(shí)鐘，使所有的定位基站在同一時(shí)間啟動(dòng)并接收來(lái)自于定位標(biāo)簽的超寬帶同步脈沖信號(hào);
[0061]S102、定位控制器向定位標(biāo)簽發(fā)送定位控制信號(hào)，以激活定位標(biāo)簽，分配時(shí)序，且與系統(tǒng)同步，使定位標(biāo)簽向外部發(fā)出超寬帶同步脈沖信號(hào)；
[0062]S103、至少三個(gè)定位基站接收定位標(biāo)簽發(fā)出的超寬帶同步脈沖信號(hào)，并根據(jù)定位控制器發(fā)出的時(shí)鐘同步信號(hào)進(jìn)行時(shí)間采集，從而生成超寬帶同步脈沖信號(hào)從定位標(biāo)簽到定位基站之間的相對(duì)時(shí)間信息，并將所述相對(duì)時(shí)間信息傳輸至定位控制器；
[0063]S104、定位控制器根據(jù)不同定位基站發(fā)送的相對(duì)時(shí)間信息，解碼后得到超寬帶同步脈沖信號(hào)到達(dá)各個(gè)定位基站的時(shí)間差，通過(guò)定位算法解析出定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息；
[0064]S105、定位控制器接收控制端的管理控制指令,并通過(guò)其內(nèi)部的視音頻生成模塊，根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，和來(lái)自于控制端的管理控制指令，生成定位場(chǎng)景的二維或三維視頻信號(hào)，并將其由視頻輸出端口輸出。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在上述步驟結(jié)束后，繼續(xù)進(jìn)行S106、所述視音頻生成模塊根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息與系統(tǒng)設(shè)置信息生成告警或提示音頻信號(hào)，且將音頻信號(hào)由音頻輸出端口輸出。
[0066]在本發(fā)明用于解決技術(shù)問(wèn)題更加優(yōu)選的另一個(gè)實(shí)施例中，上述步驟S103的相對(duì)時(shí)間信息中包括超寬帶同步脈沖信號(hào)到達(dá)定位基站的時(shí)間數(shù)據(jù)，定位基站的IP信息，定位時(shí)隙信息及相應(yīng)的校驗(yàn)信息；
[0067]上述S104定位控制器中的定位算法模塊還根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，與管理控制指令解算出定位的二維與三維場(chǎng)景信息，連同定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息一并作為視音頻生成模塊生成二維或三維視頻信號(hào)的依據(jù)；
[0068]上述S105中的控制端包括遙控器與定位控制器自身的控制部件，所述遙控器與定位控制器自身的控制部件，均可分別向定位控制器內(nèi)部的管理控制模塊發(fā)送管理控制指令；所述管理控制指令至少包括系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止、二維與三維顯示界面的切換、移動(dòng)軌跡的顯示、定位場(chǎng)景的角度變化與縮放。
[0069]除上述以外，還需要說(shuō)明的是在本說(shuō)明書(shū)中所談到的“一個(gè)實(shí)施例”、“另一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”等，指的是結(jié)合該實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包括在本申請(qǐng)概括性描述的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說(shuō)明書(shū)中多個(gè)地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個(gè)實(shí)施例。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，結(jié)合任一實(shí)施例描述一個(gè)具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)時(shí)，所要主張的是結(jié)合其他實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0070]盡管這里參照本發(fā)明的多個(gè)解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開(kāi)的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說(shuō)，在本申請(qǐng)公開(kāi)、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對(duì)組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其他的用途也將是明顯的。
【權(quán)利要求】
1.一種集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)中包括: 至少一個(gè)定位標(biāo)簽，用于在被激活后發(fā)出超寬帶同步脈沖信號(hào)； 至少三個(gè)定位基站，所述定位基站均分別接入定位控制器，用于接收定位標(biāo)簽發(fā)出的超寬帶同步脈沖信號(hào)，并根據(jù)定位控制器發(fā)出的時(shí)鐘同步信號(hào)進(jìn)行時(shí)間采集，從而生成超寬帶同步脈沖信號(hào)從定位標(biāo)簽到定位基站之間的相對(duì)時(shí)間信息，并將所述相對(duì)時(shí)間信息傳輸至定位控制器； 定位控制器，用于向系統(tǒng)中所有定位基站發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)，使所有的定位基站在同一時(shí)間啟動(dòng)并接收來(lái)自于定位標(biāo)簽的超寬帶同步脈沖信號(hào)；且根據(jù)不同定位基站發(fā)送的相對(duì)時(shí)間信息，通過(guò)定位算法解析出定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息； 至少通過(guò)定位控制器內(nèi)部的視音頻生成模塊根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，和來(lái)自于控制端的管理控制指令，生成定位場(chǎng)景的二維或三維視頻信號(hào)，并將其由視頻輸出端口輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述定位控制器還用于通過(guò)定位控制模塊利用定位控制接口向定位標(biāo)簽發(fā)送定位控制信號(hào)，以激活定位標(biāo)簽，使其向外部發(fā)出超寬帶同步脈沖信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述相對(duì)時(shí)間信息中包括超寬帶同步脈沖信號(hào)到達(dá)定位基站的時(shí)間數(shù)據(jù)，定位基站的IP信息，定位時(shí)隙信息及相應(yīng)的校驗(yàn)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述定位控制器中包括: 