定位系统技术方案

定位系统(300)包括多个锚站(302)，每个锚站被配置为发送射频信号(320)。移动台(304)包括被配置为从多个锚站(302)中的至少一个发送和接收射频信号的射频收发器。处理单元(408，506)被配置为基于发送和接收的射频信号来确定移动台(304)的位置信息。另一个定位系统使用多个信标(604)，该信标包括具有超宽带测距(612)的多个移动标签(606)，并与应用服务器(602)进行无线通信。

【技术实现步骤摘要】
定位系统
本公开涉及定位系统。更具体地，本公开涉及用于识别给定区域中的物体的位置或跟踪给定区域中的物体的系统。
技术介绍
定位系统(PS)是用于无线地定位建筑物内或密集工业区内的物体或人员的设备网络。需要特殊设计，因为全球定位系统(GPS)系统通常不适合建立室内位置或其他拥挤位置，因为它们需要对四颗或更多颗GPS卫星的无阻碍视线。微波将会被屋顶、墙壁和其他物体衰减和分散，表面处的多次反射引起多路径传播，导致不可控的误差。飞行时间(ToF)是信号从发射机到接收机传播所用的时间量。因为信号传播速率是常数和已知的，所以可以直接使用信号的传播时间来计算距离。多个(在GPS中至少有四颗卫星)测量与多个锚站可以以三边测量结合以找到位置。由于光速为3×108m/sec，在基于射频(RF)的系统中，时钟同步的不精确性是定位误差的关键因素。在GPS中，ToF通常需要复杂的同步机制来保持用于传感器的可靠的时间源。此外，基于ToF的方法的精确性通常遭受在密集群体(例如室内位置和可能拥挤的工业环境)的定位情况下大的多径条件，其由物体对RF信号的反射和衍射引起。由于由建筑材料引起的衰减和反射，希望在应该被系统覆盖的任何位置处具有对至少三个锚点的无障碍视线。因此，需要更多的锚站。
技术实现思路
根据一个实施例的定位系统包括多个锚站，每个锚站被配置为发送和接收射频信号。移动台包括射频收发机，射频收发机被配置为从多个锚站中的至少一个发送和接收射频信号。处理单元被配置为基于发送和接收的射频信号来确定移动单元的位置信息。根据另一实施例的定位系统包括多个信标，每个信标至少部分地由电池供电并被配置用于无线通信。应用服务器被配置为基于通信标准与信标进行无线通信。确定包括应用服务器和多个固定位置信标的系统中的移动标签的位置的方法实施例包括：使用无线通信网络来连接多个信标和应用服务器。在应用服务器处分配多个时隙用于多个信标中的信标与移动标签之间的双向测距操作。移动标签相对于多个信标中的至少三个信标进行测距。从多个信标向应用服务器传送移动标签信息。该
技术实现思路
和说明书摘要提供了将在具体实施方式中详细说明的简化形式的本专利技术的理念的选择。
技术实现思路
和说明书摘要不意图标明所请求保护主题的关键特征或基本特征，也不意图用于确定所请求保护主题的范围。附图说明图1示出了根据本公开的一个实施例的定位系统的框图。图2是根据本公开的一个实施例的锚站的框图。图3是根据本公开的一个实施例的移动台的框图。图4是示出中心位置、锚站和移动台的框图。具体实施方式在一个具体配置中，所述系统基于商用的工业网状网络，例如网络(IEC62591)，并且以图1中的框图形式示出。图1示出了系统300，其具有设置在已知位置的多个锚站(或“信标”)302(图3中所示的三个锚站302A、302B和302C，并在下面更详细描述)以及其位置310要被确定的移动台(也称为“标签”、“便携式单元”或“PU”)304(下面将更详细地描述)。在一个实施例中，锚站302是诸如网络等的无线网状网306的一部分。在操作中，多个锚站302围绕要监测的区域定位在已知位置308A、308B和308C处。移动台304位于希望知道其位置310的对象上或靠近该对象。仅作为示例而非限制，所述对象可以是库存或人。在图1所示的一个实施例中，为了确定从锚站302到移动台304的距离，锚站302发送RF消息320(即，消息)。如下所述，信号允许用于同步，因为它们可包含同步信息，并且允许用于传输数据并且是本领域已知的。使用该同步和数据传输能力允许将RF脉冲用作唯一的同步脉冲，使得除了知道何时进行发送，还可以知道哪个锚站302或移动台304正在发送。RF脉冲的发送和响应的接收之间的时间差允许确定移动台和发送锚站302之间的距离。可以使用来自三个单独锚站的距离计算(例如使用三边测量)确定移动台的位置。TDMA是通过将信号划分成多个时隙来在网络上共享频道的已知标准。每个站(例如这里描述的锚站302)可以通过被分配用于传输的特定时隙来共享用于脉冲的频率。在一个实施例中，已经从一个或多个移动台304接收到关于其/它们的位置信息的中心站312使用所确定的位置来调整TDMA内的时隙。中心站312在系统300中使用，并且与网状网306连接以从一个或多个移动台304接收信息。锚站302的时隙由中心站312分配。可以采用任何适当的通信技术，包括CDMA技术或其他时间和/或频率分段或共享技术。或者或另外，锚站302可以直接与中心站312通信。在一个实施例中，一个或多个移动台304的位置信息用于调整各个锚站的时隙。例如，当移动台的位置310比其他站点302更靠近一些锚站302时，可以扩展更大距离的锚站302的时隙，允许脉冲传播和接收而不会由于距离与其它锚站302重叠。在一个实施例中，中心站312监测从每个视线锚站302到每个移动台304的距离，并且根据预期的传播时间调整锚站的时隙，以减少锚站302之间的串扰。此外，包括扩频技术的不同频率和脉冲编码也可以用于减少近端锚站302或其他锚站之间的串扰。锚系统站302都是网络300上的注册设备，因此每个锚点302都是具有RF发射机402的设备。此外，锚站302包含可选的通信模块404和某个胶合(glue)逻辑406，通信模块404可以使用通信信号330进行通信。图2中示出了锚站302的细节。在一个实施例中，每个锚站302包括：RF发射机(即，)402、通信模块404、允许锚站302内诸如RF发送机402和通信模块404、处理单元408等的各种更复杂的逻辑电路之间的接口连接的胶合逻辑406，以及时钟410。胶合逻辑406在本领域中是已知的，这里不再赘述。此外，是基于高速可寻址远程换能器()协议的无线传感器联网的已知标准。在一个实施例中，锚站302是设备的网状网络的一部分，使得每个锚站302是无线网状网络306上的设备。在一个实施例中，时钟410可操作地耦合到处理单元406，以允许处理单元406确定诸如RF信号320等信号的传输时间。在另一实施例中，时钟410可以是处理单元406的一部分。如图3所示，在一个配置中，移动台304也是具有可选通信单元502、可选GPS单元504、小处理单元506和RF接收机508的没备。在一个实施例中，移动台304包括可选的通信模块502、用于室外位置的可选GPS单元504、处理单元506、RF接收机508和时钟510。RF接收机508可操作地耦合到处理单元506。在一个实施例中，时钟510可操作地耦合到处理单元506，以允许处理单元506确定诸如RF信号320等信号的接收时间。在另一实施例中，时钟510可以是处理单元506的一部分。为了计算其定位，移动台304测量到至少三个锚站302的距离。三个锚站302允许例如通过三边测量对位于每个锚站302的视线中的移动台304进行适当的位置确定，但是在该区域中存在更多锚点302的情况下，冗余可用于提高测量的鲁棒性。尽管图3中示出了三个锚站302(分别为302A、302B和302C)，应当理解，为了完全覆盖区域，可以使用附加的锚站来增加位置310确定的精确性，并且为系统300要覆盖的区域的所有部分提供更多的潜在视线选项。此外，虽然示出了一个移动台30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定位系统，包括：多个锚站，每个锚站被配置为发送和接收射频信号；移动台，包括：射频收发机，被配置为从所述多个锚站中的至少一个锚站发送和接收射频信号；以及处理单元，被配置为基于发送和接收的射频信号来确定移动单元的位置信息。

