定位系统及方法与流程

本发明涉及空间定位技术领域，尤其是涉及一种定位系统及方法。

背景技术：

随着社会的发展，人们对室内和室外的定位服务的需求也越来越高，现在室外定位服务多采用传统的gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)定位服务，但传统的gps定位服务无法满足室内定位的需求且存在精度偏低的问题，目前室内定位技术多采用蓝牙技术、无线wifi(wireless-fidelity)技术等室内定位技术，虽然蓝牙技术和无线wifi技术具有成本低，容易普及的优势，但依然无法满足人们对室内定位的精度的要求。总而言之，现有的室内和室外的定位系统及方法都很难达到米级别以下的精度，而且都普遍存在功耗较高的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种定位系统及方法，以缓解了现有定位系统及方法中存在定位精度不高的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种定位系统，包括：定位解算层，以及与定位解算层通信连接的应用层和设备层；设备层包括多个布置在定位区域的基站，每个基站用于监测定位标签发送的定位信号，并将定位信号发送至定位解算层；定位解算层设置有定位解算服务器，定位解算服务器用于调用预存的定位算法，根据定位信号解算定位标签的位置信息，并将位置信息发送至应用层，以对定位标签的位置信息进行展示。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，定位解算层还包括与定位解算服务器通信连接的网络服务器；定位解算服务器通过网络服务器与应用层进行通信。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，定位解算层还包括与定位解算服务器通信连接数据库服务器；其中，数据库服务器用于存储位置信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，基站还用于接收定位标签发送的动态数据，并将动态数据发送至定位解算服务器，其中，动态数据至少包括：三轴加速度，三轴角速度和三轴磁偏角；定位解算服务器还用于将动态数据与预设动态区间相匹配，并将动态区间携带的采样频率命令发送至基站，其中，采样频率命令至少包括采样频率；基站还用于按照采样频率命令进行定位数据的采集。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，应用层包括显示单元和操作终端；其中，显示单元用于显示定位标签的位置信息；操作终端用于接收用户输入的配置参数对定位系统进行配置；以及，接收用户输入的定位信息查询请求，将查询查询请求发送至定位解算服务器，对定位标签的位置信息进行查询。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，基站包括主基站，和从基站；主基站与从基站通信连接；定位解算服务器还用于以预设校正频率触发主基站向从基站发送校正信号，接收从基站反馈的接收校正信号的接收频率；以及，根据校正频率和接收频率，对从基站进行校正。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，定位解算服务器与每个基站通过tcp/udp网络协议进行数据传输。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，定位解算服务器与网络服务器通过http协议方式进行数据交互，交互的数据包括定位标签的实时的位置信息，以及定位标签的历史轨迹数据。

第二方面，本发明实施例还提供一种定位方法，该方法应用于第一方面所述的定位系统，定位系统包括定位解算层，以及与定位解算层通信连接的应用层和设备层；该方法包括：设备层包括多个布置在定位区域的基站，监测定位标签发送的定位信号，并将定位信号发送至定位解算层；定位解算层通过定位解算服务器调用预存的定位算法，根据定位信号解算定位标签的位置信息，并将位置信息发送至应用层；应用层用于对定位标签的位置信息进行展示。

第三方面，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，该计算机存储介质用于存储计算机程序指令，当计算机执行计算机程序指令时，执行如实第二方面所述的定位方法。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供了一种定位系统及方法，包括定位解算层，以及与定位解算层通信连接的应用层和设备层；设备层包括多个布置在定位区域的基站，通过每个基站将监测定位标签发送的定位信号发送至定位解算层；定位解算层设置有定位解算服务器，定位解算服务器调用预存的定位算法，根据定位信号解算定位标签的位置信息，并将位置信息发送至应用层，以对定位标签的位置信息进行展示。定位解算服务器通过对多个基站检测的定位信号进行汇总处理，确保了解算得到的位置信息的准确性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种定位系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种定位系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种定位系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种定位方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前现有的定位系统及方法的定位精度低，基于此，本发明实施例提供的一种定位系统及方法，可以对定位标签所在的位置信息进行高精度的定位。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种定位系统进行详细介绍，

