基于自熄式超再生接收机的无线室内定位系统及定位方法技术方案

本发明专利技术提出了一种基于自熄式超再生接收机的无线室内定位系统及定位方法，所述系统包括定位装置、三个基站和控制终端，其中，定位装置安装在待寻物体上，响应于控制终端的激活信号持续发射射频信号；三个基站接收射频信号，利用超再生接收机的自熄灭频率与距离之间的映射关系，将检测到的自熄灭频率转换为距离并发送给控制终端；控制终端根据距离和各基站在室内的坐标，利用多节点定位算法计算出待寻物体的坐标，从而实现定位。本发明专利技术在室内可以达到较高的定位精度，设计线路简单、研制成本低、功耗低、灵敏度高、体积小、适用性高，受外界环境的影响较小，且不依赖于Wi‑Fi网络，可以独立组成一套最小定位系统，也可以集成到其他系统内。

【技术实现步骤摘要】
基于自熄式超再生接收机的无线室内定位系统及定位方法
本专利技术涉及定位技术，具体涉及一种无线室内定位系统及定位方法。
技术介绍
随着基于位置服务(LocationBasedService，LBS)的出现，定位技术近年来也备受关注且发展迅速。虽然室外定位技术已经非常成熟并开始被广泛使用，但是作为定位技术的末端，室内定位技术发展一直相对缓慢。而随着现代人类生活越来越多的时间都处在室内，室内定位技术的前景也非常广阔。目前市面上流行的室内定位技术有以下几种。1、红外线定位技术，红外线室内定位有两种，第一种是被定位目标使用红外线(InfraredRadiation，IR)标识作为移动点，发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位；第二种是通过多对发射器和接收器织红外线网覆盖待测空间，直接对运动目标进行定位。红外线的技术已经非常成熟，用于室内定位精度相对较高，但是由于红外线只能视距传播，穿透性极差，如家里的电视遥控器，当标识被遮挡时就无法正常工作，也极易受灯光、烟雾等环境因素影响明显。加上红外线的传输距离不长，使其在布局上，无论哪种方式，都需要在每个遮挡背后、甚至转角都安装接收端，布局复杂，使得成本提升，而定位效果有限。2、超声波室内定位技术，超声波室内定位系统是基于超声波测距系统而开发，由若干个应答器和主测距器组成：主测距器放置在被测物体上，向位置固定的应答器发射同无线电信号，应答器在收到信号后向主测距器发射超声波信号，利用反射式测距法和三角定位等算法确定物体的位置。超声波室内定位整体精度很高，达到了厘米级，结构相对简单，有一定的穿透性而且超声波本身具有很强的抗干扰能力，但是超声波在空气中的衰减较大，不适用于大型场合，加上反射测距时受多径效应和非视距传播影响很大，造成需要精确分析计算的底层硬件设施投资，成本太高。3、射频识别(RFID)室内定位技术，射频识别室内定位技术利用射频方式，固定天线把无线电信号调成电磁场，附着于物品的标签进过磁场后感应电流生成把数据传送出去，以多对双向通信交换数据以达到识别和三角定位的目的。射频识别室内定位技术作用距离很近，但它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，且由于电磁场非视距等优点，传输范围很大，而且标识的体积比较小，造价比较低。但其不具有通信能力，抗干扰能力较差，不便于整合到其他系统之中。4、蓝牙室内定位技术，蓝牙室内技术是利用在室内安装的若干个蓝牙局域网接入点，把网络维持成基于多用户的基础网络连接模式，并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网(piconet)的主设备，然后通过测量信号强度对新加入的盲节点进行三角定位。蓝牙室内定位技术最大的优点是设备体积小、短距离、低功耗，容易集成在手机等移动设备中。只要设备的蓝牙功能开启，就能够对其进行定位。蓝牙传输不受视距的影响，但对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大且在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵。5、Wi-Fi室内定位技术，Wi-Fi定位技术有两种，一种是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度，通过差分算法，来比较精准地对人和车辆的进行三角定位。另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度，通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的数据库，来确定位置。由于Wi-Fi路由器和移动终端的普及，使得定位系统可以与其他客户共享网络，硬件成本很低，而且Wi-Fi的定位系统可以降低射频(RF)干扰可能性。Wi-Fi定位可以在广泛的应用领域内实现复杂的大范围定位、监测和追踪任务，总精度比较高，但是用于室内定位的精度只能达到2米左右，无法做到精准定位。6、ZigBee室内定位技术，ZigBee室内定位技术通过若干个待定位的盲节点和一个已知位置的参考节点与网关之间形成组网，每个微小的盲节点之间相互协调通信以实现全部定位。作为一个低功耗和低成本的通信系统，ZigBee的工作效率非常高。但ZigBee的信号传输受多径效应和移动的影响都很大，而且定位精度取决于信道物理品质、信号源密度、环境和算法的准确性，造成定位软件的成本较高，提高空间还很大。7、超宽带室内定位技术，超宽带定位技术是一种全新的、与传统通信定位技术有极大差异的新技术。它利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通讯，并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。超宽带通信不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，因此具有GHz量级的带宽。