一种便携式无线定位装置的制作方法

本实用新型是关于无线定位技术领域，特别是关于一种便携式无线定位装置。

背景技术：

随着无线通信技术发展以及数据处理能力的提高，基于位置服务成为最具潜力互联网业务之一。尤其是在复杂的室内环境下，如大型商场、机场大厅、地下停车场、矿井等环境中，提供位置服务的需求日益迫切。

目前，市场上主流的室内定位方式主要通过wlan、rfid、蓝牙、uwb、超声波、红外线等。但wlan、rfid、蓝牙、超声波、红外线等技术存在很多缺陷，诸如通信距离过短，部署繁琐，在遇到障碍物时无法定位，成本昂贵，严重影响了室内定位技术的定位效率与精度。因此，如何在各种不同无线网络环境中快速、准确地获取移动位置信息的定位技术及其定位系统已成为当前的研究热题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种便携式无线定位装置，其能够大大提升无线定位距离及定位精度，并降低部署成本。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种便携式无线定位装置，该便携式无线定位装置包括：至少三个无线定位模块，其中，每个无线定位模块基于stm32mcu，stm32mcu配置有usb接口，usb接口用于与智能手机的usb接口相连接，以提供数据上行通道，实现智能手机与无线定位模块之间的数据通信，并提供无线定位模块工作所需的电量；并且，当无线定位模块与智能手机相连接后，通过usb接口读取无线定位模块的信息，并且其中一个无线定位模块能够与其他无线定位模块建立可靠连接，并完成精确时间同步，从而通过精确时间同步的方式计算两个无线定位模块的直线距离，通过多角定位方式来确定位置。

在一优选的实施方式中，每个无线定位模块还包括：射频模块，射频模块通过spi接口与stm32mcu相连接，用于射频信号的收发；以及flash存储器，flash存储器与stm32mcu相连接，用于存储无线定位模块的配置及组网信息，并能够由智能手机端控制添加或删除定位节点信息。

在一优选的实施方式中，射频模块通过外置天线与其他无线定位模块进行通信，用于在无线定位模块之间建立无线数据通道，以进行数据交换、实现时间同步及定位算法。

在一优选的实施方式中，无线定位模块配置有led指示灯，由无线定位模块内部的stm32mcu控制，并能够实时显示无线定位模块的工作状态。

在一优选的实施方式中，无线定位模块工作在315～433mhz，ism频段。

在一优选的实施方式中，基于内置于无线定位模块的ieee1588协议，每个无线定位模块与其他无线定位模块在进行可靠连接时均进行精确时间同步。

在一优选的实施方式中，多个无线定位模块包括第一无线定位模块和第二无线定位模块，第一无线定位模块能够周期性间断发射带第一时间戳的信号，第二无线定位模块能够接收信号并返回带第二时间戳的信号，通过时间差计算第一无线定位模块与第二无线定位模块的距离。

与现有技术相比，根据本实用新型的便携式无线定位装置具有如下优点：本实用新型的便携式无线定位装置通过手机扩展无线定位模块来进行无线定位；无线定位模块基于无线射频通信实现定位功能，不需要额外的固定基站；通过精确时间同步的方式计算两个模块的直线距离，然后通过多角定位方式来确定位置。本实用新型采用微功率无线通信技术，传输可达到1000～1200米，远高于传统短距离无线通信。本通过智能手机为无线定位模块完成供电与显示功能，该装置能大大提升无线定位距离及定位精度，并降低部署成本，在实际应用中具有极大潜力。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的便携式无线定位装置结构框图。

图2是根据本实用新型一实施方式的无线定位模块的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

本实用新型的便携式无线定位装置包括：至少三个无线定位模块，其中，每个无线定位模块基于stm32mcu，stm32mcu配置有usb接口，usb接口用于与智能手机的usb接口相连接，以提供数据上行通道，实现智能手机与无线定位模块之间的数据通信，并提供无线定位模块工作所需的电量；并且，当无线定位模块与智能手机相连接后，通过usb接口读取无线定位模块的信息，并且其中一个无线定位模块能够与其他无线定位模块建立可靠连接，并完成精确时间同步，从而通过精确时间同步的方式计算两个无线定位模块的直线距离，通过多角定位方式来确定位置。

如图1所示，本实用新型一实施方式的便携式无线定位装置包括：第一无线定位模块101、第二无线定位模块102和第三无线定位模块103，每个无线定位模块通过usb接口(如图1中所示的104a、104b、104c)分别与智能手机(如图1中所示的105a、105b、105c)的usb接口相连接，以提供数据上行通道，支持即插即用。智能手机作为显示模块展示定位信息。无线定位模块工作在315～433mhz，ism频段，无需审批，且穿透性相对高频信号较好，具备通信距离远，接收灵敏度高，抗干扰性强等优势，适用于室内复杂环境。

如图2所示，每个无线定位模块包括：stm32mcu201、射频模块202、flash存储器203以及usb接口207，其中，射频模块202通过spi接口204与stm32mcu201相连接，用于射频信号的收发；flash存储器203与stm32mcu201相连接，用于存储无线定位模块的配置及组网信息，并能够由智能手机端控制添加或删除定位节点信息。

在一优选的实施方式中，射频模块202通过外置天线205与其他无线定位模块进行通信，用于在无线定位模块之间建立无线数据通道，以进行数据交换、实现时间同步及定位算法。

在一优选的实施方式中，无线定位模块配置有led指示灯206，由无线定位模块内部的stm32mcu201控制，并能够实时显示无线定位模块的工作状态。

下面结合图1介绍便携式无线定位装置的工作原理：

首先通过建模某一空间的笛卡尔坐标系，目标是确定某一节点的坐标值(x,y,z)。所述系统包含m个节点，每个节点与其他节点在进行可靠连接时均进行时间严格同步。然后，第一节点周期性间断发射带时间戳的射频信号，在第二节点接收射频信号并返回带时间戳的射频信号时，通过时间差计算第一节点与第二节点的距离。然后，通过三角定位原理进行精准定位。

第一无线定位模块101(第一节点)与第二无线定位模块102(第二节点)之间的通信流程如下：在第一无线定位模块101一旦连上智能手机105以后，即开始广播，同其他定位模块(诸如第二无线定位模块102、第三无线定位模块103)建立可靠连接。基于内置于微功率无线通信模块的ieee1588协议，一旦可靠建立连接，第一无线定位模块101与第二无线定位模块102完成时间精确同步。第一无线定位模块101发出一串报文带时间戳ta1至第二无线定位模块102，第二无线定位模块102收到报文即记录达到时刻ta2，第二无线定位模块102返回一串报文带时间戳tb1，在第一无线定位模块101收到报文以后记录到达时刻tb2。因此，可以计算出第二无线定位模块102与第一无线定位模块101的直线距离d，

d＝1/2((ta2-ta1)+(tb2-tb1))*c(1)

其中，c为光速。重复以上过程，通过获取多个距离值加权平均计算最终d值。通过至少三个无线定位模块就可以计算出定位模块的物理地点。通过部署在智能手机上的应用程序，可以描绘出对应定位模块在3d模型中的位置，并在程序中进行标注。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。