一种基于射频和超声波的室内精准定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于射频和超声波的室内精准定位系统，包括控制系统、第一基站、第二基站、第三基站、定位标签和步进电机；控制系统包括控制器、供电单元、射频单元、超声单元和驱动单元；射频单元均分别设置在第一基站、第二基站、第三基站和定位标签上，超声单元均分别设置在第一基站、第二基站、第三基站和定位标签上；第一基站、第二基站和第三基站的底部均设置有步进电机，步进电机的输出轴固定在第一基站、第二基站和第三基站的底面上，沿水平方向进行旋转；射频单元与控制系统的控制器之间进行交互连接，超声单元与控制系统的控制器之间进行交互连接；控制器的输出端连接驱动单元的输入端，驱动单元的输出端连接步进电机。机。机。

【技术实现步骤摘要】
一种基于射频和超声波的室内精准定位系统


[0001]本技术属于空间定位领域，具体属于一种基于射频和超声波的室内精准定位系统。

技术介绍

[0002]目前，常见的室内定位技术有超声波、红外线、超宽带、射频识别(RFID)等技术，其中，基于射频信号强度和超声波是常用的定位手段。射频信号强度定位成本低，覆盖范围广，一般可覆盖50m的范围，但是定位精度低，定位精度达m级。室内超声定位精度较高，在室内无遮挡的情况下可达到3厘米以下的定位精度，但覆盖范围小，容易受障碍物的影响。常用的超声波室内定位系统只提供小范围特定室内空间的定位。现有技术中的室内定位存在定位范围小，定位误差较大的问题。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的问题，本技术提供一种基于射频和超声波的室内精准定位系统，通过粗定位阶段，将超声波发射单元旋转至定位标签方向，定位区域进一步缩减，定位精度进一步提高，实现了定位标签的跟踪和室内完整空间的超声波精准定位。
[0004]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0005]一种基于射频和超声波的室内精准定位系统，包括控制系统、第一基站、第二基站、第三基站、定位标签和步进电机；
[0006]所述控制系统包括控制器、供电单元、射频单元、超声单元和驱动单元；
[0007]所述射频单元均分别设置在第一基站、第二基站、第三基站和定位标签上，超声单元均分别设置在第一基站、第二基站、第三基站和定位标签上；
[0008]所述第一基站、第二基站和第三基站的底部均设置有步进电机，所述步进电机的输出轴固定在第一基站、第二基站和第三基站的底面上，第一基站、第二基站和第三基站沿水平方向进行旋转；
[0009]所述射频单元与控制系统的控制器之间进行交互连接，超声单元与控制系统的控制器之间进行交互连接；控制器与供电单元之间进行电连接；控制器的输出端连接驱动单元的输入端，驱动单元的输出端连接步进电机。
[0010]进一步的，所述第一基站、第二基站和第三基站呈三角形设置，定位标签设置在第一基站、第二基站和第三基站形成三角形结构的内部。
[0011]进一步的，所述第一基站、第二基站、第三基站和定位标签之间的间隔距离不大于5m。
[0012]进一步的，所述超声单元为GU1209C
‑
40TR超声波传感器。
[0013]进一步的，所述供电单元为锂电池。
[0014]进一步的，所述控制器采用atmega328p
‑
au微控制器。
[0015]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0016]本技术提供一种基于射频和超声波的室内精准定位系统，通过设置在基站上的射频单元信号强度进行标签初步定位，根据射频初步定位结果控制步进电机调整各基站上超声波声源的角度朝向，超声波单元的超声波发射器在步进电机转动到指定位置后向定位标签发射超声波，根据各基站到达时间的不同测算定位标签到各基站的距离，根据三角定位算法完成定位，实现了定位标签的跟踪和室内完整空间的超声波精准定位。可避免因多径效应等引发的距离测量不准确，使定位更加精准，步进电机的转动可覆盖整个室内环境，解决了超声波定位只能小范围内净赚定位的问题。本技术的基于射频和超声波的室内精准定位装置能够实现室内全覆盖精准定位，而且使用简便，安装简易。
附图说明
[0017]图1本技术实施例室内精准定位系统的布放示意图；
[0018]图2本技术实施例控制系统结构示意图；
[0019]附图中：1为控制系统；2为控制器；3为供电单元；4为射频单元；5为超声单元；6为步进电机；7为驱动单元；8为第一基站；9为第二基站；10为第三基站；11为定位标签。
具体实施方式
