多移動終端定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種多移動終端定位系統(tǒng)，至少3個固定基站固定安裝在空間坐標已知的工作區(qū)域內(nèi)；至少1個終端移動標簽可在工作區(qū)域內(nèi)移動；固定基站和移動終端標簽均由Chirp擴頻通信模塊、低功耗的微控制器、信息處理模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊和通用數(shù)據(jù)接口組成；其中Chirp擴頻通信模塊經(jīng)微控制器模塊連接信息處理模塊；液晶顯示模塊、存儲模塊和通用數(shù)據(jù)接口均連接在信息處理模塊上；每個移動終端標簽的Chirp擴頻通信模塊與至少3個固定基站的Chirp擴頻通信模塊建立無線通信鏈路。本實用新型不僅能夠?qū)崿F(xiàn)功耗低且精度良好的定位，同時還可實現(xiàn)移動終端間與基站間的實現(xiàn)較高速率的數(shù)據(jù)傳送。
【專利說明】多移動終端定位系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型無線定位【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多移動終端定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，但在GPS系統(tǒng)信號無法覆蓋的信號盲區(qū)如大型建筑內(nèi)，將無法使用GPS系統(tǒng)進行定位。鑒于此，人們提出了多種能夠在GPS系統(tǒng)盲區(qū)中工作的無線定位系統(tǒng)，典型的有基于UWB技術(shù)的定位系統(tǒng)。UWB系統(tǒng)采用納秒級的窄脈沖，能夠獲得較高的距離分辨率，測距精度可以達到厘米級，同時具有抗多徑和穿透能力強等優(yōu)點。但是UWB信號的脈沖寬度極窄，要獲得足夠的傳輸距離需很大的瞬時發(fā)射功率，UffB信號的超寬帶頻譜特性在過高的發(fā)射功率條件下對其他無線裝置造成干擾，另外功耗也是制約移動終端一個重要因素。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種多移動終端定位系統(tǒng)，其不僅具有系統(tǒng)架構(gòu)簡單，硬件成本低和體積小的特點，而且能夠?qū)崿F(xiàn)功耗低且精度良好的定位。
[0004]本實用新型多移動終端定位系統(tǒng)，包括至少3個固定基站(Anchor)和至少I個移動終端標簽(tag);固定基站固定安裝在空間坐標已知的工作區(qū)域內(nèi)；終端移動標簽可在工作區(qū)域內(nèi)移動；固定基站和移動終端標簽均由Chirp擴頻通信模塊、低功耗的微控制器、信息處理模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊和通用數(shù)據(jù)接口組成；其中Chirp擴頻通信模塊經(jīng)微控制器模塊連接信息處理模塊；液晶顯示模塊、存儲模塊和通用數(shù)據(jù)接口均連接在信息處理模塊上；每個移動終端標簽的Chirp擴頻通信模塊與至少3個固定基站的Chirp擴頻通信模塊連接，建立無線通信鏈路。
[0005]上述方案中，所述固定基站安裝在工作區(qū)域的邊角處。
[0006]上述方案中,所述固定基站為4個。
[0007]移動終端標簽由微控制器模塊控制Chirp擴頻通信模塊與至少3個固定基站節(jié)點完成數(shù)據(jù)包通信，完成標簽到基站間空間測距，移動終端標簽將返回的測距結(jié)果送到信息處理模塊，信息處理模塊采用已知的SDS-TWR測距算法計算出標簽本身位于三維空間的位置坐標，并將結(jié)果結(jié)合存儲模塊的地圖在液晶顯示模塊顯示移動終端的位置。通用數(shù)據(jù)接口將需要的傳送的數(shù)據(jù)通過微控制器模塊送到Chirp擴頻通信模塊實現(xiàn)調(diào)制，選定的基站節(jié)點通過其自身的Chirp擴頻通信模塊解調(diào)接收到的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳送回控制中心。
[0008]與其它室內(nèi)定位技術(shù)相比，本實用新型裝置在工作區(qū)域構(gòu)建了一個由坐標位置固定的多基站和移動終端標簽組成的定位系統(tǒng)，其固定基站和移動終端標簽采用了完全相同的硬件結(jié)構(gòu)，定位系統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)簡單，硬件成本低，體積?。淮送?，本定位系統(tǒng)利用了 Chirp擴頻通信模塊作為主要通信模塊，并結(jié)合已知的Chirp信號的脈沖壓縮特性的高時間分辨率和不需要節(jié)點與基站時鐘同步的DS-TWR測距算法，實現(xiàn)了多標簽的高精確度的定位；在進行定位的同時還可實現(xiàn)移動終端與基站節(jié)點的較高數(shù)據(jù)速率的通信，使得標簽的監(jiān)測信息可以及時反饋到控制中心。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為多移動終端定位系統(tǒng)在工作區(qū)域內(nèi)的分布示意圖；
[0010]圖2為多移動終端定位系統(tǒng)中的移動終端標簽或固定基站的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0011]一種多移動終端定位系統(tǒng)，如圖1所示,包括至少3個固定基站和至少I個移動終端標簽。固定基站固定安裝在空間坐標已知的工作區(qū)域內(nèi)。在本實用新型裝置中，所述固定基站安裝在工作區(qū)域的邊角處。移動終端標簽在工作區(qū)域內(nèi)移動。上述每個移動終端標簽和固定基站的結(jié)構(gòu)相同，如圖2所示，Chirp擴頻通信模塊、低功耗的微控制器、信息處理模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊和通用數(shù)據(jù)接口組成。其中Chirp擴頻通信模塊經(jīng)微控制器模塊連接信息處理模塊。液晶顯示模塊、存儲模塊和通用數(shù)據(jù)接口均連接在信息處理模塊上。每個移動終端標簽的Chirp擴頻通信模塊與至少3個固定基站的Chirp擴頻通信模塊連接，建立無線通信鏈路。
