一种室内定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种室内定位系统，包括全向天线模块、定向天线模组、主控模块和终端，所述的定向天线模组包括呈正n边形的反射板和n个天线单元，n为大于或等于4的整数，n个所述的天线单元沿圆周方向等间距分布在所述的反射板的外侧，所述的全向天线模块位于所述的反射板的中心位置，以所述的全向天线模块为中心沿圆周方向划分n个相等的区域，n个所述的区域与n个所述的天线单元一一对应，且所述的天线单元位于相对应的区域的中心线上，结合特定的计算方法获取终端所在的位置信息；优点是定位的精度较高。度较高。度较高。

【技术实现步骤摘要】
一种室内定位系统


[0001]本专利技术属于定位
，尤其是涉及一种室内定位系统。

技术介绍

[0002]定位系统是以确定空间位置为目标而构成的相互关联的一个集合体或装置，当前室内定位系统采用的技术有超声波、红外、WIFI、蓝牙、5G和UWB等，除了超声波和红外，其它技术都是应用三点或多点定位，即需要布置大量的基站才能完成定位，终端需要与相邻三个或多个基站连接，通过算法实现定位。
[0003]以WIFI、蓝牙和5G为例，所用天线为全向天线，没有方向性，只能依靠功率计算终端与所有基站之间的距离，然后以基站为中心，距离为半径画圆，寻找所有圆的交叉点位置以实现定位。但是基于WIFI、蓝牙和5G通信协议的终端在不同时刻发送的检测信号的信号强度存在差异，基站在获取检测信号的过程中，由于多径、检测信号强度波动等问题，即便终端在同一地点发送检测信号，所有基站接收到的信号强度变化也很大，难以满足距离计算要求，最终只能看哪个基站获得的信号强度最强，就定位于该基站下方，即定位精度全靠基站的覆盖面积确定，无法定量计算。
[0004]以UWB为例，UWB是目前室内定位精度最高的技术，该技术采用TDOA定位方法，利用UWB技术测得定位标签相对于两个不同定位基站之间无线电信号传播的时间差，从而得出定位标签相对于四组定位基站的距离差，但是UWB所需的基站过多，每个基站的站址都需要精确标定，工程中存在较大的难处。另外，UWB还存在穿透力差和严重的多径问题，这也是当下UWB没有大范围应用的主要原因。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种实现单点定位的室内定位系统，定位的精确度较高。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种室内定位系统，包括全向天线模块、定向天线模组、主控模块和终端，所述的定向天线模组包括呈正n边形的反射板和n个天线单元，n为大于或等于4的整数，n个所述的天线单元沿圆周方向等间距分布在所述的反射板的外侧，所述的全向天线模块位于所述的反射板的中心位置，以所述的全向天线模块为中心沿圆周方向划分n个相等的区域，n个所述的区域与n个所述的天线单元一一对应，且所述的天线单元位于相对应的区域的中心线上，通过以下步骤获取终端所在的位置信息：S1、全向天线模块发送预设有第一初始信号强度信息的第一检测信号至终端；S2、终端对接收到的第一检测信号进行处理得到包含有处理后的信号强度信息的终端反馈信息，终端发送终端反馈信息至全向天线模块，终端发送预设有第二初始信号强度信息的第二检测信号至n个天线单元；S3、全向天线模块将接收到的终端反馈信息发送至主控模块，n个天线单元分别对
接收到的第二检测信号进行处理得到包含有处理后的信号强度信息的单元反馈信息，然后将单元反馈信息发送至主控模块；S4、主控模块根据终端反馈信息与预设的第一初始信号强度信息获取终端与全向天线模块之间的距离；主控模块在所有的单元反馈信息中提取具有最大信号强度的单元信号强度信息并记为P1，再提取与P1相对应的天线单元相邻的两个天线单元的单元信号强度信息并记为P2和P3，P2和P3满足：P2≥P3，主控模块通过计算P2/P3获得信号强度比；S5、利用查表法在信号强度比与方位角关系查找表中查找与所述的步骤S4中得到的信号强度比对应的方位角记为α，终端所在的方位为与P1相对应的天线单元所在的区域的中心线向与P2相对应的天线单元所在的方向偏转α角；S6、由主控模块根据全向天线模块预设的位置信息、终端与全向天线模块之间的距离、与P1相对应的天线单元预设的位置信息、与P2相对应的天线单元预设的位置信息以及方位角获取终端所在的位置信息，最终完成对终端的定位；其中，信号强度比与方位角关系查找表为在已知终端所在的方位角的前提下，根据步骤S1至步骤S4获得与该终端相对应的信号强度比，然后将信号强度比与方位角关系录入到主控模块。
[0007]将所述的终端与所述的全向天线模块之间的距离记为D，D满足：其中，LBF为第一检测信号预设的第一初始信号强度减去终端反馈信息包含的处理后的信号强度得到的信号损耗，X为传输修正值，F为第一检测信号的频率。
