专利名称：无线定位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线定位技术领域，尤其涉及在井下进行无线定位的系统。
背景技术：
通讯技术日异月新，特别是无限通讯技术，在现如今信息产业突飞猛进的发展时 期，显得尤为重要。而对于无限通讯技术的应用，自然也成为科技发展的重要方向，其中，无 限通讯用来进行定位是现在乃至今后的一个重要的应用。例如，在井下作业的过程中、在探险过程中等等，都需要进行定位，但是，由于在上 述特殊的环境中，无论是采用的技术，还是以后的维护工作，往往都会遇到诸多难题，而利 用无线通讯进行定位恰恰是解决上述问题的关键。我国是煤矿生成大国，而井下人员定位是保障到煤矿安全生产的一个重要手段。 由于井下无法接收GPS信号，如何经济的实现井下定位是一个难题。目前实现定位的方案 主要有RFID(射频识别，又称电子标签)、PHS(个人手持电话系统)和Wifi (无线宽带)等 三种方式。RFID采用CELL ID (小区识别码)方式，通过接收基站的上报信息得到位置，这种 方式的缺点因为RFID通讯距离较短，如果既要保障通讯链路畅通，同时提高定位精度则需 要大量部署RFID基站，这样部署系统成本很高，对整个矿井的安全也存在隐患。PHS和Wifi方式，定位通讯终端通过上传周围基站的场强而得到位置。但PHS和 Wifi在人员较多同时定位时，会因为基站容量而受限。并且在定位通讯终端检测周围基站 场强时需要暂时离开网络，通讯功能中断，对生产管理和安全管理存在隐患。同时在持续的 定位状态下，定位通讯终端功耗增加，电池的工作时间受限。中国申请号为200710119139.8的专利，公开了一种井下定位系统和方法，虽采用 了无线信标，但信标只广播节点标识，在定位过程中精度无法精确保障，且系统实现不了多 基站定位。各定位终端未在时间上同步，当终端数量较多时，对无线信道占用频繁。另外， 由于其无线通讯基站(文中为“接收节点”)参与定位检测等相关动作，势必会因为检测周 围基站场强等事务而影响通讯功能，或是增加功耗。有鉴于此，如何提供一种无线定位系统，来减少上述弊端已成为业界亟待解决的 技术问题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种无线定位系统，能够实现经济可靠的定位。本发明的一目的在于提供一种无线定位系统，对井下作业进行调度及安全监控。为了达到上述目的，本发明提供一种无线定位系统，包括位置无线信标、定位通 讯终端、时间服务器、无线通讯网络、以及定位服务器，其中所述位置无线信标，是用于以第 一周期广播无线信标帧；所述时间服务器，是用于通过所述无线通讯网络向定位通讯终端 提供标准时间；所述定位通讯终端，是用于接收所述无线信标帧以及所述标准时间，并自动校准本地时间，通过所述无线通讯网络向定位服务器发送无线信标帧；所述定位服务器，是 用于接收所述无线信标帧，并对其进行存储和处理，以获得定位数据，定位所述定位通讯终端。其中，所述无线信标帧包括发射的功率、代表所述位置无线信标的标识号、以及代 表不同场合的信标类型，其中，所述信标类型包括考勤用的信标以及标识危险区域的信标。 在具体实施例中，所述定位通讯终端是以第二周期检测周围可接收到的无线信标帧，其中， 所述第二周期大于第一周期；所述定位通讯终端是以第三周期向定位服务器发送无线信标 帧，其中，所述第三周期大于第二周期。所述定位通讯终端还具有在发送完所述无线信标帧 后将其清除的功能。所述位置无线信标是采用RFID技术实现。在具体实施例中，所述无线定位系统还包括定位查询客户端，是与所述定位服务 器通讯，查询所述定位通讯终端的相关定位数据。所述位置无线信标是按照第一分布规则 分布在井下；所述无线通讯网络是按照第二分布规则在井下设置基站，以达到相应覆盖面。