[0012]移動終端標簽的Chirp擴頻通信模塊利用Chirp信號優(yōu)良特性實現(xiàn)低發(fā)射功率、高精度的測距，降低了 UWB遠距離測距所需的瞬時大發(fā)射功率，同時不會影響其他無線通信系統(tǒng)的正常工作。微控制器模塊僅負責Chirp擴頻通信模塊的工作參數(shù)配置及無線通信鏈路的數(shù)據(jù)交互。信息處理模塊負責測距數(shù)據(jù)的計算處理，計算出本移動終端標簽的位置坐標，減輕微處理器模塊的數(shù)學(xué)運算負荷。液晶顯示模塊顯示移動終端的坐標信息。存儲模塊存有至少一張的地圖信息。通用數(shù)據(jù)接口將需要的傳送的數(shù)據(jù)通過微控制器模塊送到Chirp擴頻通信模塊實現(xiàn)調(diào)制。移動終端在已完成定位操作或者不需要執(zhí)行定位操作時，可與基站間實現(xiàn)較高數(shù)據(jù)通信速率的數(shù)據(jù)傳送，如傳輸語音、壓縮過的視頻數(shù)據(jù)等。多移動定位終端間同時需要執(zhí)行定位操作時，采用一種基于突發(fā)事件報告和主機輪詢查問的方法，實現(xiàn)多移動終端占用信道的協(xié)調(diào)管理，有效地避免信道擁塞。
[0013]本發(fā)明優(yōu)選實施例的工作過程如下:
[0014]本實施例包括四個固定基站和多個移動終端，如圖1所示。圖中Anchorl、Anchor2、Anchor3和Anchor4為固定基站，Tagl、Tag2、Tag3和Tag4等為移動終端標簽，移動終端標簽和固定基站都分配一個用于識別的地址。固定基站安裝在固定的位置上，負責完成于移動終端完成測距，移動終端標簽與四個基站完成測距后，將結(jié)果已電連接的方式回饋到信息處理模塊，信息處理模塊根據(jù)SDS-TWR測距算法計算本移動終端的位置，并在液晶顯示模塊上將定位結(jié)果顯示出來。由于存在多個移動終端需要定位，它們在各自進行定位測量的過程中會存在信道競爭問題。首先在定位系統(tǒng)內(nèi)的移動終端標簽中選擇一個作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制器(圖示為Tagl)來管理移動終端和基站的數(shù)據(jù)傳輸機制。當一個或多個節(jié)點需要進行定位時(圖示為Tag2、Tag3和Tag4)，須向作為協(xié)調(diào)控制器Tagl送定位請求，協(xié)調(diào)控制器Tagl收到請求后，發(fā)送廣播包來發(fā)起定位時隙的競爭。需定位的移動終端在收到廣播信號后發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)包競爭空閑時隙。協(xié)調(diào)控制器接收到應(yīng)答信號后，記錄下定位請求移動終端的地址，同時選出一個移動終端，發(fā)送包含選取結(jié)果的廣播數(shù)據(jù)包，并停止個移動終端對信道的競爭。各移動終端收到選舉結(jié)果后，被選中移動終端(圖示為Tag2)返回確認信號，沒有被選中的終端進入等待狀態(tài)，被選中移動終端(圖示為Tag2)與四個基站節(jié)點分別進行測距定位操作。在被選中的移動終端完成測量之前，其余移動終端一直處于等待狀態(tài)。被選中的移動終端完成測量后向協(xié)調(diào)控制器發(fā)送定位完成信號并進入等待模式，協(xié)調(diào)控制器節(jié)點收到上一個移動終端節(jié)點定位完成信號后，選擇下一個需要定位的移動終端開始定位，在所有待定位移動終端完成定位后，協(xié)調(diào)控制器重新恢復(fù)移動終端節(jié)點的CSMA/CA競爭機制。這樣可以有效的避免因信道沖突而引起的信道擁塞，實現(xiàn)多個移動終端點的同時定位。在沒有移動終端節(jié)點進行定位或者需定位移動終端實現(xiàn)定位后，系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸通過CSMA/CA協(xié)議來競爭信道，以實現(xiàn)移動終端與基站節(jié)點的數(shù)據(jù)傳送。
【權(quán)利要求】
1.多移動終端定位系統(tǒng)，其特征在于:包括至少3個固定基站和至少I個移動終端標簽；固定基站固定安裝在空間坐標已知的工作區(qū)域內(nèi)；終端移動標簽在工作區(qū)域內(nèi)移動；固定基站和移動終端標簽均由Chirp擴頻通信模塊、微控制器、信息處理模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊和通用數(shù)據(jù)接口組成；其中Chirp擴頻通信模塊經(jīng)微控制器模塊連接信息處理模塊；液晶顯示模塊、存儲模塊和通用數(shù)據(jù)接口均連接在信息處理模塊上；每個移動終端標簽的Chirp擴頻通信模塊與至少3個固定基站的Chirp擴頻通信模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多移動終端定位系統(tǒng)，其特征在于:所述固定基站安裝在工作區(qū)域的邊角處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多移動終端定位系統(tǒng)，其特征在于:所述固定基站為4個。
【文檔編號】H04W4/02GK203788463SQ201320809550
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】羅楗枰, 劉爭紅, 鄭霖 申請人:桂林電子科技大學(xué)