基于可移动基站的定位系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于可移动基站的定位系统，属于移动定位技术领域。

背景技术：

随着科技的发展，人们对于定位的需求日益增大，比如在人员定位、车辆定位和物品定位等领域定位技术都得到了广泛的应用，具有广阔的发展前景；同时人们对于定位的要求也越来越高，不仅仅局限于相对静止的室内环境中，还需要在移动的场景中进行定位，比如某位重要人物出行，往往会安排一些保镖随行。但是由于保镖与被保护人物的移动位置关系无法远程获得，因而一旦遇到不可预知的意外情况，根本无法根据现场情况指挥保镖执行相应的行动，而保镖又缺乏相应的处理经验，那么很有可能就会造成不可挽回的局面。

目前主要的定位技术有：GPS定位、ZigBee定位等，但是由于GPS定位技术是利用卫星无线RF信号进行测距定位，它的缺陷就是无法在室内进行定位；而ZigBee定位又需要提前预设多个参考节点，但是由于人出行的路线多样，路程长短不定，因而提前预设定位参考节点不仅成本较高，很多时候并不现实。因而急需进行改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种基于可移动基站的定位系统，它可以有效解决现有技术中存在的问题，可以准确的在室内外进行移动定位，获取某个人与其他人之间的位置关系。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：一种基于可移动基站的定位系统，包括：一个或多个电子标签、三个以上基站和控制中心服务器，所述的电子标签由被保护人员随身佩戴；所述的基站由各个安保人员随身佩戴；所述的基站用于建立临时坐标系，其中，作为原点的基站分别与其他基站、电子标签及控制中心服务器无线连接，所述的基站和电子标签中均设有uwb模块；作为原点的基站上还设有处理器模块，所述的处理器模块与uwb模块连接。

优选的，所述的电子标签为高频脉冲定位标签，所述的基站为高频脉冲定位基站，由于UWB信号无需载波，而是使用间歇的脉冲来发送数据，且脉冲持续的时间很短(一般在0.20～1.5ns之间)，有很低的占空因数，传输效率较高；所需的电源功率也很低(50～70mW的电源)，是蓝牙技术的十分之一；因而采用高频可以实现更精准的定位。

优选的，所述的基站还包括高频脉冲发生器和功率放大器，所述的高频脉冲发生器分别与uwb模块和功率放大器连接，功率放大器与uwb模块连接；所述的作为原点的基站还包括：双工射频传输模块，所述的双工射频传输模块分别与功率放大器和控制中心服务器连接，从而可以提高定位精度和效率。

优选的，还包括GPRS通信单元和无线网关模块，所述的无线网关模块分别与GPRS通信单元和控制中心服务器连接，GPRS通信单元与作为原点的基站连接，从而可以实现远程指挥。

优选的，其他基站之间无线连接，其他基站与电子标签之间无线连接，从而当其他基站或电子标签与作为原点的基站之间的距离大于50m时，可以通过其他基站进行中转，从而最终准确的将基站之间及基站与电子标签之间的距离信息都发送至作为原点的基站中。

本实用新型中，所述的uwb模块采用DWM1000模块，处理器模块采用STM32芯片，从而可以提高数据处理能力，同时降低功耗。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型中所述的电子标签由被保护人员随身佩戴；所述的基站由各个安保人员随身佩戴，通过利用设置在基站和电子标签中的uwb模块进行测距；再利用作为原点的基站上设置的处理器模块，进行临时坐标系的构建及计算各个基站和电子标签的临时坐标，从而可以高效的获得各个安保人员之间及其与被保护人员之间的相对位置信息，便于远程进行指挥调度，成本较低；该技术可适用于室内或室外，而且在人员静止或移动的场景均可适用；

2、本实用新型的系统扩展灵活、方便，鲁棒性较好；

3、本实用新型中所述的作为原点的基站上还设有处理器模块，各个基站之间的距离及基站与电子标签之间的距离均发送至临时坐标系中作为原点的基站，由作为原点的基站进行临时坐标系的建立，及计算获得被保护人员和各个安保人员在临时坐标系中的临时坐标，从而通过将所有的距离信息发送至作为原点的基站进行处理(而不是发送另外的控制中心服务器进行处理)，从而大大提高了数据的传输效率，进而提高了定位效率；

4、所述的电子标签通过采用高频脉冲定位标签，所述的基站通过采用高频脉冲定位基站，从而可以实现更精准的定位；

5、所述的基站还包括高频脉冲发生器和功率放大器，所述的高频脉冲发生器分别与uwb模块和功率放大器连接，功率放大器与uwb模块连接；所述的作为原点的基站还包括：双工射频传输模块，所述的双工射频传输模块分别与功率放大器和控制中心服务器连接，从而可以提高定位精度和效率；