具体实现方法可以包括以下步骤进行在所述定位通讯终端能够到达的区域布设位置无线信标以及无线通讯网络；通过无线通讯网络向所述定位通讯终端提供标准时间，以便所述定位通讯终端自 动校准其本地时间；所述位置无线信标以第一周期广播无线信标帧；所述定位通讯终端接收无线信标 帧，并通过所述无线通讯网络发出无线信标帧；以及接收并处理所述无线信标帧，以获得定位数据，对所述定位通讯终端进行定位。还包括对所述定位数据进行查询。本发明的一种无线定位系统，具有以下优点整个系统做到了容量、功耗、效率等 各方面的均衡；位置无线信标只需要周期发送信号，结构简单；定位通讯终端不需要暂时 脱离网络，可以保持通讯的连续性，同时减少电池的消耗，并可减少移动基站的部署量；通 过时间服务器，统一了终端时间，故而终端可以延迟上报且不丢失定位信息。同时可以减少 上报的次数。
图1是本发明的无线定位系统架构示意图；图2是本发明一实施例的无线定位方法的流程图；图3是本发明的无线定位系统的工作时序具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他不同的具体实例 加以实施或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的目 的下进行各种修饰与变更。本发明的一种无线定位系统是应用在无线定位领域，以下主要以应用在井下定位 进行详细举例说明。本发明提出了一种无线定位系统，是基于位置无线信标和无线通讯网络的定位系统。本发明的定位方式综合了先有的RFID、PHS和Wifi定位技术的优点，回避了相关缺点， 综合采用位置无线信标和无线通讯网络，实现一种经济可靠的定位方式。在本发明中，所述无线定位系统包括位置无线信标、无线通讯网络、定位服务器、 时间服务器、以及定位通讯终端，其中所述位置无线信标，是用于以第一周期广播无线信标 帧；所述时间服务器，是用于通过所述无线通讯网络向定位通讯终端提供标准时间；所述 定位通讯终端，是用于接收所述无线信标帧以及所述标准时间，并自动校准本地时间，通过 所述无线通讯网络向定位服务器发送无线信标帧；所述定位服务器，是用于接收所述无线 信标帧，并对其进行存储和处理，以获得定位数据，定位所述定位通讯终端。定位的实现是通过定位通讯终端检测所在地点的位置无线信标发射的无线信标 帧，并将检测的结果发送给定位服务器；定位服务器根据其内保存的位置无线信标的位置， 计算出定位通讯终端的位置。定位的算法可采用CELL ID方式或多信标场强估算方式。本发明中位置无线信标可采用RFID技术实现，体积、价格和功耗远低于无线通讯 基站，便于在矿井中布网，同时小功率发射也可以提高矿井的安全性。本发明中无线通讯网络提供通讯链路，无线通讯基站不再用于定位检测，从而确 保定位通讯终端的通讯功能不会因为检测周围基站场强等事务而影响讯功能；同时整个系 统可以减少无线通讯基站的放置数量，只需要在矿井的关键节点放置满足通讯要求即可； 此外定位通讯终端可与无线通讯网络基站持久的建立连接，减少通讯量，故而可降低功耗， 增加电池的耐久性，使得整个系统更经济安全。本发明中位置无线信标采用RFID模块实现，无线信标帧会在定位通讯终端中缓 存，若系统没有统一的标准时间，容易导致定位信息混乱，为解决这个问题，本发明中引入 了时间服务器，该服务器通过无线通讯网络向系统中所有定位通讯终端提供标准时间。本发明中定位服务器和定位查询客户端是整个系统的中枢，定位服务器通过无线 移动网络接收定位通讯终端发送的无线信标帧，并对数据进行存储和处理。客户端与定位 服务器连接，从定位服务器获得定位信息，从而实现矿区实时定位功能。本发明系统如附图1所示。其中各部分的功能具体如下位置无线信标位置无线信标是一种无线发射装置，其周期性的广播无线信标帧， 包含如下内容位置无线信标的发射功率；位置无线信标的标识号；位置无线信标的类型。 该类型信息可以用于标识信标所处的不同场合；以及校验信息(可选)。