一种定位系统及其定位方法
【专利摘要】本发明提供一种定位系统，所述定位系统包括至少一个逻辑节点，所述逻辑节点包括处理器以及分别通过信号连接的方式与所述处理器连接的信息采集模块、显示模块和输入模块。本发明提供了一种不依赖于现有GPS网络、移动无线网络、无线互联网络而能实现各移动物理节点相互定位的定位系统。定位系统的原点任意设定，逻辑节点之间通过无线通信的方式实现通信。
【专利说明】一种定位系统及其定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，更具体的说，涉及一种定位系统及其定位方法。
【背景技术】
[0002]现有的定位系统是利用GPS、GSM、GPRS, CDMA等无线网络平台和卫星定位系统实现无线定位功能。这种定位系统占用卫星资源，且只能在和平年代使用。
[0003]还有一些利用类似无线物联网系统，通过多个固定节点与移动点之间测得的信号强弱来确定移动点离固定点的距离，通过各个固定节点与移动点之间有信号的固定点来确定移动点的方位，从而达到定位功能。利用类似无线物联网系统定位须要多个固定参考点才能确定移动点的方位，在很多场合不方便，例如旅游业。
[0004]特别的，以上现有定位系统和定位方法在没有无线网络覆盖的区域无法进行定位。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一在于：为解决上述现有技术所述的在没有卫星、没有无线网络和有线网络覆盖、没有固定设备作为参考点的区域无法进行定位的缺陷提供一种定位系统；本发明的目的之二在于：提供一种本发明的定位系统的定位方法。
[0006]本发明为解决上述现有技术的缺陷，提供了一种定位系统，包括至少一个逻辑节点，所述逻辑节点包括处理器以及分别通过信号连接的方式与所述处理器连接的信息采集模块和输入模块；
[0007]信息采集模块：采集 本逻辑节点的位移、速度、加速度、距离数据中的至少一种信息以及本逻辑节点的运动方向并实时传送给处理器；
[0008]处理器：根据信息采集模块采集的信息并计算出本逻辑节点距离预设原点的具体方位；
[0009]输入模块：用于用户预设原点、预设安全范围。
[0010]优选地，所述逻辑节点还包括ID代码：每个逻辑节点的身份代码或地址码，以便处理器识别不同的逻辑节点并区分不同逻辑节点的信息；
[0011]所述逻辑节点还包括通过信号连接的方式与所述处理器连接的无线收发模块：接收其它逻辑节点的无线收发模块向外发送的信息并发送至本逻辑节点的处理器；向外发送本逻辑节点的信息。
[0012]优选地，所述逻辑节点还包括通过信号连接的方式与所述处理器连接的报警模块，当处理器计算出本逻辑节点距离预设原点的距离超出预设的安全范围，即通过报警模块向本逻辑节点的用户发送警告信息和/或通过无线收发模块向外发送警告信息。
[0013]优选地，所述逻辑节点还包括通过信号连接的方式与所述处理器连接的显示模块，所述显示模块根据处理器计算结果显示所述处理器反馈的信息。
[0014]优选地，所述信息采集模块5包括位移感知模块、速度感知模块、距离感知模块和加速度感知模块中的至少一个，分别与处理器通过信号连接的方式连接的；
[0015]位移感知模块和/或速度感知模块和/或距离感知模块和/或加速度感知模块:获取本逻辑节点位移、速度、距离和加速度中的至少一个数据并实时传送给处理器。
[0016]优选地，所述信息采集模块还包括分别与处理器通过信号连接的方式连接的运动方向感知模块和指南针模块；
[0017]运动方向感知模块:把本逻辑节点相对前一时间点的运动方向数据实时传送给处
理器；
[0018]指南针模块:用做方位参照标准，处理器根据运动方向感知模块和指南针模块的反馈信号即可获得本逻辑节点实时的运动方向。
[0019]优选地，所述定位系统包括至少个逻辑节点，其中至少一个逻辑节点为逻辑主节点，其它逻辑节点为逻辑从节点，所述逻辑主节点的显示模块显示全部逻辑节点的方位分布图，所述各逻辑节点还包括通过信号连接的方式与处理器连接的语音模块:用于各逻辑节点用户之间的语音通话。