实施例一：

本发明实施例提供了一种定位系统，如图1所示的一种定位系统的结构示意图，包括定位解算层104，以及与定位解算层通信连接的应用层102和设备层106；设备层包括多个布置在定位区域的基站108，每个基站用于监测定位标签发送的定位信号，并将定位信号发送至定位解算层；为了便于说明，图1仅仅示出了两个基站。

定位解算层设置有定位解算服务器110，定位解算服务器用于调用预存的定位算法，根据定位信号解算定位标签的位置信息，并将位置信息发送至应用层，以对定位标签的位置信息进行展示。

具体实现时，定位标签通常包括需要定位的硬件设备，例如，工作人员佩戴的智能胸牌、智能安全帽定位模块以及移动设备定位模块等，具体通信方式及具体定位标签的类型，可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不进行限制。

本发明实施例提供了一种定位系统，包括定位解算层，以及与定位解算层通信连接的应用层和设备层；设备层包括多个布置在定位区域的基站，通过每个基站将监测定位标签发送的定位信号发送至定位解算层；定位解算层设置有定位解算服务器，定位解算服务器调用预存的定位算法，根据定位信号解算定位标签的位置信息，并将位置信息发送至应用层，以对定位标签的位置信息进行展示。定位解算服务器通过对多个基站检测的定位信号进行汇总处理，确保了解算得到的位置信息的准确性。

由于，该系统支持多用户操作，并且对客户端的运行环境无特殊要求，这就要求保证该系统具有较强的适应性，以及，定位解算层与应用层之间要具有较好的通用性，图2示出了另一种定位系统的结构示意图，定位解算层还包括与定位解算服务器通信连接的网络服务器202；定位解算服务器通过网络服务器与应用层进行通信。

为了对定位解算服务器解算得到的位置信息进行存储，定位解算层还包括与定位解算服务器通信连接数据库服务器204；其中，数据库服务器用于存储位置信息。

在图2所示的系统中，为了提高该系统的定位效率，避免在定位标签移动缓慢时，出现多次无意义的定位解算，造成系统资源的占用和浪费，基站还用于接收定位标签发送的动态数据，并将动态数据发送至定位解算服务器，其中，动态数据至少包括：三轴加速度，三轴角速度和三轴磁偏角；

具体地，定位标签通常会携带九轴惯性传感器，对定位标签的动态数据进行实时测量，定位标签所发出的定位信号中，通常包括定位数据包，该定位数据包中通常包括九轴惯性传感器测量得到的动态数据。具体动态数据的类型可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不进行限制。

具体实现时，定位解算服务器还用于将动态数据与预设动态区间相匹配，并将动态区间携带的采样频率命令发送至基站，其中，采样频率命令至少包括采样频率；基站还用于按照采样频率命令进行定位数据的采集。

进一步，预设动态区间通常包括缓慢移动区间，以及正常移动区间；当定位解算服务器检测到定位标签发送的动态数据属于缓慢移动区间时，定位解算服务器向基站下达与缓慢移动区间对应的采样频率命令，采样频率命令通常包括采样频率，基站按着采样频率对定位标签的定位信号进行读取。

例如，当检测到定位标签的移动速度小于0.1m/s，且加速度小于2m/s²时，定位解算服务器判定该定位标签的运动属于缓慢移动区间，由定位解算服务器动态下发对应的采样频率命令，降低基站读取定位数据的频率；当检测到定位标签的移动速度大于0.1m/s，加速度大于2m/s²时，定位解算服务器判定该定位标签的运动属于正常移动区间，恢复基站正常读取频率。此实施例仅仅代表一个实施例，具体定位解算服务器控制基站的方式，控制原则，以及，速度门限和加速度阈值可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不进行限制。

标签在于基站通信过程中，会产生多组有效的定位数据，为了提高定位标签定位解算的精度，本系统支持toa(timeofarrival，到达时间)和tdoa(timedifferenceofarrival，信号到达时间差)定位算法相结合的方式对定位标签进行定位解算，具体实现时，定位解算层还用于根据定位数据，解算定位标签所在的粗定位区域；以及，提取粗定位区域的构型，调用与构型对应的定位算法进行绝对位置信息的解算。其中，粗定位区域的解算通常是根据定位数据和基站之间的相对位置，获取定位标签所在的长方形或正方形的范围，粗定位区域的构型通常包括长方体和/或正方形的面积、长、宽等数据，也可以通过辅助手段，例如，根据定位标签历史定位位置、gps位置或图像识别的位置信息(摄像头拍摄的位置信息)进行粗定位区域的判断。