定位通讯终端主要实现3个功能无线信标检测功能接收位置无线信标发射的 无线信标帧，包括位置无线信标的发射功率、标识号和信标类型，并可测量接收到的无线信 号功率。自动时间校准功能定位通讯终端可通过无线网络获得时间服务器的标准时间。 数据发送功能定位通讯终端可以通过移动网络，向定位服务器发送无线信标帧。无线通讯网络是定位通讯终端向定位服务器发送数据的信息通道。无线通讯网 络可以是PHS网络、Wi fi网络、GSM网络以及其他2G或3G网络，公网或专网均可。定位服务器通过移动网络接收定位通讯终端发送的无线信标帧，并对数据进行 存储和处理。定位查询客户端客户端与定位服务器连接，从定位服务器获得定位信息。时间服务器用于向定位通讯终端授时，向整个系统提供标准时间。定位查询客户端和定位服务器通讯，查询定位通讯终端的位置和其他信息。
在实际应用中，整个系统采用如下方式部署实现整个系统，需部署位置无线信标、定位通讯终端、定位服务器时间服务器以及 无线通讯网络。位置无线信标分布在需要定位的区域，一般分布间隔为300m左右，可以根据需要 进行调整。位置无线信标的位置要在定位服务器中记录。位置无线信标可采用RFID技术 实现。无线移动网络实现对定位区域的覆盖，便于数据、语音和短信传输。一般可以选用 小功率基站或直放站，在关键节点部署。位置无线信标根据使用的功能分类，如可以分为用于考勤的信标，用于标识危险 区域的信标等等。定位通讯终端在检测到不同的位置无线信标后可以根据位置无线信标的 类别做不同的动作，如检测到危险区域的信标可以发出危险告警，同时向无线网络上传告
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目 I 口 ；κ、。具体的无线定位的实现方法，对定位通讯终端进行定位，包括在所述定位通讯终 端能够到达的区域布设位置无线信标以及无线通讯网络；通过无线通讯网络向所述定位通 讯终端提供标准时间，以便所述定位通讯终端自动校准其本地时间；所述位置无线信标以 第一周期广播无线信标帧；所述定位通讯终端接收无线信标帧，并通过所述无线通讯网络 发出无线信标帧；以及接收并处理所述无线信标帧，以获得定位数据，对所述定位通讯终端 进行定位。请参阅图2，是本发明无线定位方法的具体实施例的流程图，如图所示，在本实施 例中，是对井下作业为例进行说明，且是应用在上述无线定位系统中的具体实施例，在经过 相关设备布设后，定位实现的过程如下步骤Sll 位置无线信标按照周期、广播信标信息帧。步骤S12 定位通讯终端通过移动无线网络获得时间服务器上的标准时间，并对 本地时间进行校准。步骤S13 定位通讯终端以周期、(、>> t0)检测周围可接收到的位置无线信标 的无线数据包括发射功率，标识号和类型。并将检测的时间和数据进行存储。步骤S14 定位通讯终端以周期t2(t2 >>、)通过移动网络向定位服务器发送采 集到的位置无线信标数据。发送的数据是1.中所采集到的。若发送过程中出现失败，定位 通讯终端需支持自动重传。当数据传送完成后可将1.中存储的数据清除。请参阅图3，是 本发明的无线定位系统的工作时序示意图，如图所示，t2 >>、>>、。步骤S15 定位服务器根据接收到的数据计算定位通讯终端所在的历史位置和轨 迹。并将数据存储在本地。步骤S16 定位查询终端通过定位服务器查询某一定位通讯终端的位置信息。本发明的技术优点在于集成了 RFID和无线移动网络定位的优点。做到了容量、功耗、效率等各方面的均位置无线信标只需要周期发送信号，结构简单，成本低，适宜大量部署，同时信标 安装时只需要供电，所以适用方便。与传统的通过移动网络基站实现定位相比，在定位时，定位通讯终端不需要暂时脱离网络，可以保持通讯的连续性，同时减少电池的消耗，并可减少移动基站的部署量。通过时间服务器，统一了终端时间，故而终端可以延迟上报且不丢失定位信息。