多移动终端定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种多移动终端定位系统，至少3个固定基站固定安装在空间坐标已知的工作区域内；至少1个终端移动标签可在工作区域内移动；固定基站和移动终端标签均由Chirp扩频通信模块、低功耗的微控制器、信息处理模块、液晶显示模块、存储模块和通用数据接口组成；其中Chirp扩频通信模块经微控制器模块连接信息处理模块；液晶显示模块、存储模块和通用数据接口均连接在信息处理模块上；每个移动终端标签的Chirp扩频通信模块与至少3个固定基站的Chirp扩频通信模块建立无线通信链路。本实用新型专利技术不仅能够实现功耗低且精度良好的定位，同时还可实现移动终端间与基站间的实现较高速率的数据传送。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
多移动终端定位系统
本技术无线定位
，具体涉及一种多移动终端定位系统。
技术介绍
目前，全球定位系统(Global Positioning System, GPS)已广泛应用于许多领域，但在GPS系统信号无法覆盖的信号盲区如大型建筑内，将无法使用GPS系统进行定位。鉴于此，人们提出了多种能够在GPS系统盲区中工作的无线定位系统，典型的有基于UWB技术的定位系统。UWB系统采用纳秒级的窄脉冲，能够获得较高的距离分辨率，测距精度可以达到厘米级，同时具有抗多径和穿透能力强等优点。但是UWB信号的脉冲宽度极窄，要获得足够的传输距离需很大的瞬时发射功率，UffB信号的超宽带频谱特性在过高的发射功率条件下对其他无线装置造成干扰，另外功耗也是制约移动终端一个重要因素。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种多移动终端定位系统，其不仅具有系统架构简单，硬件成本低和体积小的特点，而且能够实现功耗低且精度良好的定位。本技术多移动终端定位系统，包括至少3个固定基站(Anchor)和至少I个移动终端标签(tag);固定基站固定安装在空间坐标已知的工作区域内；终端移动标签可在工作区域内移动；固定基站和移动终端标签均由Chirp扩频通信模块、低功耗的微控制器、信息处理模块、液晶显示模块、存储模块和通用数据接口组成；其中Chirp扩频通信模块经微控制器模块连接信息处理模块；液晶显示模块、存储模块和通用数据接口均连接在信息处理模块上；每个移动终端标签的Chirp扩频通信模块与至少3个固定基站的Chirp扩频通信模块连接，建立无线通信链路。上述方案中，所述固定基站安装在工作区域的边角处。上述方案中,所述固定基站为4个。移动终端标签由微控制器模块控制Chirp扩频通信模块与至少3个固定基站节点完成数据包通信，完成标签到基站间空间测距，移动终端标签将返回的测距结果送到信息处理模块，信息处理模块采用已知的SDS-TWR测距算法计算出标签本身位于三维空间的位置坐标，并将结果结合存储模块的地图在液晶显示模块显示移动终端的位置。通用数据接口将需要的传送的数据通过微控制器模块送到Chirp扩频通信模块实现调制，选定的基站节点通过其自身的Chirp扩频通信模块解调接收到的数据，并将这些数据传送回控制中心。与其它室内定位技术相比，本技术装置在工作区域构建了一个由坐标位置固定的多基站和移动终端标签组成的定位系统，其固定基站和移动终端标签采用了完全相同的硬件结构，定位系统系统架构简单，硬件成本低，体积小；此外，本定位系统利用了 Chirp扩频通信模块作为主要通信模块，并结合已知的Chirp信号的脉冲压缩特性的高时间分辨率和不需要节点与基站时钟同步的DS-TWR测距算法，实现了多标签的高精确度的定位；在进行定位的同时还可实现移动终端与基站节点的较高数据速率的通信，使得标签的监测信息可以及时反馈到控制中心。【附图说明】图1为多移动终端定位系统在工作区域内的分布示意图；图2为多移动终端定位系统中的移动终端标签或固定基站的结构图。【具体实施方式】一种多移动终端定位系统，如图1所示,包括至少3个固定基站和至少I个移动终端标签。固定基站固定安装在空间坐标已知的工作区域内。在本技术装置中，所述固定基站安装在工作区域的边角处。移动终端标签在工作区域内移动。上述每个移动终端标签和固定基站的结构相同，如图2所示，Chirp扩频通信模块、低功耗的微控制器、信息处理模块、液晶显示模块、存储模块和通用数据接口组成。其中Chirp扩频通信模块经微控制器模块连接信息处理模块。