[0020]本发明为解决上述现有技术的缺陷，还提供了一种上述定位系统的定位方法，其定位方法包括以下步骤:
[0021]01)用户通过所述输入模块预设原点和安全范围；
[0022]02)在运动过程中，所述各逻辑节点的信息采集模块向本逻辑节点的处理器发送实时信息；
[0023]03)所述各逻辑节点的处理器根据收到的信息进行数据处理得到本逻辑节点相对所述预设原点的具体方位。
[0024]优选地,所述步骤02)还包括:
[0025]当所述信息采集模块内设有位移感知模块，所述位移感知模块采集本逻辑节点的位移信息并向处理器反馈实时信号，所述处理器记录本逻辑节点相对于原点的位移数据；
[0026]当所述信息采集模块内设有速度感知模块，所述速度感知模块采集本逻辑节点的速度信息并向处理器反馈实时信号，所述处理器根据接收到的速度数据并结合指南针模块和运动方向感知模块反馈的本逻辑节点的实时运动方向数据计算出本逻辑节点相对于原点的位移值；
[0027]当所述信息采集模块内设有距离感知模块，所述距离感知模块采集本逻辑节点相对前一时间点的距离信息并向处理器反馈实时信号，所述处理器根据接收到的数据并结合指南针模块和运动方向感知模块反馈的实时运动方向数据计算出本逻辑节点相对于原点的位移值；
[0028]当所述信息采集模块内设有加速度感知模块，所述加速度感知模块采集本逻辑节点的加速度信息并向处理器反馈实时信号，所述处理器根据接收到的加速度数据并结合指南针模块和运动方向感知模块传来的实时运动方向数据计算出本逻辑节点相对于原点的位移值。
[0029]本发明为解决上述现有技术的缺陷，还提供了一种上述定位系统的定位方法，其定位方法包括以下步骤:
[0030]01)用户通过所述输入模块预设原点和安全范围；
[0031]02)在运动过程中，所述各逻辑节点的信息采集模块向本逻辑节点的处理器发送实时信息；
[0032]03)所述各逻辑节点的无线收发模块不间断的向外发送本逻辑节点的方位信息并接受其它逻辑节点的无线收发模块向外发送的信息； [0033]04)当所述处理器计算所得的本逻辑节点的位移超出预设的安全范围，所述报警模块发出警报信息；
[0034]05)所述各逻辑节点的处理器根据收到的信息进行数据处理得到本逻辑节点相对所述预设原点的具体方位并在所述各逻辑节点的显示模块上显示本逻辑节点的方位信息。
[0035]优选地,所述步骤02)还包括：
[0036]当所述信息采集模块内设有位移感知模块，所述位移感知模块采集本逻辑节点的位移信息并向处理器反馈实时信号，所述处理器记录本逻辑节点相对于原点的位移数据；
[0037]当所述信息采集模块内设有速度感知模块，所述速度感知模块采集本逻辑节点的速度信息并向处理器反馈实时信号，所述处理器根据接收到的速度数据并结合指南针模块和运动方向感知模块反馈的本逻辑节点的实时运动方向数据计算出本逻辑节点相对于原点的位移值；
[0038]当所述信息采集模块内设有距离感知模块，所述距离感知模块采集本逻辑节点相对前一时间点的距离信息并向处理器反馈实时信号，所述处理器根据接收到的数据并结合指南针模块和运动方向感知模块反馈的实时运动方向数据计算出本逻辑节点相对于原点的位移值；
[0039]当所述信息采集模块内设有加速度感知模块，所述加速度感知模块采集本逻辑节点的加速度信息并向处理器反馈实时信号，所述处理器根据接收到的加速度数据并结合指南针模块和运动方向感知模块传来的实时运动方向数据计算出本逻辑节点相对于原点的位移值；
[0040]所述步骤05)还包括：
[0041]所述逻辑主节点的处理器根据收到的信息进行数据处理得到本逻辑节点相对所述预设原点的具体方位并根据其无线收发模块接收到的其他各逻辑节点的方位信息在所述逻辑主节点的显示模块上显示全部逻辑节点的方位信息。
[0042]本发明的定位系统具有以下有益效果：
