专利名称：异构通信多分辨率组合定位融合处理装置及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种异构通信多分辨率组合定位融合处理装置及其工作方法，属于通信技术领域。
背景技术：
射频，通常定义为一种非接触式的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。因其使用方便和性能可靠，该技术在近年得到了迅猛发展。在监控领域已实现的应用包括煤矿井下人员定位、物流供应系统、监狱服刑人员管理等。蓝牙，是一种支持设备短距离通信(一般IOm内)的无线电技术，工作在全球通用的2. 4GHz频段。使用蓝牙技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑等众多设备之间进行无线信息交换。GNSS是Global Navigation Satellite System的缩写。中文译名应为全球导航卫星系统。目前，GNSS包含了美国的GPS、俄罗斯的GL0NASS、中国的Compass (北斗)、欧盟的Galileo系统。用户仅需通过接收装置，接收与装置对应系统内3颗以上卫星的信号，即能确定用户位置。目前，GNSS已广泛应用于定位、导航、调度等领域。WiFi是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术，主要应用于无线数据传输。对于老人、儿童、监狱服刑人员等特殊人群的定位监控，目前一般使用GPS定位装置，由于GPS定位装置依靠来自天空中的卫星直射电波进行定位，在室内或建筑物密集区， GPS信号常常受到遮挡，定位装置无法接收到信号，定位的连续性和准确性受到极大干扰， 装置的工作范围受到局限。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于GNSS全球导航卫星系统、蓝牙、射频、 WiFi的异构通信多分辨率组合定位融合处理装置及其工作方法。一种异构通信多分辨率组合定位融合处理装置，包括为装置提供位置信息的位置获取单元、对装置进行控制和对位置信息进行处理的数据处理及控制单元、实现装置与用户信息交互的数据传输单元；位置获取单元包括GNSS模块、蓝牙模块、射频模块和WiFi模块，GNSS模块、蓝牙模块、射频模块和WiFi模块都与数据处理及控制单元的微处理器通过串口连接；数据处理及控制单元包括微处理器及与微处理器相连接的存储模块、电源管理模块、状态指示模块；数据传输单元包括WiFi模块和WiFi接口，WiFi模块与数据处理及控制单元的微处理器通过串口连接；装置外安装有辅助设施，辅助设施包括室外建筑物密集处及多层建筑物内安装的蓝牙信号源、需精确定位处安装的射频信号源、无线访问接入点。所述的GNSS模块为具有卫星信号接收功能的电子模块。所述的蓝牙模块为具有蓝牙数据传输功能的电子模块。
所述的射频模块为具有射频数据传输功能的电子模块。所述的WiFi模块为具有无线数据传输功能的电子模块。所述的微处理器为具有数据处理和过程控制功能的微处理器。一种异构通信多分辨率组合定位融合处理装置的工作方法如下步骤A，装置上电初始化，数据处理及控制单元对位置获取单元、数据传输单元进行检测，确定各部分是否工作正常，状态指示模块根据检测结果做出各部分是否工作正常的状态指示，若各部分工作正常，装置执行步骤B，若检测到异常，重新执行步骤A ；步骤B，数据处理及控制单元监听WiFi接口是否有用户发来的位置获取指令，若接收到位置获取指令，装置执行步骤C，若未接收到位置获取指令，装置继续等待指令，直到有指令到达；步骤C，位置获取单元中的GNSS模块接收卫星信号获取装置当前位置数据，若获取成功，则将返回的位置数据发送给数据处理及控制单元，数据处理及控制单元将该数据前加GNSS标志作为包头，进行打包，作为数据包1，暂存入存储模块，若获取失败，则将装置异常标志作为数据包1，暂存入存储模块；各蓝牙信号源具有不同设备号，并不断将本设备的设备号通过蓝牙信号向外发送，若装置进入蓝牙信号源信号覆盖范围内，则装置中蓝牙模块通过蓝牙通信与蓝牙信号源进行数据传输，获取该蓝牙信号源的设备