6、通过利用GPRS通信单元和无线网关模块，所述的无线网关模块分别与GPRS通信单元和控制中心服务器连接，GPRS通信单元与作为原点的基站连接，从而可以实现远程指挥；

7、所述的uwb模块采用DWM1000模块，处理器模块采用STM32芯片，从而可以提高数据处理能力，同时降低功耗；

8、本实用新型中的安保人员随身携带的可移动基站和被保护人员随身佩戴的电子标签，可靠性高，结构简单，成本低，功耗小，体积小，适合随身携带。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施例的结构示意图；

图2是利用勾股定理计算基站的临时坐标的示意图；

图3是利用三边定位算法计算电子标签的临时坐标的示意图。

附图标记：1-电子标签，2-基站，3-控制中心服务器，4-高频脉冲发生器，5-功率放大器，6-双工射频传输模块，7-GPRS通信单元，8-无线网关模块，9-uwb模块，10-处理器模块。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

具体实施方式

本实用新型的实施例1：一种基于可移动基站的定位系统，如图1所示，包括：一个或多个电子标签1、三个以上基站2和控制中心服务器3，所述的电子标签1由被保护人员随身佩戴；所述的基站2由各个安保人员随身佩戴；所述的基站2用于建立临时坐标系，其中，作为原点的基站2分别与其他基站2、电子标签1及控制中心服务器3无线连接，其他基站2之间无线连接，其他基站2与电子标签1之间无线连接；所述的基站2和电子标签1中均设有uwb模块9；作为原点的基站2上还设有处理器模块10，所述的处理器模块10与uwb模块9连接。所述的电子标签1为高频脉冲定位标签，所述的基站2为高频脉冲定位基站。所述的基站2还包括高频脉冲发生器4和功率放大器5，所述的高频脉冲发生器4分别与uwb模块9和功率放大器5连接，功率放大器5与uwb模块9连接；所述的作为原点的基站2还包括：双工射频传输模块6，所述的双工射频传输模块6分别与功率放大器5和控制中心服务器3连接。还包括GPRS通信单元7和无线网关模块8，所述的无线网关模块8分别与GPRS通信单元7和控制中心服务器3连接，GPRS通信单元7与作为原点的基站2连接。所述的uwb模块9采用DWM1000模块，处理器模块10采用STM32芯片。

实施例2：一种基于可移动基站的定位系统，如图1所示，包括：一个或多个电子标签1、三个以上基站2和控制中心服务器3，所述的电子标签1由被保护人员随身佩戴；所述的基站2由各个安保人员随身佩戴；所述的基站2用于建立临时坐标系，其中，作为原点的基站2分别与其他基站2、电子标签1及控制中心服务器3无线连接，所述的基站2和电子标签1中均设有uwb模块9；作为原点的基站2上还设有处理器模块10，所述的处理器模块10与uwb模块9连接。

实施例3：一种基于可移动基站的定位系统，如图1所示，包括：一个或多个电子标签1、三个以上基站2和控制中心服务器3，所述的电子标签1由被保护人员随身佩戴；所述的基站2由各个安保人员随身佩戴；所述的基站2用于建立临时坐标系，其中，作为原点的基站2分别与其他基站2、电子标签1及控制中心服务器3无线连接，所述的基站2和电子标签1中均设有uwb模块9；作为原点的基站2上还设有处理器模块10，所述的处理器模块10与uwb模块9连接。所述的电子标签1为高频脉冲定位标签，所述的基站2为高频脉冲定位基站。

实施例4：一种基于可移动基站的定位系统，如图1所示，包括：一个或多个电子标签1、三个以上基站2和控制中心服务器3，所述的电子标签1由被保护人员随身佩戴；所述的基站2由各个安保人员随身佩戴；所述的基站2用于建立临时坐标系，其中，作为原点的基站2分别与其他基站2、电子标签1及控制中心服务器3无线连接，所述的基站2和电子标签1中均设有uwb模块9；作为原点的基站2上还设有处理器模块10，所述的处理器模块10与uwb模块9连接。所述的基站2还包括高频脉冲发生器4和功率放大器5，所述的高频脉冲发生器4分别与uwb模块9和功率放大器5连接，功率放大器5与uwb模块9连接；所述的作为原点的基站2还包括：双工射频传输模块6，所述的双工射频传输模块6分别与功率放大器5和控制中心服务器3连接。

