专利名称：一种立体式混合定位到点的搜索系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种搜索系统及方法，尤其是一种立体式混合定位到点的搜索系统及方法，属于定位搜索的技术领域。
背景技术：
在当今各行业的物流管理，资产管理，实验科研，人员追踪定位等应用中，经常会需要对某个设备，人员，甚至动物进行高精度的地理定位与搜寻。当前市场上的传统定位方式主要为GPS定位与基站定位的结合，在室外露天情况下使用GPS定位，在室内无GPS信号时使用基站定位结果，使用者通过这两种定位在一个面的范围的结果去寻找目标的当前或历史区域位置。这种方式不足主要在于，GPS定位的效果严重依赖于设备当前天气与周围信号干扰屏蔽程度，例如在盗贼将赃物藏入室内的案例中，警方便无法使用GPS搜索，在此情况下依靠基站搜索的方式，精度误差往往在几公里至六百米左右，在这样大的一块平面区域内展开地毯式搜索无异于大海捞针，例如在一次搜索中，基站定位的结果仅限于一个方圆半公里的区域，恰好在此区域中有十几栋高楼大厦，搜索者必须要在每一栋楼的每一层内房间展开搜索，搜索的工作量极大而且效率极低。同时，单纯持续依靠GPS与基站搜索，对于设备的电量消耗非常大，一般情况下被搜索的设备都是使用电池供电的，电量有限，往往在搜索者即将缩小搜索范围的时候因为电量不足临时断电导致信号丢失搜索失败。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种立体式混合定位到点的搜索系统及方法，其结构紧凑，定位精度及定位效率高，适应范围广，安全可靠。按照本发明提供的技术方案，所述立体式混合定位到点的搜索系统，包括定位设备；还包括能扫描接收所述定位设备输出高频搜索定位信号的手持搜索设备；定位设备包括控制模块，所述控制模块分别与触发模块、卫星定位模块、GSM调制解调模块及高频收发模块连接；控制模块接收触发模块的触发信号后，控制模块通过卫星定位模块进行卫星定位，并通过GSM调制解调模块进行基站定位，且控制模块能输出初步定位信号；
手持搜索设备位于初步定位信号确定的定位区域后，控制模块接收远程控制信号，以打开高频收发模块，手持搜索设备能接收高频收发模块输出的高频搜索定位信号，手持搜索设备能显示接收高频搜索信号的信号强度，并能根据高频搜索信号的信号强度最大方位确定所述定位设备的位置。所述定位设备的控制模块还与WIFI模块连接。所述手持搜索设备包括用于耦合信号的天线，所述天线与收发开关连接，收发开关与功率放大器的 输出端连接，功率放大器与波形产生器的输出端连接，收发开关通过低噪声放大器与混频器连接，混频器与本振连接，混频器的输出端与中频放大器连接，中频放大器与匹配滤波器连接，匹配滤波器通过解调解码处理模块与显示模块连接。所述卫星定位模块包括GPS模块或北斗定位模块。
所述控制模块开高频收发模块时，控制模块关闭卫星定位模块、GSM调制解调模块。一种立体式混合定位到点的搜索方法，所述混合定位到点的搜索方法包括如下步骤:
a、触发定位设备，定位设备收集定位信息，以得到初步定位信号，以从所述初步定位信号确定的定位区域；
b、将手持搜索设备置于由上述初步定位信号确定的定位区域，远程控制所述定位设备，以打开定位设备内的高频收发模块，使得高频收发模块能向外输出高频搜索定位信号;
C、手持搜索设备接收高频收发模块输出的高频搜索定位信号，并将所述高频搜索定位信号处理后显示输出对应方位高频搜索定位信号的信号强度值；