[0043]I)本发明提供了一种不依赖于现有GPS网络、移动无线网络、无线互联网络而能实现各移动物理节点相互定位的定位系统；
[0044]2)本发明的定位系统中，任意一个物理节点均可以做逻辑主节点或逻辑从节点；
[0045]3)本发明的定位系统中，逻辑主节点、从节点所包含的功能模块相同，便于生产制造;
[0046]4)本发明的定位系统中，逻辑主节点与逻辑从节点之间通过无线通信的方式实现通信；
[0047]5)本发明的定位系统中，位移和/或速度和/或距离和/或加速度感知模块中关于距离的计算通过多种方式实现，不限于直接距离测量；
[0048]6)本发明的定位系统中，用户可以预设安全距离，当逻辑节点超出安全范围，逻辑节点的报警模块会发出报警信息；
[0049]7)本发明的定位系统中，原点可以任意设定。【专利附图】
【附图说明】
[0050]图1所示为本发明的定位系统的逻辑节点第一实施例的原理示意图；
[0051]图2所示为本发明的定位系统的逻辑节点第二实施例的原理示意图；
[0052]图3所示为本发明的定位系统的逻辑节点的信息采集模块的原理示意图；
[0053]图4所示为本发明的定位系统的逻辑节点之间通信的原理示意图。
【具体实施方式】
[0054]本发明提供了一种不依赖于现有GPS网络、移动无线网络、无线互联网络而能实现各移动物理节点相互定位的定位系统。定位系统的任意一个物理节点均可以做逻辑主节点或逻辑从节点，逻辑主节点、从节点所包含的功能模块相同。定位系统的原点任意设定，不需要借助任何其他设备进行定位，逻辑主节点与逻辑从节点之间通过无线通信的方式实现通信。下面结合说明书附图详细介绍本发明的定位系统:
[0055]本发明的定位系统包括至少一个逻辑节点1，本发明所指的逻辑节点为实际使用中的物理节点，即具体的定位系统中的某个定位装置。如图1所示，逻辑节点I包括处理器4以及分别通过信号连接的方式与处理器4连接的信息采集模块5和输入模块2。
[0056]信息采集模块5作用主要分为两点:
[0057]1、用于采集本逻辑节点I的位移、速度、加速度、距离等数据中的至少一种信息并实时传送给处理器4 ；
[0058]2、用于采集本逻辑节点I的运动方向并实时传送给处理器4。
[0059]如图3所示，优选地，信息采集模块5包括位移感知模块501-1、速度感知模块501-2、距离感知模块501-3和加速度感知模块501-4中的至少一个，分别与处理器4通过信号连接的方式连接的。
[0060]位移感知模块和/或速度感知模块和/或距离感知模块和/或加速度感知模块(501)获取本逻辑节点I位移、速度、距离和加速度中的至少一个数据并实时传送给处理器4。
[0061]优选地，信息采集模块5还包括分别与处理器4通过信号连接的方式连接的运动方向感知模块502和指南针模块503。
[0062]运动方向感知模块502把本逻辑节点I相对前一时间点的运动方向数据实时传送给处理器4。
[0063]指南针模块503用做方位参照标准，处理器4根据运动方向感知模块502和指南针模块503的反馈信号即可获得本逻辑节点I实时的运动方向。
[0064]处理器4根据信息采集模块5采集的信息计算出本逻辑节点I距离预设原点的具体方位。
[0065]输入模块2用于用户输入原点、安全范围等信息。
[0066]如图2所示，优选地，逻辑节点I还包括ID代码，ID代码为每个逻辑节点的身份代码或地址码，以便处理器4识别不同的逻辑节点I并区分不同逻辑节点I的信息。
[0067]优选地，逻辑节点I还包括通过信号连接的方式与处理器4连接的无线收发模块7，无线收发模块7用于接收其它逻辑节点I的无线收发模块7向外发送的信息并发送至本逻辑节点I的处理器4 ;向外发送本逻辑节点I的信息。
[0068]当定位系统包括2个或2个以上的逻辑节点的时候才需要使用无线首发模块。当定位系统有且仅有一个逻辑节点时可以不使用无线收发模块。
[0069]各逻辑节点都是记录本节点相对于原点的方位和距离，各逻辑节点可以通过无线传输模块7进行数据传输后得到本节点相对于另一节点的距离和方位。