号，蓝牙模块将得到的设备号发送给数据处理及控制单元，同时，WiFi模块与其探测到的信号最强的三个无线访问接入点进行交流，获得各无线访问接入点的场强数据，然后将场强数据发送给数据处理及控制单元，数据处理及控制单元从存储模块中读取数据包1，将蓝牙标志作为包头添加在数据包1数据前，将从蓝牙信息源获取的蓝牙信号源设备号连同WiFi模块获得的场强数据一起作为包尾添加在数据包1数据后，再次进行打包，作为数据包2，暂存入存储模块，若装置不在蓝牙信号源信号覆盖范围内，直接将数据包1作为数据包2，暂存入存储模块；各射频信号源具有不同设备号，并不断将本设备的设备号通过射频信号向外发送，若装置进入射频信号源信号覆盖范围内，则装置中的射频模块通过射频通信与射频信号源进行数据传输，获取该射频信号源的设备号，射频模块将得到的设备号发送给数据处理及控制单元，数据处理及控制单元从存储模块中读取数据包2，将射频标志作为包头添加在数据包 2数据前，将从射频信号源获取的射频信号源设备号作为包尾添加在数据包2数据后，再次进行打包，作为数据包3，若装置不在射频信号源信号覆盖范围内，直接将数据包2作为数据包3 ；步骤D，数据处理及控制单元将数据包3交由数据传输单元，通过WiFi模块发送给用户；步骤E，在用户端，记录有各蓝牙信号源、射频信号源的精确位置，用户接收到数据包3，进行解包若包头为射频标志，则包尾的位置数据为通过射频方式获取，取包尾数据， 根据记录的射频信号源设备号，在用户端查询对应信号源的位置，该位置即作为装置当前位置，此情况下定位精度最高；若包头为蓝牙标志，则装置位于室外建筑物密集处或建筑物内，根据包尾数据中记录的蓝牙信号源设备号，对蓝牙信号源设备进行查询，若为室外的蓝牙信号源，则在用户端查询对应信号源的位置，该位置即作为装置当前位置，若为室内的蓝牙信号源，则首先通过查询设备号得到该设备所在楼层数，然后对数据包内记录的场强数据进行差分运算，得出装置在该楼层的具体位置，此情况较第一种情况定位精度降低；若为GNSS标志，则位置数据为通过GNSS方式获取，取包尾数据，即可得到装置当前位置数据，此情况较前两种情况定位精度最低；若数据包3数据为装置异常标志，表明装置出现故障。本发明的有益效果是1)满足了对监控目标实时、连续定位的要求。2)采用多种定位方式相结合，降低了测量误差，提高了定位准确性。3)应用本装置及方法，可减少在人员和物品管理中的人力财力消耗，提高管理的数字化、信息化、智能化水平。
图1为本发明的各部分连接示意图。图2为本发明所提供的组合定位装置工作方法流程图。图3为本发明用户端数据包解包过程流程图。其中，1、数据处理及控制单元，2、位置获取单元，3、数据传输单元，4、微处理器，5、 存储模块，6、电源管理模块，7、状态指示模块，8、GNSS模块，9、蓝牙模块，10、射频模块，11、 WiFi 模块，12、WiFi 接口。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例1 一种异构通信多分辨率组合定位融合处理装置，包括为装置提供位置信息的位置获取单元2、对装置进行控制和对位置信息进行处理的数据处理及控制单元1、实现装置与用户信息交互的数据传输单元3 ；位置获取单元2包括GNSS模块8、蓝牙模块9、射频模块 10和WiFi模块11，GNSS模块8、蓝牙模块9、射频模块10和WiFi模块11都与数据处理及控制单元1的微处理器4通过串口连接；数据处理及控制单元1包括微处理器4及与微处理器4相连接的存储模块5、电源管理模块6、状态指示模块7 ；数据传输单元3包括WiFi模块11和WiFi接口 12，WiFi模块11与数据处理及控制单元1的微处理器4通过串口连接； 装置外安装有辅助设施，辅助设施包括室外建筑物密集处及多层建筑物内安装的蓝牙信号源、需精确定位处安装的射频信号源、无线访问接入点。所述的GNSS模块为具有卫星信号接收功能的电子模块。所述的蓝牙模块为具有蓝牙数据传输功能的电子模块。所述的射频模块为具有射频数据传输功能的电子模块。所述的WiFi模块为具有无线数据传输功能的电子模块。所述的微处理器为具有数据处理和过程控制功能的微处理器。