[0020]下面结合具体的实施例对本技术做进一步的详细说明，所述是对本技术的解释而不是限定。
[0021]实施例
[0022]本技术一种基于射频和超声波的室内精准定位系统，包括控制系统1、第一基站8、第二基站9、第三基站10和步进电机6；控制系统1包括控制器2、供电单元3、射频单元4、超声单元5和驱动单元7。
[0023]射频单元4均分别设置在第一基站8、第二基站9、第三基站10和定位标签11上，超声单元5均分别设置在第一基站8、第二基站9、第三基站10和定位标签11上；第一基站8、第二基站9和第三基站10的底部均设置有步进电机6，步进电机6的输出轴固定在第一基站8、第二基站9和第三基站10的底面上，第一基站8、第二基站9和第三基站10沿水平方向进行旋转。
[0024]如图2所示，射频单元4与控制系统1的控制器2之间进行交互连接，超声单元5与控制系统1的控制器2之间进行交互连接；控制器2与供电单元3之间进行电连接；控制器2的输出端连接驱动单元7的输入端，驱动单元7的输出端连接步进电机6。控制器2采用微控制器，型号为atmega328p
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au。供电单元3采用锂电池进行供电，锂电池内部包含充电电路和升压放电电路。超声单元5为GU1209C
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40TR超声波传感器。定位标签11的结构和第一基站8、第二基站9和第三基站10的结构相同。第一基站8、第二基站9、第三基站10和定位标签11之间的间隔距离不大于5m。
[0025]第一基站8射频单元发射同步信号；第二基站9、第三基站10、定位标签11上的射频单元4接受第一基站8的同步信号，完成时间同步并开始计时；定位标签的射频单元4发射定位信息，第一基站8、第二基站9、第三基站10的射频单元4接受定位信息，读取信号强度，完成射频初步定位。此时第一基站8、第二基站9、第三基站10计算自身与定位标签之间的夹角，控制系统1中的控制器2通过驱动单元7控制步进电机6转动，将超声单元5的超声波发射
头指向定位标签；第一基站8、第二基站9、第三基站10上的超声波单元5分别发送信号，定位标签根据发送接收时间差计算距离；根据第一基站8、第二基站9、第三基站10到定位标签的距离通过三角定位算法完成对定位标签的定位。
[0026]如图1所示，一种基于射频和超声波的室内精准定位系统包括第一基站8、第二基站9、第三基站10和定位标签，基站外侧的箭头指向表明根据射频信号强度定位获得的粗略定位标签定位方向，此时基站微控制器再定向的向定位标签发送超声波，可避免因多径效应等引发的距离测量不准确，使定位更加精准。另外，步进电机的转动可覆盖整个室内环境，解决了超声波定位只能小范围内精准定位的问题。
[0027]在图2中，步进电机6控制信号通过软连接线接到驱动单元7上；射频单元4用于系统时钟同步和定位标签初步定位。超声波发射单元5用于发射超声波信号，对定位标签实施精准定位。本技术的一种基于射频和超声波的室内精准定位系统适用于5m*5m的室内空间。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于射频和超声波的室内精准定位系统，其特征在于，包括控制系统(1)、第一基站(8)、第二基站(9)、第三基站(10)、定位标签(11)和步进电机(6)；所述控制系统(1)包括控制器(2)、供电单元(3)、射频单元(4)、超声单元(5)和驱动单元(7)；所述射频单元(4)均分别设置在第一基站(8)、第二基站(9)、第三基站(10)和定位标签(11)上，超声单元(5)均分别设置在第一基站(8)、第二基站(9)、第三基站(10)和定位标签(11)上；所述第一基站(8)、第二基站(9)和第三基站(10)的底部均设置有步进电机(6)，所述步进电机(6)的输出轴固定在第一基站(8)、第二基站(9)和第三基站(10)的底面上，第一基站(8)、第二基站(9)和第三基站(10)沿水平方向进行旋转；所述射频单元(4)与控制系统(1)的控制器(2)之间进行交互连接，超声单元(5)与控制系统(1)的控制器(2)之间进行交互连接；控制器(2)与供电单元(3)之间进行电连接；控制器(2)的输出端连接驱动单元(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马仑，赵斌，王瑞平，刘鑫，李论坛，张亚静，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：