[0070]无线收发模块7的收发范围根据具体使用需求可选择不同的功率的无线收发模块。当某逻辑节点移动到距离预设原点的无线收发模块7的收发范围之外时，可通过无线收发模块7将本逻辑节点的方位信息发送给在其收发范围内的其它逻辑节点，其它逻辑节点再将这些信息向外发送。这样就能保持所有逻辑节点间的相互通信。
[0071]优选地，逻辑节点I还包括通过信号连接的方式与处理器4连接的报警模块6，当处理器计4算出本逻辑节点I距离预设原点的距离超出预设的安全范围，即通过报警模块6向本逻辑节点I的用户发送警告信息和/或通过无线收发模块7向外发送警告信息。
[0072]优选地，逻辑节点I还包括通过信号连接的方式与处理器4连接的显示模块3，显示模块3根据处理器4计算结果显示处理器4反馈的信息。
[0073]如图4所示，当定位系统包括至少2个逻辑节点时，逻辑节点之间通过无线收发模块进行数据传输。
[0074]优选地，其中至少一个逻辑节点为逻辑主节点，其它逻辑节点为逻辑从节点，逻辑主节点的显示模块还显示全部逻辑节点的方位分布图。各逻辑节点I还包括通过信号连接的方式与处理器4连接的语 音模块：用于各逻辑节点用户之间的语音通话。
[0075]上述定位系统的定位方法包括以下步骤：
[0076]步骤01):用户根据具体情况和使用需求通过输入模块2预设各逻辑节点的原点和安全范围；
[0077]步骤02):在各逻辑节点的移动过程中，各逻辑节点的信息采集模块5不间断的向本逻辑节点I的处理器4发送实时信息；
[0078]具体地，步骤02)包括：
[0079]当信息采集模块5内设有位移感知模块501-1，位移感知模块501-1采集本逻辑节点I的位移信息并向处理器4反馈实时信号，处理器4记录本逻辑节点I相对于原点的位移数据。
[0080]当信息采集模块5内设有速度感知模块501-2，速度感知模块501-2采集本逻辑节点I的速度信息并向处理器4反馈实时信号，处理器4根据接收到的速度数据并结合指南针模块503和运动方向感知模块502反馈的本逻辑节点I的实时运动方向数据计算出本逻辑节点I相对于原点的位移值。
[0081 ]当信息采集模块5内设有距离感知模块501-3，距离感知模块501-3采集本逻辑节点I相对前一时间点的距离信息并向处理器4反馈实时信号，处理器4根据接收到的数据并结合指南针模块503和运动方向感知模块502反馈的实时运动方向数据计算出本逻辑节点I相对于原点的位移值。
[0082]当信息采集模块5内设有加速度感知模块501-4，加速度感知模块501-4采集本逻辑节点I的加速度信息并向处理器4反馈实时信号，处理器4根据接收到的加速度数据并结合指南针模块503和运动方向感知模块502传来的实时运动方向数据计算出本逻辑节点I相对于原点的位移值。
[0083]优选地，还包括步骤03)各逻辑节点I的无线收发模块7不间断的向外发送本逻辑节点I的方位信息并接受其它逻辑节点I的无线收发模块7向外发送的信息。
[0084]优选地，还包括步骤04)当处理器4计算所得的本逻辑节点I的位移超出预设的安全范围，报警模块6发出警报信息。
[0085]步骤05):各逻辑节点I的处理器4根据收到的信息进行数据处理得到本逻辑节点I相对预设原点的具体方位并在各逻辑节点I的显示模块3上显示本逻辑节点I的处理器4反馈给本逻辑节点I的显示模块3的信息。
[0086]优选地，步骤05)包括：
[0087]逻辑主节点I的显示模块根据本逻辑节点I的处理器4计算结果和无线收发模块7收集到的信息显示全部逻辑节点的方位分布图。
[0088]本发明的定位系统用于旅游、军事、车载、学生管理、监控等方面，对所需定位、监控的物体进行实时定位和监控。