一种异构通信多分辨率组合定位融合处理装置的工作方法如下步骤A，装置上电初始化，数据处理及控制单元对位置获取单元、数据传输单元进行检测，确定各部分是否工作正常，状态指示模块根据检测结果做出各部分是否工作正常的状态指示，若各部分工作正常，装置执行步骤B，若检测到异常，重新执行步骤A ；步骤B，数据处理及控制单元监听WiFi接口是否有用户发来的位置获取指令，若接收到位置获取指令，装置执行步骤C，若未接收到位置获取指令，装置继续等待指令，直到有指令到达；步骤C，位置获取单元中的GNSS模块接收卫星信号获取装置当前位置数据，若获取成功，则将返回的位置数据发送给数据处理及控制单元，数据处理及控制单元将该数据前加GNSS标志作为包头，进行打包，作为数据包1，暂存入存储模块，若获取失败，则将装置异常标志作为数据包1，暂存入存储模块；各蓝牙信号源具有不同设备号，并不断将本设备的设备号通过蓝牙信号向外发送，若装置进入蓝牙信号源信号覆盖范围内，则装置中蓝牙模块通过蓝牙通信与蓝牙信号源进行数据传输，获取该蓝牙信号源的设备号，蓝牙模块将得到的设备号发送给数据处理及控制单元，同时，WiFi模块与其探测到的信号最强的三个无线访问接入点进行交流，获得各无线访问接入点的场强数据，然后将场强数据发送给数据处理及控制单元，数据处理及控制单元从存储模块中读取数据包1，将蓝牙标志作为包头添加在数据包1数据前，将从蓝牙信息源获取的蓝牙信号源设备号连同WiFi模块获得的场强数据一起作为包尾添加在数据包1数据后，再次进行打包，作为数据包2，暂存入存储模块，若装置不在蓝牙信号源信号覆盖范围内，直接将数据包1作为数据包2，暂存入存储模块；各射频信号源具有不同设备号，并不断将本设备的设备号通过射频信号向外发送，若装置进入射频信号源信号覆盖范围内，则装置中的射频模块通过射频通信与射频信号源进行数据传输，获取该射频信号源的设备号，射频模块将得到的设备号发送给数据处理及控制单元，数据处理及控制单元从存储模块中读取数据包2，将射频标志作为包头添加在数据包 2数据前，将从射频信号源获取的射频信号源设备号作为包尾添加在数据包2数据后，再次进行打包，作为数据包3，若装置不在射频信号源信号覆盖范围内，直接将数据包2作为数据包3 ；步骤D，数据处理及控制单元将数据包3交由数据传输单元，通过WiFi模块发送给用户；步骤E，在用户端，记录有各蓝牙信号源、射频信号源的精确位置，用户接收到数据包3，进行解包若包头为射频标志，则包尾的位置数据为通过射频方式获取，取包尾数据， 根据记录的射频信号源设备号，在用户端查询对应信号源的位置，该位置即作为装置当前位置，此情况下定位精度最高；若包头为蓝牙标志，则装置位于室外建筑物密集处或建筑物内，根据包尾数据中记录的蓝牙信号源设备号，对蓝牙信号源设备进行查询，若为室外的蓝牙信号源，则在用户端查询对应信号源的位置，该位置即作为装置当前位置，若为室内的蓝牙信号源，则首先通过查询设备号得到该设备所在楼层数，然后对数据包内记录的场强数据进行差分运算，得出装置在该楼层的具体位置，此情况较第一种情况定位精度降低；若为 GNSS标志，则位置数据为通过GNSS方式获取，取包尾数据，即可得到装置当前位置数据，此情况较前两种情况定位精度最低；若数据包3数据为装置异常标志，表明装置出现故障。
权利要求
1.一种异构通信多分辨率组合定位融合处理装置，包括为装置提供位置信息的位置获取单元、对装置进行控制和对位置信息进行处理的数据处理及控制单元、实现装置与用户信息交互的数据传输单元；位置获取单元包括GNSS模块、蓝牙模块、射频模块和WiFi模块， GNSS模块、蓝牙模块、射频模块和WiFi模块都与数据处理及控制单元的微处理器通过串口连接；数据处理及控制单元包括微处理器及与微处理器相连接的存储模块、电源管理模块、 状态指示模块；数据传输单元包括WiFi模块和WiFi接口，WiFi模块与数据处理及控制单元的微处理器通过串口连接；装置外安装有辅助设施，辅助设施包括室外建筑物密集处及多层建筑物内安装的蓝牙信号源、需精确定位处安装的射频信号源、无线访问接入点。