【技术特征摘要】
2016.05.12 US 62/335,192;2017.01.26 US 15/416,0171.一种定位系统，包括：多个锚站，每个锚站被配置为发送和接收射频信号；移动台，包括：射频收发机，被配置为从所述多个锚站中的至少一个锚站发送和接收射频信号；以及处理单元，被配置为基于发送和接收的射频信号来确定移动单元的位置信息。2.一种定位系统，包括：多个信标，每个信标都是电池供电的并且被配置用于无线通信；以及应用服务器，被配置为基于通信标准与所述信标进行无线通信。3.根据权利要求2所述的定位系统，其中所述多个信标包括多个固定位置信标和至少一个移动信标。4.根据权利要求3所述的定位系统，其中，所述至少一个移动信标被配置为与所述多个固定位置信标中的信标进行通信，其中所述至少一个移动信标与所述多个信标中的信标之间的测距基于超宽带(UWB)技术。5.根据权利要求2所述的定位系统，其中所述通信标准包括IEEE802.15.4-2003兼容协议网络，或者其中所述通信标准包括6.根据权利要求2所述的定位系统，还包括：被配置为与所述多个信标通信的标签，其中所述标签和所述多个信标之间的测距基于超宽带(UWB)技术。7.根据权利要求6所述的定位系统，其中所述UWB技术符合通信标准。8.根据权利要求7所述的定位系统，其中，所述通信标准是IEEE802.15.4a-2011兼容标准。9.根据权利要求2所述的定位系统，还包括：被配置为与所述多个信标执行时间同步的标签，其中所述多个信标与所述标签之间的时间同步被配置用于所述多个信标中的信标与所述标签之间的双向测距(TWR)。10.根据权利要求9所述的定位系统，其中所述多个信标中的信标与所述标签之间的TWR测量的协调基于IEEE802.15.4-2003兼容网络的固有时间同步机制。11.根据权利要求9所述的定位系统，其中所述应用服务器被配置为为TWR测量分配时隙。12.根据权利要求9所述的定位系统，其中所述应用服务器还被配置为为所述多个信标中的信标与所述标签之间的TWR测量分配时隙，其中经由IEEE802.15.4-2003兼容网络从应用服务器向信标传送信息，所述信息定义了用于信标和标签之间的TWR的时隙。13.根据权利要求12所述的定位系统，其中分配用于TWR测量的时隙以防止多个TWR测量之间的串扰。14.根据权利要求2所述的定位系统，其中所述应用服务器还被配置为恰好在所述TWR测量开始之前向信标传送信息以准备进行TWR测量。15.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述多个信标被配置为通过IEEE802....

【专利技术属性】
技术研发人员：艾维沙·巴托夫，尤瑟·佐特尼克，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US