定位控制模塊，接入計(jì)算`資源模塊，用于由定位控制接口，通過(guò)無(wú)線信道向定位標(biāo)簽發(fā)送定位控制信號(hào)，以激活定位標(biāo)簽、分配時(shí)序、與系統(tǒng)同步，使定位標(biāo)簽向外部發(fā)出超寬帶同步脈沖信號(hào)； 同步控制模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于通過(guò)同步控制接口向各個(gè)定位基站發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)； 定位算法模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于將來(lái)自于多個(gè)定位基站的相對(duì)時(shí)間信息進(jìn)行解碼，利用解碼后得到的超寬帶同步脈沖信號(hào)到達(dá)各個(gè)定位基站的時(shí)間差，結(jié)合定位基站的原始坐標(biāo)、電磁波的傳輸速度，通過(guò)定位算法解析出定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息； 管理控制模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于根據(jù)來(lái)自于控制端的管理控制指令，控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止，并對(duì)由視頻輸出端口輸出的顯示界面進(jìn)行操作； 視音頻生成模塊，接入計(jì)算資源模塊，用于根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息與管理控制模塊接收到的管理控制指令，生成定位場(chǎng)景的二維或三維視頻信號(hào)，并根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息及系統(tǒng)設(shè)置信息生成告警或提示音頻信號(hào)，且將音頻信號(hào)與視頻信號(hào)分別由音頻輸出端口與視頻輸出端口輸出； 計(jì)算資源模塊，用于向定位控制模塊、同步控制模塊、定位算法模塊、管理控制模塊與視音頻生成模塊提供信號(hào)處理和解算所需的各類計(jì)算和存儲(chǔ)資源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述定位算法模塊還用于根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，與管理控制指令解算出定位的二維與三維場(chǎng)景信息，連同定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息一并作為視音頻生成模塊生成二維或三維視頻信號(hào)的依據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述控制端包括遙控器與定位控制器自身的控制部件，所述遙控器與定位控制器自身的控制部件均用于向管理控制模塊發(fā)送管理控制指令，所述管理控制指令至少包括系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止、二維與三維顯示界面的切換、移動(dòng)軌跡的顯示、定位場(chǎng)景的角度變化與縮放。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述定位控制接口采用2.4G無(wú)線通信的方式；所述同步控制接口采用以太網(wǎng)通信的方式；所述定位基站與定位控制器之間的相對(duì)時(shí)間信息傳輸接口也采用2.4G無(wú)線通信的方式；所述計(jì)算資源模塊為嵌入式中央處理器與數(shù)據(jù)緩存裝置，所述嵌入式中央處理器與視音頻生成模塊共享數(shù)據(jù)緩存，用于緩存定位標(biāo)簽的位置信息與三維顯示圖像。
8.一種集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟: 步驟A、定位控制器向系統(tǒng)中所有定位基站發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)，同步各個(gè)定位基站的時(shí)鐘，使所有的定位基站在同一時(shí)間啟動(dòng)并接收來(lái)自于定位標(biāo)簽的超寬帶同步脈沖信號(hào)； 步驟B、定位控制器向定位標(biāo)簽發(fā)送定位控制信號(hào)，以激活定位標(biāo)簽，使其向外部發(fā)出超寬帶同步脈沖信號(hào)； 步驟C、至少三個(gè)定位基站接收定位標(biāo)簽發(fā)出的超寬帶同步脈沖信號(hào)，并根據(jù)定位控制器發(fā)出的時(shí)鐘同步信號(hào)進(jìn)行時(shí)間采集，從而生成超寬帶同步脈沖信號(hào)從定位標(biāo)簽到定位基站之間的相對(duì)時(shí)間信息，并將所述相對(duì)時(shí)間信息傳輸至定位控制器； 步驟D、定位控制器根據(jù)不同 定位基站發(fā)送的相對(duì)時(shí)間信息，通過(guò)定位算法解析出定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息； 步驟E、定位控制器接收控制端的管理控制指令，并通過(guò)其內(nèi)部的視音頻生成模塊，根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，和來(lái)自于控制端的管理控制指令，生成定位場(chǎng)景的二維或三維視頻信號(hào)，并將其由視頻輸出端口輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤方法，其特征在于所述的方法還包括:步驟F、所述視音頻生成模塊根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息與系統(tǒng)設(shè)置信息生成告警或提示音頻信號(hào)，且將音頻信號(hào)由音頻輸出端口輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的集成定位與顯示解算的超寬帶定位跟蹤方法，其特征在于:所述步驟C的相對(duì)時(shí)間信息中包括超寬帶同步脈沖信號(hào)到達(dá)定位基站的時(shí)間數(shù)據(jù)，定位基站的IP信息，定位時(shí)隙信息及相應(yīng)的校驗(yàn)信息； 所述步驟D定位控制器中的定位算法模塊還根據(jù)定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息，與管理控制指令解算出定位的二維與三維場(chǎng)景信息，連同定位標(biāo)簽的當(dāng)前位置信息一并作為視音頻生成模塊生成二維或三維視頻信號(hào)的依據(jù)； 所述步驟E中的控制端包括遙控器與定位控制器自身的控制部件，所述遙控器與定位控制器自身的控制部件，均可分別向定位控制器內(nèi)部的管理控制模塊發(fā)送管理控制指令；所述管理控制指令至少包括系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止、二維與三維顯示界面的切換、移動(dòng)軌跡的顯示、定位場(chǎng)景的角度變化與縮放。
【文檔編號(hào)】G06F3/14GK103488453SQ201310422015
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】徐戰(zhàn), 李智鵬, 宋勇, 唐經(jīng)天 申請(qǐng)人:四川航天系統(tǒng)工程研究所