2.—种异构通信多分辨率组合定位融合处理装置的工作方法，其特征在于，工作方法如下步骤A，装置上电初始化，数据处理及控制单元对位置获取单元、数据传输单元进行检测，确定各部分是否工作正常，状态指示模块根据检测结果做出各部分是否工作正常的状态指示，若各部分工作正常，装置执行步骤B，若检测到异常，重新执行步骤A ；步骤B，数据处理及控制单元监听WiFi接口是否有用户发来的位置获取指令，若接收到位置获取指令，装置执行步骤C，若未接收到位置获取指令，装置继续等待指令，直到有指令到达；步骤C，位置获取单元中的GNSS模块接收卫星信号获取装置当前位置数据，若获取成功，则将返回的位置数据发送给数据处理及控制单元，数据处理及控制单元将该数据前加 GNSS标志作为包头，进行打包，作为数据包1，暂存入存储模块，若获取失败，则将装置异常标志作为数据包1，暂存入存储模块；各蓝牙信号源具有不同设备号，并不断将本设备的设备号通过蓝牙信号向外发送，若装置进入蓝牙信号源信号覆盖范围内，则装置中蓝牙模块通过蓝牙通信与蓝牙信号源进行数据传输，获取该蓝牙信号源的设备号，蓝牙模块将得到的设备号发送给数据处理及控制单元，同时，WiFi模块与其探测到的信号最强的三个无线访问接入点进行交流，获得各无线访问接入点的场强数据，然后将场强数据发送给数据处理及控制单元，数据处理及控制单元从存储模块中读取数据包1，将蓝牙标志作为包头添加在数据包1数据前，将从蓝牙信息源获取的蓝牙信号源设备号连同WiFi模块获得的场强数据一起作为包尾添加在数据包1数据后，再次进行打包，作为数据包2，暂存入存储模块，若装置不在蓝牙信号源信号覆盖范围内，直接将数据包1作为数据包2，暂存入存储模块；各射频信号源具有不同设备号，并不断将本设备的设备号通过射频信号向外发送，若装置进入射频信号源信号覆盖范围内，则装置中的射频模块通过射频通信与射频信号源进行数据传输，获取该射频信号源的设备号，射频模块将得到的设备号发送给数据处理及控制单元， 数据处理及控制单元从存储模块中读取数据包2，将射频标志作为包头添加在数据包2数据前，将从射频信号源获取的射频信号源设备号作为包尾添加在数据包2数据后，再次进行打包，作为数据包3，若装置不在射频信号源信号覆盖范围内，直接将数据包2作为数据包3 ；步骤D，数据处理及控制单元将数据包3交由数据传输单元，通过WiFi模块发送给用户；步骤E，在用户端，记录有各蓝牙信号源、射频信号源的精确位置，用户接收到数据包 3，进行解包若包头为射频标志，则包尾的位置数据为通过射频方式获取，取包尾数据，根据记录的射频信号源设备号，在用户端查询对应信号源的位置，该位置即作为装置当前位置，此情况下定位精度最高；若包头为蓝牙标志，则装置位于室外建筑物密集处或建筑物内，根据包尾数据中记录的蓝牙信号源设备号，对蓝牙信号源设备进行查询，若为室外的蓝牙信号源，则在用户端查询对应信号源的位置，该位置即作为装置当前位置，若为室内的蓝牙信号源，则首先通过查询设备号得到该设备所在楼层数，然后对数据包内记录的场强数据进行差分运算，得出装置在该楼层的具体位置，此情况较第一种情况定位精度降低；若为 GNSS标志，则位置数据为通过GNSS方式获取，取包尾数据，即可得到装置当前位置数据，此情况较前两种情况定位精度最低；若数据包3数据为装置异常标志，表明装置出现故障。
全文摘要
异构通信多分辨率组合定位融合处理装置及其工作方法，属于通信技术领域。装置包括位置获取单元、数据处理及控制单元、数据传输单元；其中位置获取单元包括GNSS模块、蓝牙模块、射频模块、用于支持WiFi无线接入接点的集成通信模块；数据处理及控制单元包括微处理器及与其相连接的存储模块、电源管理模块、状态指示模块；数据传输单元包括用于支持WiFi无线接入接点的集成通信模块和WiFi接口；装置外安装有辅助设施，包括蓝牙信号源、射频信号源和无线访问接入点；本发明一定程度上解决了对监控目标实时、连续定位的问题，通过多种定位方式相结合，提高了定位准确性，应用本装置，可在人员、物品管理等工作中节省人力财力。
文档编号H04W84/12GK102510554SQ20111031681
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者刘洋, 孙聪毅, 孟令国, 朱衍波, 邢建平, 高亮 申请人:山东大学