同 时可以减少上报的次数。综上所述，本发明的一种无线定位系统，是通过定位通讯终端检测所在地点的位 置无线信标发射的无线信标帧，并将检测的结果发送给定位服务器；定位服务器根据其内 保存的位置无线信标的位置，计算出定位通讯终端的位置。整个系统做到了容量、功耗、效 率等各方面的均衡；位置无线信标只需要周期发送信号，结构简单；定位通讯终端不需要 暂时脱离网络，可以保持通讯的连续性，同时减少电池的消耗，并可减少移动基站的部署 量；通过时间服务器，统一了终端时间，故而终端可以延迟上报且不丢失定位信息。同时可 以减少上报的次数。上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以很快地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施 例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的 保护范围之内。
权利要求
一种无线定位系统，其特征在于包括位置无线信标、定位通讯终端、时间服务器、无线通讯网络、以及定位服务器，其中所述位置无线信标，是用于以第一周期广播无线信标帧；所述时间服务器，是用于通过所述无线通讯网络向定位通讯终端提供标准时间；所述定位通讯终端，是用于接收所述无线信标帧以及所述标准时间，并自动校准本地时间，通过所述无线通讯网络向定位服务器发送无线信标帧；所述定位服务器，是用于接收所述无线信标帧，并对其进行存储和处理，以获得定位数据，定位所述定位通讯终端。
2.根据权利要求1所述的无线定位系统，其特征在于所述无线信标帧包括发射的功 率、代表所述位置无线信标的标识号、以及代表不同场合的信标类型。
3.根据权利要求2所述的无线定位系统，其特征在于所述信标类型包括考勤用的信 标以及标识危险区域的信标。
4.根据权利要求1所述的无线定位系统，其特征在于所述定位通讯终端是以第二周 期检测周围可接收到的无线信标帧，其中，所述第二周期大于第一周期。
5.根据权利要求1所述的无线定位系统，其特征在于所述定位通讯终端是以第三周 期向定位服务器发送无线信标帧，其中，所述第三周期大于第二周期。
6.根据权利要求1所述的无线定位系统，其特征在于所述定位通讯终端在发送完所 述无线信标帧后将其清除。
7.根据权利要求1所述的无线定位系统，其特征在于所述位置无线信标是按照第一 分布规则分布在井下。
8.根据权利要求1所述的无线定位系统，其特征在于所述无线通讯网络是按照第二 分布规则在井下设置基站，以达到相应覆盖面。
9.根据权利要求1所述的无线定位系统，其特征在于所述位置无线信标是采用RFID 技术实现。
10.根据权利要求1所述的无线定位系统，其特征在于还包括定位查询客户端，是与 所述定位服务器通讯，查询所述定位通讯终端的相关定位数据。
全文摘要
本发明公开了一种无线定位系统，是基于位置无线信标和无线通讯网络的技术，系统包括位置无线信标、定位通讯终端、时间服务器、无线通讯网络、以及定位服务器。定位过程是通过定位通讯终端检测所在地点的位置无线信标发射的无线信标帧，并将检测的结果发送给定位服务器；定位服务器根据其内保存的位置无线信标的位置，计算出定位通讯终端的位置。整个系统做到了容量、功耗、效率等各方面的均衡；位置无线信标只需要周期发送信号，结构简单；定位通讯终端不需要暂时脱离网络，可以保持通讯的连续性，同时减少电池的消耗，并可减少移动基站的部署量；通过时间服务器，统一了终端时间，故而终端可以延迟上报且不丢失定位信息。同时可以减少上报的次数。
文档编号H04W64/00GK101883422SQ20091005063
公开日2010年11月10日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者肖长春, 雷剑虹 申请人:上海中兴通讯技术有限责任公司