d、根据手持搜索设备显示高频搜索定位信号的信号强度值对应的方位信息对定位设备进行定位搜索，直至定位到所述定位设备。所述定位设备得到初步定位信号的方法包括GPS定位、基站定位、WIFI定位、NFC定位、RFID定位、蓝牙定位、红外定位和/或WiMax定位。所述定位设备包括控制模块，所述控制模块分别与触发模块、卫星定位模块、GSM调制解调模块、WIFI模块及高频收发模块连接；控制模块通过卫星定位模块进行卫星定位，通过GSM调制解调模块进行基站定位，并能通过WIFI模块进行辅助定位；控制模块能输出初步定位信号。 所述手持搜索设备包括用于耦合信号的天线，所述天线与收发开关连接，收发开关与功率放大器的输出端连接，功率放大器与波形产生器的输出端连接，收发开关通过低噪声放大器与混频器连接，混频器与本振连接，混频器的输出端与中频放大器连接，中频放大器与匹配滤波器连接，匹配滤波器通过解调解码处理模块与显示模块连接。所述控制模块打开高频收发模块时，控制模块关闭卫星定位模块、GSM调制解调模块。本发明的优点:由定位设备与手持搜索设备形成搜索系统，当触发定位设备后，定位设备能够输出初步定位信号，手持搜索设备根据初步定位信号确定的定位区域进行后续搜索，手持搜索设备根据接收定位设备输出高频搜索定位信号的信号强度来不断确定定位设备的位置信息，直至搜索定位所述定位设备的具体位置，结构紧凑，定位精度及定位效率高，适应范围广，安全可靠，还有合理利用电量，延长搜索有效时间。
图1为本发明的系统框图。图2为本发明手持搜索设备的结构框图。图3为本发明定位设备的结构框图。图4为本发明进行定位搜索的流程图。附图标记说明:1-定位设备、2-手持搜搜设备、3-波形产生器、4-功率放大器、5-收发开关、6-天线、7-低噪声放大器、8-本振、9-混频器、10-中频放大器、11-匹配滤波器、12-解调解码处理模块、13-显示模块、14-触发模块、15-控制模块、16-GPS模块、17-GSM调制解调模块、18-WIFI模块及19-高频收发模块。
具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1、图2和图3所示:为了能够在复杂环境下进行快速有效地定位，本发明包括定位设备I;还包括能扫描接收所述定位设备I输出高频搜索定位信号的手持搜索设备2 ;定位设备I包括控制模块15，所述控制模块15分别与触发模块14、卫星定位模块、GSM(Global System of Mobile communication)调制解调模块17及高频收发模块19连接；控制模块15接收触发模块14的触发信号后，控制模块15通过卫星定位模块进行卫星定位，并通过GSM调制解调模块17进行基站定位，且控制模块15能输出初步定位信号；
手持搜索设备2位于初步定位信号确定的定位区域后，控制模块15接收远程控制信号，以打开高频收发模块19，手持搜索设备2能接收高频收发模块19输出的高频搜索定位信号，手持搜索设备2能显示接收高频搜索信号的信号强度，并能根据高频搜索信号的信号强度最大方位确定所述定位设备I的位置。具体地，为了能够实现对物品进行定位，必须在物品内、物品表面或物品外部安装定位设备1，通过定位设备I与手持搜索设备2的配合实现对物品的有效定位。定位设备I内还设置有WIFI模块18，控制模块15与WIFI模块18连接，通过WIFI模块18来搜集定位设备I周围的WIFI信号，控制模块15通过读取周围WIFI信号对应的Mac地址，通过Mac地址查询到周围WIFI热点的IP地址，一般地IP地址是和物理地址绑定的，从而能够实现基站定位的结果。控制模块15通过卫星定位模块实现外部的定位，卫星定位模块包括GPS(Global Positioning System)模块16、北斗定位模块或其他的卫星定位模块,本发明实施例中，以卫星定位模块为GPS模块16为例来说明。
控制模块15还能通过GSM调制解调模块17实现基站定位；控制模块15能够对上述两种定位结果综合后输出初步定位信号，以通过初步定位信号确定初步定位区域。另外，控制模块15还可以通过WIFI模块18来实现初步的辅助定位，进一步地，控制模块15还能利用GSM调制解调模块17将初步定位信号传输到远程监控端，远程监控端接收到初步定位信号后能够进行后续的定位搜索。本发明实施例中，控制模块15也可以通过卫星定位模块来实现初步定位信号的传输。