例如，当定位解算服务器检测到定位标签所在的粗定位区域构型长宽比大于4时，定位解算服务器可以采用toa的方式来进行定位，小于4时定位解算服务器采用tdoa的方式进行定位。

为了使用者通过应用层获悉定位标签的位置信息，以及通过应用层对定位解算层进行参数配置，图3示出了另一种定位系统的结构示意图，应用层包括显示单元304和操作终端302。

具体地，显示单元用于显示定位标签的位置信息；操作终端用于接收用户输入的配置参数对定位系统进行配置；以及，接收用户输入的定位信息查询请求，将查询查询请求发送至定位解算服务器，对定位标签的位置信息进行查询。

进一步，用户输入的配置数据通常包括定位解算层的定位算法的编译和修订，预设动态区间和采样频率的设定，以及定位算法的转换原则等，具体用户输入的配置数据包括的内容，通常根据具体情况进行设定，本发明实施例对此不进行限制。

进一步，定位解算服务器与网络服务器通过http协议方式进行数据交互，交互的数据包括定位标签的实时的位置信息，以及定位标签的历史轨迹数据。

如图3所示的另一种定位系统的结构示意图，该定位系统采用ssm(spring+springmvc+mybatis)开源框架搭建，其中，图3仅仅示出了四个基站，在设备层106还绘出了定位标签300，定位标签集成了uwb(ultrawideband，超宽带技术)通信功能，可以采用uwb通信方式与基站之间进行通信，具体地，定位标签以特定的周期定时向可正常通信的基站发送定位信号，定位信号通常包括定位数据包，同时，各个基站读取定位信号，并将定位信号发送至定位解算服务器，以便于定位解算服务器对定位标签进行位置解算。

定位解算服务器与每个基站通过tcp/udp(transmissioncontrolprotocol/userdatagramprotocol)网络协议进行数据传输，物理链路通常为4g，还可以为以太网或其他数据通信方式，具体通信方式可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不进行限制。

为了确保多个基站的时间晶振的频率一致，多个基站之间采用主动同步的方式来校正误差，为了确保采用统一的晶振频率，该系统选用一个基站作为主基站，该主基站需要与所有的其他基站通信连接。

具体地，基站包括主基站，和从基站；主基站与从基站通信连接；定位解算服务器还用于以预设校正频率触发主基站向从基站发送校正信号，接收从基站反馈的接收校正信号的接收频率；以及，根据校正频率和接收频率，对从基站进行校正。

具体实现时，主基站按着预设校正频率向从基站发出多组校正信号，该校正信号通常携带主基站的发出时间，该发出时间的时间间隔是按着主基站的晶振频率进行计时更新的；从基站记录接收到校正信号时从基站的接收时间，该接收时间对应的频率为从基站的接收频率，从基站的多组接收时间的时间间隔是按着从基站的晶振频率进行计时更新的，通过判断从基站的接收时间，以及主基站的发出时间，即可获知从基站和主基站的晶振频率之间的晶振差值，根据该晶振差值，可以对从基站的晶振频率进行同步校正。

综上，本发明实施例具有以下的有益效果：

(1)本系统支持不同构型采用不同的定位方式来进行定位解算，提高了定位的精度。

(2)对基站采样频率的调整，使得在人员移动速度较慢的使用场景下，可以大大降低能耗。

(3)通过定位解算服务器对多个基站进行晶振的动态校正，降低基站的随机误差，从而在位置解算过程中提高解算精度。

实施例二：

参考图4所示的一种定位方法的流程图，该方法应用于实施例一所述的定位系统，该定位系统包括定位解算层，以及与定位解算层通信连接的应用层和设备层；

该方法包括以下步骤：

步骤s402，设备层包括多个布置在定位区域的基站，监测定位标签发送的定位信号，并将定位信号发送至定位解算层；

步骤s404，定位解算层通过定位解算服务器调用预存的定位算法，根据定位信号解算定位标签的位置信息，并将位置信息发送至应用层；

步骤s406，应用层用于对定位标签的位置信息进行展示。

本发明实施例提供的定位方法，与上述实施例提供的定位系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，用于存储计算机程序指令，当计算机执行计算机程序指令时，执行实施例二所述的方法。所述程序代码具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。