[0089] 以上对本发明所提供的定位系统及其使用方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种定位系统，其特征在于，包括至少一个逻辑节点（1)，所述逻辑节点（1)包括处理器(4)以及分别通过信号连接的方式与所述处理器（4)连接的信息采集模块（5)和输入模块(2)； 信息采集模块（5):采集本逻辑节点（1)的位移、速度、加速度、距离数据中的至少一种信息以及本逻辑节点（1)的运动方向并实时传送给处理器（4)； 处理器（4):根据信息采集模块（5)采集的信息并计算出本逻辑节点（1)距离预设原点的具体方位； 输入模块（2):用于用户预设原点、预设安全范围。
2.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述逻辑节点（1)还包括ID代码(9):每个逻辑节点（1)的身份代码或地址码，以便处理器（4)识别不同的逻辑节点（1)并区分不同逻辑节点（1)的信息； 所述逻辑节点（1)还包括通过信号连接的方式与所述处理器（4)连接的无线收发模块(7):接收其它逻辑节点（1)的无线收发模块（7)向外发送的信息并发送至本逻辑节点（1)的处理器⑷；向外发送本逻辑节点⑴的信息。
3.根据权利要求2所述的定位系统，其特征在于，所述逻辑节点（1)还包括通过信号连接的方式与所述处理器（4)连接的报警模块（6)，当处理器（4)计算出本逻辑节点（1)距离预设原点的距离超出预设的安全范围，即通过报警模块（6)向本逻辑节点（1)的用户发送警告信息和/或通过无线收发模块（7)向外发送警告信息。
4.根据权利要求1-3任一项所述的定位系统，其特征在于，所述逻辑节点（1)还包括通过信号连接的方式与所述处理器（4)连接的显示模块（3)，所述显示模块（3)根据处理器(4)计算结果显示所述处理器（4)反馈的信息。
5.根据权利要求4所述的定位系统，其特征在于，所述信息采集模块5包括位移感知模块（501-1)、速度感知模块（501-2)、距离感知模块（501-3)和加速度感知模块（501-4)中的至少一个，分别与处理器（4)通过信号连接的方式连接的； 位移感知模块和/或速度感知模块和/或距离感知模块和/或加速度感知模块（501)：获取本逻辑节点（1)位移、速度、距离和加速度中的至少一个数据并实时传送给处理器⑷。
6.根据权利要求5所述的定位系统，其特征在于，所述信息采集模块（5)还包括分别与处理器（4)通过信号连接的方式连接的运动方向感知模块（502)和指南针模块（503)； 运动方向感知模块（502):把本逻辑节点（1)相对前一时间点的运动方向数据实时传送给处理器（4)； 指南针模块（503):用做方位参照标准，处理器（4)根据运动方向感知模块（502)和指南针模块（503)的反馈信号即可获得本逻辑节点（1)实时的运动方向。
7.根据权利要求1-6任一项所述的定位系统，其特征在于，所述定位系统包括至少（2)个逻辑节点（1)，其中至少一个逻辑节点（1)为逻辑主节点，其它逻辑节点（1)为逻辑从节点，所述逻辑主节点的显示模块（3)显示全部逻辑节点的方位分布图，所述各逻辑节点（1)还包括通过信号连接的方式与处理器（4)连接的语音模块（8):用于各逻辑节点（1)用户之间的语音通话。
8.—种定位系统的定位方法，其特征在于，所述定位系统为权利要求1-7任一项所述的定位系统，其定位方法包括以下步骤：01)用户通过所述输入模块（2)预设原点和安全范围；02)在运动过程中，所述各逻辑节点（I)的信息采集模块（5)向本逻辑节点（I)的处理器（4)发送实时信息；03)所述各逻辑节点（I)的处理器（4)根据收到的信息进行数据处理得到本逻辑节点(I)相对所述预设原点的具体方位。