定位设备I内的触发模块14可以采用机械式触发，或者采用远程信号控制的触发方式，当触发模块14被打开后，控制模块15通过GPS模块16、GSM调制解调模块17以及WIFI模块18来收集位置信息，以输出初步定位信号。当搜索人员携带手持搜索设备2已经到达现场后，可以通过网络远程配置，使得控制模块15关闭GPS模块16，GSM调制解调模块17及WIFI模块18等其他模块的供电，持续打开高频收发模块19，将电量主要用于高频收发模块19，增长定位设备I的使用时间，配合手持搜索设备2进行搜索定位。本发明实施例中，控制模块15可以采用单片机等常用的微处理芯片，GPS模块16、GSM调制解调模块17、WIFI模块18及高频收发信号19均采用本技术领域常用的电路实现结构。所述手持搜索设备2包括用于耦合信号的天线6，所述天线6与收发开关5连接，收发开关5与功率放大器4的输出端连接，功率放大器4与波形产生器3的输出端连接，收发开关5通过低噪声放大器7与混频器9连接，混频器9与本振8连接，混频器9的输出端与中频放大器10连接，中频放大器10与匹配滤波器11连接，匹配滤波器11通过解调解码处理模块12与显示模块13连接。所述中频放大器10内包括用于调节增益的增益调节模块。本发明实施例中，通过天线6接收高频收发模块19输出的高频搜索定位信号，手持搜索设备2内设置收发开关5，通过收发开关5可以向通过天线6外发送信号，也可以接收信号。本发明实施例中，主要利用天线6完成高频搜索定位信号的接收。高频搜索定位信号由天线6耦合得到后，当收发开关5打在“收”的控制档，高频搜索定位信号进入低噪放大器7进行降噪处理，本振8产生一个中频波作为载波，混频器9将中频波与接收的高频搜索定位信号进行混频，进入中频放大器10，中频放大器10内设置增益调节模块，搜索者通过调节中频放大器10输出信号的强弱来控制加强或者减少接收信号的强度，比如离定位设备I较远，通过增益调节模块将增益调大，加强接收效果，如果离定位设备I较近，高频搜索定位信号的本身已经比较好比较强，那么可以通过增益调节模块将增益调小。最后高频搜索定位信号波经过匹配滤波器11被分离出来，再进过解调解码处理模块12，将有用的信息如设备号，信号强度等等，显示在显示模块13上为搜索者提供信息参考。手持搜索设备2通过显示模块13显示的信号强度值来确定所述定位设备I的对应方位信息，通过手持搜索设备2来不断地接收高频搜索定位信号以及确定高频搜索定位信号的强度来最终实现对定位设备I的精确定位。如图4所示:所述混合定位到点的搜索方法包括如下步骤:
a、触发定位设备1，定位设备I收集定位信息，以得到初步定位信号，以从所述初步定位信号确定的定位区域；
所述定位设备1得到初步定位信号的方法可以采用现有定位技术中定位精度大于5m以上的方式，所述定位方法包括GPS定位、基站定位、WIFI定位、NFC (Near FieldCommunication)定位、RFID (Radio Frequency IDentification)定位、蓝牙定位、红外定位和 / 或 WiMax (World Interoperability for Microwave Access)定位。本发明实施例中，触发定位设备I，定位设备I根据GPS模块16收集到的GPS定位信号，通过GSM调制解调模块17进行基站定位，并能通过WIFI模块18实现辅助定位，从而定位设备I通过GPS定位模块16、GSM调制解调模块17及WIFI模块18收集定位信息，得到初步定位信号。b、将手持搜索设备2置于由上述初步定位信号确定的定位区域，远程控制所述定位设备1，以打开定位设备I内的高频收发模块19，使得高频收发模块19能向外输出高频搜索定位信号；
