專利名稱：一種室內外定位系統的制作方法
技術領域：
一種室內外定位系統技術領域[0001]本實用新型涉及無線定位技術，更具體地說，涉及一種室內外定位系統。
背景技術：
[0002]基于位置的服務(LBS :Location Based Service)是電子信息產業的一個擁有廣泛應用與巨大市場價值的領域，目前的室內或者室外定位系統包含以下幾種[0003]I、GPS 定位[0004]全球定位系統(GPS)是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研制的新一代空間衛星導航定位系統。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆炸監測和應急通訊等一些軍事目的，其主要由二十四顆專用 GPS衛星和地面輔助設備組成，民用GPS定位精度大概為十米左右。[0005]其缺點在于全球定位系統精度不高，并且只能對室外進行定位，無法覆蓋室內以及隱蔽的室外空間。在應用導航等服務的同時，使用者自己也被追蹤，隱私不能得到保護。[0006]2、北斗定位[0007]北斗定位系統與GPS定位類似，是由我國自主研發的一種利用地球同步衛星為用戶提供全天候，區域性的衛星定位系統。由于目前衛星不多，定位度只能到二十五米。[0008]其缺點和GPS系統一樣，只能進行室外定位，用戶隱私無法得到保證的同時存在定位精度不高的問題。[0009]3、手機移動定位[0010]手機移動定位是利用GSM或者CDMA等無線移動網的蜂窩技術來實現位置信息的查詢，GSM或CDMA無線移動網絡是由許多像蜂窩一樣的小區構成，每個小區都有自己單獨的編號，通過手機所在小區的識別號，就可以知道手機用戶所在的位置。[0011]其缺點在于對室內定位精度不夠，且無法保護用戶隱私。[0012]4、基于RSSI三點定位[0013]RSSI定位技術是通過接收射頻信號(常用的為433MHz，900MHz以及2. 4GHz)，根據信號強度與傳輸距離的關系來確定距離，并利用三點確定一個具體坐標的方式來實現定位的技術。[0014]其缺點在于由于該技術所用的頻率與日常生活所用的手機，無線路由，藍牙， WIFI等接近或沖突，很容易受到各種信號的干擾，造成定位精度不夠的問題，通常只有十米。同時由于射頻信號穿透金屬與障礙物的能力有限，室內距離有限。[0015]5、基于 Τ0Α, AOA 定位[0016]TOA, AOA技術是一種在蜂窩網絡中利用電波到達時間(TOA)對移動臺(MS)進行定位估計時，也可利用服務基站(BS)提供較準確電波到達角(AOA)信息，以提高定位性能的技術。其定位精度尚可，可以達到幾米。[0017]其缺點在于室內環境中易受到各種干擾，同時不抗金屬環境，穿透性不好。[0018]6、基于UWB的實時定位3[0019]UffB技術是Ultra Wide Band的簡寫，即超寬帶無線技術。UWB是一種無載波通信技術，它利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖來傳輸數據。以UWB作為信號發射端，再利用 TOA和AOA技術，可以實現室內定位。其缺點在于由于UWB所使用的頻率高達5GHz以上， 其在自由空間的衰減非常快，傳輸距離有限，同時抗金屬性能較差。[0020]7、射頻定位技術[0021]射頻定位技術采用頻率為800ΙΓ1. 5MHz的低頻射頻信號，利用其波長超長可輕易繞過金屬和障礙物的特點，以及近場振幅相位與距離的相互關系，來進行室內外定位的技術。[0022]其與上述各種定位技術相比，解決了無法在室內定位，暴露自身隱私，定位精度不夠，抗金屬和抗干擾能力不好，穿透性弱等各種缺陷。同時該技術具有成本低，可快速部署等優點。[0023]需要提供一種定位系統，能夠實現室內及室外的統一定位，并且具有較高的定位精度。實用新型內容[0024]本實用新型針對現有的定位系統，無法實現室內及室外的統一定位，并且定位精度不高的缺陷，提供一種能實現室內及室外統一定位且定位精度高的室內外定位系統。