9.根据权利要求8所述的定位系统的定位方法，其特征在于， 所述步骤02)还包括： 当所述信息采集模块（5)内设有位移感知模块（501-1)，所述位移感知模块（501-1)采集本逻辑节点（I)的位移信息并向处理器（4)反馈实时信号，所述处理器（4)记录本逻辑节点（I)相对于原点的位移数据； 当所述信息采集模块（5)内设有速度感知模块（501-2)，所述速度感知模块（501-2)采集本逻辑节点（I)的速度信息并向处理器（4)反馈实时信号，所述处理器（4)根据接收到的速度数据并结合指南针模块（503)和运动方向感知模块（502)反馈的本逻辑节点（I)的实时运动方向数据计算出本逻辑节点（I)相对于原点的位移值； 当所述信息采集模块（5)内设有距离感知模块（501-3)，所述距离感知模块（501-3)采集本逻辑节点⑴相对前一时间点的距离信息并向处理器⑷反馈实时信号，所述处理器(4)根据接收到的数据并结合指南针模块（503)和运动方向感知模块（502)反馈的实时运动方向数据计算出本逻辑节点（I)相对于原点的位移值； 当所述信息采集模块（5)内设有加速度感知模块（501-4)，所述加速度感知模块(501-4)采集本逻辑节点⑴的加速度信息并向处理器⑷反馈实时信号，所述处理器（4)根据接收到的加速度数据并结合指南针模块（503)和运动方向感知模块（502)传来的实时运动方向数据计算出本逻辑节点（I)相对于原点的位移值。
10.一种定位系统的定位方法，其特征在于，所述定位系统为权利要求7所述的定位系统，其定位方法包括以下步骤：01)用户通过所述输入模块（2)预设原点和安全范围；02)在运动过程中，所述各逻辑节点（I)的信息采集模块（5)向本逻辑节点（I)的处理器（4)发送实时信息；03)所述各逻辑节点（I)的无线收发模块（7)不间断的向外发送本逻辑节点（I)的方位信息并接受其它逻辑节点（I)的无线收发模块（7)向外发送的信息；04)当所述处理器（4)计算所得的本逻辑节点（I)的位移超出预设的安全范围，所述报警模块（6)发出警报信息；05)所述各逻辑节点（I)的处理器（4)根据收到的信息进行数据处理得到本逻辑节点(I)相对所述预设原点的具体方位并在所述各逻辑节点（I)的显示模块（3)上显示本逻辑节点（I)的方位信息。
11.根据权利要求10所述的定位系统的定位方法，其特征在于， 所述步骤02)还包括：当所述信息采集模块（5)内设有位移感知模块（501-1)，所述位移感知模块（501-1)采集本逻辑节点（I)的位移信息并向处理器（4)反馈实时信号，所述处理器（4)记录本逻辑节点(I)相对于原点的位移数据； 当所述信息采集模块(5)内设有速度感知模块(501-2)，所述速度感知模块(501-2)采集本逻辑节点(I)的速度信息并向处理器(4)反馈实时信号，所述处理器(4)根据接收到的速度数据并结合指南针模块(503)和运动方向感知模块(502)反馈的本逻辑节点(I)的实时运动方向数据计算出本逻辑节点(I)相对于原点的位移值； 当所述信息采集模块(5)内设有距离感知模块(501-3)，所述距离感知模块(501-3)采集本逻辑节点(I)相对前一时间点的距离信息并向处理器(4)反馈实时信号，所述处理器(4)根据接收到的数据并结合指南针模块(503)和运动方向感知模块(502)反馈的实时运动方向数据计算出本逻辑节点(I)相对于原点的位移值； 当所述信息采集模块(5)内设有加速度感知模块(501-4)，所述加速度感知模块(501-4)采集本逻辑节点⑴的加速度信息并向处理器⑷反馈实时信号，所述处理器(4)根据接收到的加速度数据并结合指南针模块(503)和运动方向感知模块(502)传来的实时运动方向数据计算出本逻辑节点(I)相对于原点的位移值； 所述步骤05)还包括: 所述逻辑主节点的处理器(4)根据收到的信息进行数据处理得到本逻辑节点(I)相对所述预设原点的具体方位并根据其无线收发模块0接收到的其他各逻辑节点的方位信息在所述逻辑主节点的显示模块(3)上显示全部逻辑节点(I)的方位信息。
【文档编号】H04W64/00GK103475993SQ201110142195
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2011年5月18日 优先权日:2011年5月18日
【发明者】王国军 申请人:杭州三花研究院有限公司