C、手持搜索设备2接收高频收发模块19输出的高频搜索定位信号，并将所述高频搜索定位信号处理后显示输出对应方位高频搜索定位信号的信号强度值；本发明实施例中，高频收发模块19能够发出433MHz的高频搜索定位信号；本技术领域人员应当知道，高频收发模块19输出高频搜索定位信号的频率可以根据需要来设定。d、根据手持搜索设备2显示高频搜索定位信号的信号强度值对应的方位信息对定位设备I进行定位搜索，直至定位到所述定位设备I。本发明实施例中，通过不间断地判断手持搜索设备2在三轴维度各个方向上(包括上方和下方)的高频搜索定位信号的强度，不停地向信号强度最大的方向搜索前进，直至找到定位设备I。实施例在一个银行钱箱被盗后警方开展搜索的实际案例中，定位设备I位于钱箱内。当盗窃者的非正常操作(例如使钱箱离开指定安全区域或脱离预定运输路线)导致触发钱箱上安置的定位设备I后，定位设备I向监控平台发送报警信息，监控平台可以和警方相应信息平台联网，使得警方快速收到盗窃报案信息，展开搜索。在搜索的第一步，搜索者通过定位设备I主动上报或远程控制的方式得到钱箱当前或一段时间内的位置区域范围，如果钱箱被藏匿于室内，定位设备I无法得到GPS信号，搜索者将得到基站定位的结果，由于基站定位存在几公里到几百米的精度误差，实际上搜索者得到的搜索区域是一个半径为几百米到几公里不等的圆柱体空间(以地面为底面)。当钱箱处于室外露天环境下，那很有可能得到一个室内定位与GPS混合定位的结果，搜索者将得到一个半径在100米以内的圆柱体搜索空间范围。同时，定位设备I还可以扫描上传钱箱周围的无线WIFI信号，读取周围WIFI信号对应的Mac (Media Access Control)地址，通过Mac地址查询到周围WIFI热点的IP地址，因为一般IP地址是和物理地址绑定的，从而辅助确定一个大致的搜索范围。第二步，搜索人员到达第一步获得的圆柱体区域地面中心，通过远程控制或者定位设备I自动打开高频收发模块19，比如433Mhz收发模块，使得定位设备I调整工作模式，弱化GPS模块16等的工作强度与频率，将供电主要输送到433Mhz收发模块，通过向外发送包含指定设备编号等信息载波的高频搜索定位信号，搜索者持手持所述手持搜索设备2，站在圆心点，在上下左右前后六个方向扫描并辨识出含指定设备信息的433Mhz信号，如果搜索到哪一个方向的信号比其余方向的信号强，便朝该方向前进50米停下，继续重复之前的三轴扫描，直到找到目标设备。本发明由定位设备I与手持搜索设备2形成搜索系统，当触发定位设备I后，定位设备I能够输出初步定位信号，手持搜索设备2根据初步定位信号确定的定位区域进行后续搜索，手持搜索设备2根据 接收定位设备I输出高频搜索定位信号的信号强度来不断确定定位设备I的位置信息，直至搜索定位所述定位设备I的具体位置，结构紧凑，定位精度及定位效率高，适应范围广，安全可靠，合理利用电量，提高搜索效率。
权利要求
1.一种立体式混合定位到点的搜索系统，包括定位设备(I);其特征是:还包括能扫描接收所述定位设备(I)输出高频搜索定位信号的手持搜索设备(2);定位设备(I)包括控制模块(15)，所述控制模块(15)分别与触发模块(14)、卫星定位模块、GSM调制解调模块(17)及高频收发模块(19)连接；控制模块(15)接收触发模块(14)的触发信号后，控制模块(15)通过卫星定位模块进行卫星定位，并通过GSM调制解调模块(17)进行基站定位，且控制模块(15)能输出初步定位信号； 手持搜索设备(2)位于初步定位信号确定的定位区域后，控制模块(15)接收远程控制信号，以打开高频收发模块(19)，手持搜索设备(2)能接收高频收发模块(19)输出的高频搜索定位信号，手持搜索设备(2)能显示接收高频搜索信号的信号强度，并能根据高频搜索信号的信号强度最大方位确定所述定位设备(I)的位置。
2.根据权利要求1所述的立体式混合定位到点的搜索系统，其特征是:所述定位设备Cl)的控制模块(15)还与WIFI模块(18)连接。
3.根据权利要求1所述的立体式混合定位到点的搜索系统，其特征是:所述手持搜索设备(2 )包括用于耦合信号的天线(6 )，所述天线(6 )与收发开关(5 )连接，收发开关(5 )与功率放大器(4)的输出端连接，功率放大器(4)与波形产生器(3)的输出端连接，收发开关(5 )通过低噪声放大器(7 )与混频器(9 )连接，混频器(9 )与本振(8 )连接，混频器(9 )的输出端与中频放大器(10)连接，中频 放大器(10)与匹配滤波器(11)连接，匹配滤波器(11)通过解调解码处理模块(12)与显示模块(13)连接。