[0008]所述的天线单元包括基站天线和基站主板，所述的基站天线与所述的基站主板电连接，所述的基站主板与所述的主控模块电连接。该结构中，每个天线单元分别包括基站天线和基站主板，所有的基站主板由同一个主控模块进行控制，主控模块能够同时对多个终端进行通信，该结构与可重构天线、机械扫描天线或电扫天线相比，定位速度更快。
[0009]与现有技术相比，本专利技术的优点在于1、由于终端在不同时刻发射的信号强度不同，且无法提前知道，故天线单元接收到的第二检测信号的信号强度无法直接用于计算距离，而全向天线模块能够采用外接功放的方式解决发送固定功率的检测信号的问题，由全向天线模块发送预设有第一信号强度信息的第一检测信号至终端，终端对接收到的第一检测信号进行处理得到包含有处理后的信号强度信息的终端反馈信息，再由终端发送终端反馈信息至主控模块，最后由主控模块根据终端反馈信息与预设的第一初始信号强度信息获取终端与全向天线模块之间的距离，精确度较高；2、通过预设信号强度比与方位角关系查找表，主控模块在所有的单元反馈信息中提取具有最大信号强度的单元信号强度信息并记为P1，再提取与P1相对应的天线单元相邻的两个天线单元的单元信号强度信息并记为P2和P3，然后通过计算P2/P3获得信号强度比，利用查找表查找与该信号强度比相对应的方位角记为α，终端所在的方位即为与P1相对应的天线单元所在的区域的中心线向与P2相对应的天线单元所在的方向偏转α角，结合距离能够准确的获得终端所在的位置，定位的精确度较高。
附图说明
[0010]图1为实施例一中室内定位系统的结构示意图一；图2为实施例一中室内定位系统的结构示意图二；图3为本专利技术的连接示意图；图4为实施例四中室内定位系统的结构示意图。
[0011]图中：1、全向天线模块；2、定向天线模组；21、天线单元；211、基站天线；212、基站主板；22、反射板；3、主控模块；31、CPU；32、管理平台；4、终端。
具体实施方式
[0012]以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0013]实施例一：如图1
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3所示，一种室内定位系统，包括全向天线模块1、定向天线模组2、主控模块3和终端4，定向天线模组2包括呈正n边形的反射板22和n个天线单元21，n为大于或等于4的整数，n个天线单元21沿圆周方向等间距分布在反射板22的外侧，全向天线模块1位于反射板22的中心位置，以全向天线模块1为中心沿圆周方向划分n个相等的区域，n个区域与n个天线单元21一一对应，且天线单元21位于相对应的区域的中心线上，通过以下步骤获取终端4所在的位置信息：S1、全向天线模块1发送预设有第一初始信号强度信息的第一检测信号至终端4；S2、终端4对接收到的第一检测信号进行处理得到包含有处理后的信号强度信息的终端反馈信息，终端4发送终端反馈信息至全向天线模块1，终端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室内定位系统，其特征在于包括全向天线模块、定向天线模组、主控模块和终端，所述的定向天线模组包括呈正n边形的反射板和n个天线单元，n为大于或等于4的整数，n个所述的天线单元沿圆周方向等间距分布在所述的反射板的外侧，所述的全向天线模块位于所述的反射板的中心位置，以所述的全向天线模块为中心沿圆周方向划分n个相等的区域，n个所述的区域与n个所述的天线单元一一对应，且所述的天线单元位于相对应的区域的中心线上，通过以下步骤获取终端所在的位置信息：S1、全向天线模块发送预设有第一初始信号强度信息的第一检测信号至终端；S2、终端对接收到的第一检测信号进行处理得到包含有处理后的信号强度信息的终端反馈信息，终端发送终端反馈信息至全向天线模块，终端发送预设有第二初始信号强度信息的第二检测信号至n个天线单元；S3、全向天线模块将接收到的终端反馈信息发送至主控模块，n个天线单元分别对接收到的第二检测信号进行处理得到包含有处理后的信号强度信息的单元反馈信息，然后将单元反馈信息发送至主控模块；S4、主控模块根据终端反馈信息与预设的第一初始信号强度信息获取终端与全向天线模块之间的距离；主控模块在所有的单元反馈信息中提取具有最大信号强度的单元信号强度信息并记为P1，再提取与P1相对应的天线单元相邻的两个天线单元的单元信...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海力，何元锋，刘葵，庄克成，徐尉祯，靳路宁，施莹弘，
申请(专利权)人：宁波同讯精密工业有限公司，
类型：发明
国别省市：