[0025]本實用新型解決其技術問題提供的技術方案是提供一種室內外定位系統，包括[0026]設置于建筑物內固定或移動的標識物上，用于發射射頻信號的便攜設備；[0027]設置于建筑物外，用于接收所述便攜設備發射的射頻信號，根據所述射頻信號計算所述便攜設備位于當前建筑物的室內地圖上的坐標的接收定位設備；[0028]接收所述坐標，調用當前建筑物的室內地圖、以及GPS或北斗衛星所測得的當前建筑物的室外地圖，根據所述室內地圖和所述室外地圖的比例關系，將所述坐標轉換為室外地圖上的坐標的終端服務器。[0029]優選地，所述便攜設備包括第一天線組，所述第一天線組包括一個用于發射電場信號的天線和一個用于發射磁場信號的天線。[0030]優選地，所述接收定位設備還包括用于接收所述第一天線組發射的射頻信號的第二天線組，所述第二天線組包括一個水平極化的天線、一個垂直極化的天線和一個徑向極化的天線。[0031]進一步優選地，所述第二天線組中水平和垂直極化的天線為磁場天線，徑向極化的天線為電場天線。[0032]優選地，所述系統還包括與所述終端服務器連接的顯示裝置。[0033]優選地，所述系統包括若干個所述便攜設備。[0034]優選地，所述系統包括若干個所述接收定位設備。[0035]本實用新型的室內外定位系統具有以下有益效果基于射頻實時定位技術與 GPS/北斗室外定位相結合，實現了室內外的統一定位，與傳統定位技術相比，通過采用射頻技術能夠很好地服金屬以及障礙物的阻擋，并且具有高精度，能夠快速部署，可適應各種惡劣環境；并且，只涉及建筑物的地理坐標和室內地圖，其定位過程只和位置信息相關聯而不會和用戶信息關聯，不會主動泄露接受定位設備與用戶的信息，很好的保護了用戶的隱私。
[0036]圖I為本實用新型的室內外定位系統第一實施例的系統框圖；[0037]圖2為第二天線組接收的12個近場射頻參數示意圖；[0038]圖3為本實用新型的室內外定位系統第二實施例的系統框圖。
具體實施方式
[0039]
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的解釋說明。[0040]圖I為本實用新型的室內外定位系統第一實施例的系統框圖，如圖I所示，在本實施例中，本實用新型的室內外定位系統100包括便攜設備110、接收定位設備120和終端服務器130。[0041]便攜設備110設置于當前建筑物內固定或者移動的標識物(例如建筑物內的桌子、柜子、人等)上，用于發射射頻信號。在本實施例中，便攜設備110是有源的，發射的射頻信號為800KHZ I. 5MHz的射頻信號。[0042]接收定位設備120包括數據庫，數據庫中包括當前建筑物的室內地圖信息。接收定位設備120設置于建筑物外任意位置(在其與便攜設備110的最大通信距離內，例如室內可以達到15 30米，室外可達到50 70米)，用于接收便攜設備110發射的射頻信號，根據接收到的射頻信號計算便攜設備110位于當前建筑物的室內地圖上的坐標，并發送計算出的坐標。接收定位設備120能夠對數據庫中存儲的地圖信息進行修改、刪除、增加和更新。[0043]終端服務器130，用于接收接收定位設備120發送的坐標，調用當前建筑物的室內地圖、以及GPS或北斗衛星所測得的當前建筑物的室外地圖，以獲知室內地圖和室外地圖的縮放比例，再根據室內地圖和室外地圖的縮放比例之間的關系(比例關系)，將接收到的室內地圖上的坐標轉換為室外地圖上的坐標。[0044]在本實施例中，便攜設備110包括第一天線組，所述第一天線組包括一個用于發射電場信號的天線和一個用于發射磁場信號的天線。接收定位設備120還包括用于接收所述第一天線組發射的射頻信號的第二天線組，所述第二天線組包括兩個正交的磁場天線 (H-field antenna)和一個電場天線(Electric f ieldantenna),兩個磁場天線分別是水平極化和垂直極化，電場天線為徑向極化。