实施例5：一种基于可移动基站的定位系统，如图1所示，包括：一个或多个电子标签1、三个以上基站2和控制中心服务器3，所述的电子标签1由被保护人员随身佩戴；所述的基站2由各个安保人员随身佩戴；所述的基站2用于建立临时坐标系，其中，作为原点的基站2分别与其他基站2、电子标签1及控制中心服务器3无线连接，所述的基站2和电子标签1中均设有uwb模块9；作为原点的基站2上还设有处理器模块10，所述的处理器模块10与uwb模块9连接。还包括GPRS通信单元7和无线网关模块8，所述的无线网关模块8分别与GPRS通信单元7和控制中心服务器3连接，GPRS通信单元7与作为原点的基站2连接。

本实用新型的一种实施例的工作原理：

假设A出行时有6个保镖随行，为了随时监控他们的出行情况确保安全以及在出现意外情况时为了对各个保镖进行更好的指挥，采用本实用新型的技术进行定位。

具体的说，给A随身携带一个电子标签1(可以是高频脉冲定位标签或普通标签，如果被保护的有2个人，则给每个人分别携带一个电子标签1)，给各个保镖均携带一个可移动的基站2。各个基站2中均设有uwb模块9，因而各个基站可以利用uwb定位技术获得其与其他各个基站及与电子标签1之间的距离，这些距离信息都发送至临时坐标系中作为原点的基站2(该作为原点的基站固定为某一个)；A随身携带的电子标签1中也设有uwb模块9，当电子标签1发射信号，如果基站已启动，则已启动的基站接收到信号后，会反馈信号至电子标签1(具体的，基站2接收到电子标签1的信号后，基站2通过高频脉冲发生器4产生高频脉冲反馈，然后利用功率放大器5放大，再通过uwb模块9将高频信号反馈给电子标签1)，因而电子标签1中的uwb模块9会测量得到电子标签与已启动基站之间的距离并即时发送至作为原点的基站2(其中，各个uwb模块9之间的通信距离只有40～50米，因此，基站2和电子标签1为了将距离信息发送至作为原点的基站2，中间可以通过其他基站2进行中转)。然后作为原点的基站2利用处理器模块10进行临时坐标系的建立：作为原点的基站2最先启动，假设第二个启动的基站为基站b(也即作为原点的基站2接收到的电子标签1发送的第一个信息是电子标签1与基站b的距离信息)，第三个启动的基站为基站c(也即作为原点的基站2接收到的电子标签1发送的第二个信息是电子标签1与基站b的距离信息)，那么基站b与a之间的直线作为x轴，并且以基站b所在的方向为x轴的正方向，基站c所在的相对于x轴的垂直方向为y轴的正方向。假设基站a与基站b的距离为s1，基站a与基站c的距离为s2，基站c与基站b的距离为s3，那么可得：基站a的临时坐标为：(0,0)，基站b的临时坐标为(s1,0)(因而也确定了临时坐标系的横坐标的正方向)；然后再由已知的三边s1、s2、s3通过勾股定理(如图2所示):

计算出基站c的坐标(x,y)，并且把基站c的纵坐标定义为正，从而确定了临时坐标系的纵坐标的正方向。

对于其他的3个保镖，其携带的基站2加入时，与已经建立在临时坐标系中的每一个基站2都会得到一个新的距离，从而利用勾股定理也可获得各个基站的临时坐标。根据这种方法可以将新的基站2不断加入临时坐标系。

同理，对于被保护人员，其携带的标签加入时，电子标签1会发射信号，根据uwb定位技术(获得电子标签1与建立坐标系的三个基站的距离)以及建立坐标系的三个基站的临时坐标，从而利用勾股定理也可以获得被保护人员在临时坐标系中的坐标。

为了提高定位的精度，可以选择距离被保护人员最近的3个基站(电子标签1可以利用其中的uwb模块9获得其与所有基站的距离信息)作为基准，然后采用三边定位算法来计算被保护人员的临时坐标(如图3所示)：假设与被保护人员最近的3个基站的临时坐标分别为(x1,y1)，(x2,y2),(x3,y3)，它们与被保护人员的距离分别为L1,L2,L3，则根据：

从而得到了被保护人员的临时坐标(x，y)。

为了实现远程查看，作为原点的基站2将所有的电子标签1和基站2的临时坐标等信息均通过双工射频传输模块6、GPRS通信单元7，无线网关模块8发送至控制中心服务器3，用户可以通过客户端(比如智能手机)登陆控制中心服务器3进行查看及指挥。