4.根据权利要求1所述的立体式混合定位到点的搜索系统，其特征是:所述卫星定位模块包括GPS模块(16)或北斗定位模块。
5.根据权利要求1所述的立体式混合定位到点的搜索系统，其特征是:所述控制模块(15)打开高频收发模块(19)时，控制模块(15)关闭卫星定位模块、GSM调制解调模块(17)。
6.一种立体式混合定位到点的搜索方法，其特征是，所述混合定位到点的搜索方法包括如下步骤: (a)、触发定位设备(1)，定位设备(I)收集定位信息，以得到初步定位信号，以从所述初步定位信号确定的定位区域； (b)、将手持搜索设备(2)置于由上述初步定位信号确定的定位区域，远程控制所述定位设备(I )，以打开定位设备(I)内的高频收发模块(19)，使得高频收发模块(19)能向外输出高频搜索定位信号； (C)、手持搜索设备(2)接收高频收发模块(19)输出的高频搜索定位信号，并将所述高频搜索定位信号处理后显示输出对应方位高频搜索定位信号的信号强度值； (d)、根据手持搜索设备(2)显示高频搜索定位信号的信号强度值对应的方位信息对定位设备(I)进行定位搜索，直至定位到所述定位设备(I)。
7.根据权利要求6所述立体式混合定位到点的搜索方法，其特征是:所述定位设备(I)得到初步定位信号的方法包括GPS定位、基站定位、WIFI定位、NFC定位、RFID定位、蓝牙定位、红外定位和/或WiMax定位。
8.根据权利要求6所述立体式混合定位到点的搜索方法，其特征是:所述定位设备(I)包括控制模块(15)，所述控制模块(15)分别与触发模块(14)、卫星定位模块、GSM调制解调模块(17)、WIFI模块(18)及高频收发模块(19)连接；控制模块(15)通过卫星定位模块进行卫星定位，通过GSM调制解调模块(17)进行基站定位，并能通过WIFI模块(18)进行辅助定位；控制模块(15)能输出初步定位信号。
9.根据权利要求6所述立体式混合定位到点的搜索方法，其特征是:所述手持搜索设备(2 )包括用于耦合信号的天线(6 )，所述天线(5 )与收发开关(5 )连接，收发开关(5 )与功率放大器(4)的输出端连接，功率放大器(4)与波形产生器(3)的输出端连接，收发开关(5)通过低噪声放大器(7)与混频器(9)连接，混频器(9)与本振(8)连接，混频器(9)的输出端与中频放大器(10)连接，中频放大器(10)与匹配滤波器(11)连接，匹配滤波器(11)通过解调解码处理模块(12)与显示模块(13)连接。
10.根据权利要求7所述立体式混合定位到点的搜索方法，其特征是:所述控制模块(15)打开高频收 发模块(19)时，控制模块(15)关闭卫星定位模块、GSM调制解调模块(17)。
全文摘要
本发明涉及一种立体式混合定位到点的搜索系统及方法，其包括定位设备；还包括能扫描接收所述定位设备输出高频搜索定位信号的手持搜索设备；定位设备包括控制模块，控制模块分别与触发模块、GPS模块、GSM调制解调模块及高频收发模块连接；控制模块接收触发模块的触发信号后，控制模块通过GPS模块及GSM调制解调模块输出初步定位信号；手持搜索设备位于初步定位信号确定的定位区域后，使得控制模块打开高频收发模块，手持搜索设备接收到高频收发模块输出的高频搜索定位信号，手持搜索设备能显示扫描到的高频搜索信号的信号强度，并能根据高频搜索信号的信号强度最大方位确定所述定位设备的位置。本发明定位精度及定位效率高，适应范围广，安全可靠。
文档编号G01S19/46GK103249143SQ20131018908
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月20日 优先权日2013年5月20日
发明者邵丞, 周小伟 申请人:周小伟, 邵丞