由于超宽带定位技术具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点，前景广阔。但由于新加入的盲节点也需要主动通信使得功耗较高，而且也需要事先布局，使得成本还无法降低。综上可见，现有室内定位技术或多或少都存在成本高、需要网络支持、设备复杂、定位精度不高等问题，特别是较高的成本，使得难以在日常生活中得到普遍应用。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上现有技术，本专利技术提出了一种基于自熄式超再生接收机的无线室内定位系统，可以解决目前室内定位技术成本高、需要网络支持、设备复杂的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种基于自熄式超再生接收机的无线室内定位方法。技术方案：一种基于自熄式超再生接收机的无线室内定位系统，包括定位装置、基站和控制终端，所述定位装置、基站和控制终端之间的无线通信通过各自携带的自熄式超再生接收模块和发射模块来实现，其中，所述定位装置安装在待寻物体上，并且被配置为当接收到控制终端发送的激活信号时发射射频信号；所述基站包括第一基站、第二基站和第三基站，均布置在定位区域内，并且每个基站均被配置为当接收到定位装置发射的射频信号时向控制终端发送距离信息，所述距离信息包括当前基站与待寻物体之间的距离；所述控制终端被配置为向待寻物体发送激活信号，并根据从第一基站、第二基站和第三基站接收到的距离信息，利用定位算法得到待寻物体在定位区域内的坐标，并进行显示。当控制终端上显示出待寻物体的坐标时，定位装置停止发射信号。一种基于自熄式超再生接收机的无线室内定位方法，包括以下步骤：A、控制终端向安装在待寻物体上的定位装置发送激活信号；B、定位装置接收到激活信号后，持续发射射频信号；C、布置于定位区域内的第一基站、第二基站和第三基站接收到射频信号后，分别向控制终端发送距离信息，所述距离信息包括当前基站与待寻物体之间的距离；D、控制终端接收距离信息，利用定位算法计算待寻物体在定位区域内的坐标，并进行显示；其中，定位装置、第一基站、第二基站、第三基站以及控制终端之间的无线通信通过各自携带的超再生接收模块和发射模块实现，第一基站、第二基站和第三基站还包括信号处理模块和频率测定模块，使得步骤C中每个基站确定与待寻物体之间距离的具体步骤如下：C1、超再生接收模块接收到来自待寻物体的射频信号后，输出熄灭信号，并将熄灭信号传输至信号处理模块；C2、信号处理模块对熄灭信号进行滤波、整形、限幅稳压，从而得到标准TTL信号，并将TTL信号传输至频率测定模块；C3、频率测定模块利用单片机的定时器、计数器和中断功能得到TTL信号的频率，并根据事先得到的频率与距离之间的映射关系，将频率转换为基站与待寻物体之间的距离。工作原理：超再生接收机是一种依靠内部振荡器起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自熄式超再生接收机的无线室内定位系统，包括定位装置(10)、基站(20)和控制终端(30)，其特征在于：所述定位装置(10)、基站(20)和控制终端(30)之间的无线通信通过各自携带的超再生接收模块和发射模块实现，其中，所述定位装置(10)安装在待寻物体上，并且被配置为当接收到控制终端(30)发送的激活信号时持续发射射频信号；所述基站(20)包括第一基站(21)、第二基站(22)和第三基站(23)，均布置在定位区域内，并且每个基站均被配置为当接收到定位装置(10)发射的射频信号时向控制终端(30)发送距离信息，所述距离信息包括当前基站与待寻物体之间的距离；所述控制终端(30)被配置为向待寻物体发送激活信号，并根据从第一基站(21)、第二基站(22)和第三基站(23)接收到的距离信息，利用定位算法得到待寻物体在定位区域内的坐标，并进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于自熄式超再生接收机的无线室内定位系统，包括定位装置(10)、基站(20)和控制终端(30)，其特征在于：所述定位装置(10)、基站(20)和控制终端(30)之间的无线通信通过各自携带的超再生接收模块和发射模块实现，其中，所述定位装置(10)安装在待寻物体上，并且被配置为当接收到控制终端(30)发送的激活信号时持续发射射频信号；所述基站(20)包括第一基站(21)、第二基站(22)和第三基站(23)，均布置在定位区域内，并且每个基站均被配置为当接收到定位装置(10)发射的射频信号时向控制终端(30)发送距离信息，所述距离信息包括当前基站与待寻物体之间的距离；所述控制终端(30)被配置为向待寻物体发送激活信号，并根据从第一基站(21)、第二基站(22)和第三基站(23)接收到的距离信息，利用定位算法得到待寻物体在定位区域内的坐标，并进行显示。2.根据权利要求1所述的基于自熄式超再生接收机的无线室内定位系统，其特征在于：所述第一基站(21)、第二基站(22)和第三基站(23)还包括信号处理模块(202)和频率测定模块(203)；超再生接收模块(201)接收到来自待寻物体的射频信号后，输出熄灭信号，并将熄灭信号传输至信号处理模块(202)；信号处理模块(202)对熄灭信号进行滤波、整形、限幅稳压，从而得到标准TTL信号，并将TTL信号传输至频率测定模块(203)；频率测定模块(203)利用单片机的定时器、计数器和中断功能得到TTL信号的频率，并根据事先得到的频率与距离之间的映射关系，将频率转换为基站与待寻物体之间的距离。3.根据权利要求1所述的基于自熄式超再生接收机的无线室内定位系统，其特征在于：当控制终端(30)上显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建，韩磊鑫，胡欣毅，周京鹏，甘宇，陈曦，孙峰，石永柳，
申请(专利权)人：东南大学，南京矽志微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32