液晶显示模块、存储模块和通用数据接口均连接在信息处理模块上。每个移动终端标签的Chirp扩频通信模块与至少3个固定基站的Chirp扩频通信模块连接，建立无线通信链路。移动终端标签的Chirp扩频通信模块利用Chirp信号优良特性实现低发射功率、高精度的测距，降低了 UWB远距离测距所需的瞬时大发射功率，同时不会影响其他无线通信系统的正常工作。微控制器模块仅负责Chirp扩频通信模块的工作参数配置及无线通信链路的数据交互。信息处理模块负责测距数据的计算处理，计算出本移动终端标签的位置坐标，减轻微处理器模块的数学运算负荷。液晶显示模块显示移动终端的坐标信息。存储模块存有至少一张的地图信息。通用数据接口将需要的传送的数据通过微控制器模块送到Chirp扩频通信模块实现调制。移动终端在已完成定位操作或者不需要执行定位操作时，可与基站间实现较高数据通信速率的数据传送，如传输语音、压缩过的视频数据等。多移动定位终端间同时需要执行定位操作时，采用一种基于突发事件报告和主机轮询查问的方法，实现多移动终端占用信道的协调管理，有效地避免信道拥塞。本专利技术优选实施例的工作过程如下:本实施例包括四个固定基站和多个移动终端，如图1所示。图中Anchorl、Anchor2、Anchor3和Anchor4为固定基站，Tagl、Tag2、Tag3和Tag4等为移动终端标签，移动终端标签和固定基站都分配一个用于识别的地址。固定基站安装在固定的位置上，负责完成于移动终端完成测距，移动终端标签与四个基站完成测距后，将结果已电连接的方式回馈到信息处理模块，信息处理模块根据SDS-TWR测距算法计算本移动终端的位置，并在液晶显示模块上将定位结果显示出来。由于存在多个移动终端需要定位，它们在各自进行定位测量的过程中会存在信道竞争问题。首先在定位系统内的移动终端标签中选择一个作为网络协调控制器(图示为Tagl)来管理移动终端和基站的数据传输机制。当一个或多个节点需要进行定位时(图示为Tag2、Tag3和Tag4)，须向作为协调控制器Tagl送定位请求，协调控制器Tagl收到请求后，发送广播包来发起定位时隙的竞争。需定位的移动终端在收到广播信号后发送应答数据包竞争空闲时隙。协调控制器接收到应答信号后，记录下定位请求移动终端的地址，同时选出一个移动终端，发送包含选取结果的广播数据包，并停止个移动终端对信道的竞争。各移动终端收到选举结果后，被选中移动终端(图示为Tag2)返回确认信号，没有被选中的终端进入等待状态，被选中移动终端(图示为Tag2)与四个基站节点分别进行测距定位操作。在被选中的移动终端完成测量之前，其余移动终端一直处于等待状态。被选中的移动终端完成测量后向协调控制器发送定位完成信号并进入等待模式，协调控制器节点收到上一个移动终端节点定位完成信号后，选择下一个需要定位的移动终端开始定位，在所有待定位移动终端完成定位后，协调控制器重新恢复移动终端节点的CSMA/CA竞争机制。这样可以有效的避免因信道冲突而引起的信道拥塞，实现多个移动终端点的同时定位。在没有移动终端节点进行定位或者需定位移动终端实现定位后，系统内的数据传输通过CSMA/CA协议来竞争信道，以实现移动终端与基站节点的数据传送。本文档来自技高网...

【技术保护点】
多移动终端定位系统，其特征在于：包括至少3个固定基站和至少1个移动终端标签；固定基站固定安装在空间坐标已知的工作区域内；终端移动标签在工作区域内移动；固定基站和移动终端标签均由Chirp扩频通信模块、微控制器、信息处理模块、液晶显示模块、存储模块和通用数据接口组成；其中Chirp扩频通信模块经微控制器模块连接信息处理模块；液晶显示模块、存储模块和通用数据接口均连接在信息处理模块上；每个移动终端标签的Chirp扩频通信模块与至少3个固定基站的Chirp扩频通信模块连接。

【技术特征摘要】
1.多移动终端定位系统，其特征在于:包括至少3个固定基站和至少I个移动终端标签；固定基站固定安装在空间坐标已知的工作区域内；终端移动标签在工作区域内移动；固定基站和移动终端标签均由Chirp扩频通信模块、微控制器、信息处理模块、液晶显示模块、存储模块和通用数据接口组成；其中Chirp扩频通信模块经微控制器模块连接信息处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗楗枰，刘争红，郑霖，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：广西;45