[0045]接收定位設備120可以分析接收到的射頻信號的振幅和/或相位差，根據無線電波在自由空間傳播的距離隨振幅變化的關系和/或距離隨相位差變化的關系，計算其與便攜設備110之間的距離，進而得到便攜設備110位于當前建筑物的室內地圖上的坐標。當接收定位設備120部署完畢后，其與當前建筑物的位置關系是確定的，由于接收定位設備120 的第二天線組包括三根天線，接收定位設備120以當前建筑物為基準點，通過三點定位原理得到便攜設備110距離接收定位設備120的精確位置，再按照當前建筑物室內地圖的縮放比例，得到便攜設備110位于當前建筑物的室內地圖上的準確坐標。第二天線組中的每一根天線在近場范圍內有電場變量和磁場變量，每個電場變量和磁場變量又有振幅和相位的變化，當接收定位設備120通過分析射頻信號的振幅和相位差來最終確定便攜設備110位于當前建筑物的室內地圖上的準確坐標時，一共有12個近場射頻參數(如圖2所示)相互修正、調準，使得計算出的坐標精確度非常高。[0046]在本實施例中，便攜設備110在當前建筑物的室內地圖和室外地圖上的坐標為三維坐標。接收定位設備120還可以將其計算出的準確坐標換算成精度的經緯度信息以及絕對海拔信息。上述換算過程也可以在終端服務器130中進行，此時，終端服務器130將便攜設備110在當前建筑物的室內地圖和室外地圖上的坐標為三維坐標均換算為精度的經緯度信息以及絕對海拔信息。在其他實施例中，便攜設備110在當前建筑物的室內地圖和室外地圖上的坐標為包含三維變量、定位時間變量和絕對海拔高度變量的五維坐標。[0047]本實用新型的室內外定位系統100可以包括若干個便攜設備110，每個便攜設備 110發射具有固定頻率的射頻信號，且各個便攜設備110發射的射頻信號的固定頻率不相同，以便于接收定位設備120進行區分定位。本實用新型的室內外定位系統100可以包括若干個接收定位設備120，在部署多個接收定位設備120時可以優先考慮部署在建筑物每個面的中心位置和/或四個對角線處(對于四方的建筑物來說，以上僅為示例，不用于限制本實用新型)。由于可以部署多個接收定位設備120，因此，可以實現的定位的距離為最遠通信距離的疊加。[0048]圖3為本實用新型的室內外定位系統第二實施例的系統框圖，如圖3所示，在本實施例中，系統100還包括顯示裝置140，顯示裝置140與終端服務器130連接，用于顯示便攜設備110在當前建筑物的室外地圖上的坐標，或者顯示所述便攜設備110在當前建筑物的室內地圖上的坐標、在當前建筑物室內的運動軌跡以及在室外地圖上的坐標。現實裝置140 可以是任何具有顯示功能的終端，例如電腦、手機等。在本實施例中，其余情況與本實用新型的系統100第一實施例相同，在此不再贅述。[0049]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的權利要求范圍之內。
權利要求1.一種室內外定位系統，其特征在于，包括 設置于建筑物內固定或移動的標識物上，用于發射射頻信號的便攜設備(110); 設置于建筑物外，用于接收所述便攜設備(110)發射的射頻信號，根據所述射頻信號計算所述便攜設備(110)位于當前建筑物的室內地圖上的坐標的接收定位設備(120); 接收所述坐標，調用當前建筑物的室內地圖、以及GPS或北斗衛星所測得的當前建筑物的室外地圖，根據所述室內地圖和所述室外地圖的比例關系，將所述坐標轉換為室外地圖上的坐標的終端服務器(130)。
2.根據權利要求I所述的室內外定位系統，其特征在于，所述便攜設備(110)包括第一天線組，所述第一天線組包括一個用于發射電場信號的天線和一個用于發射磁場信號的天線。
3.根據權利要求I所述的室內外定位系統，其特征在于，所述接收定位設備(120)還包括用于接收所述第一天線組發射的射頻信號的第二天線組，所述第二天線組包括一個水平極化的天線、一個垂直極化的天線和一個徑向極化的天線。
4.根據權利要求3所述的室內外定位系統，其特征在于，所述第二天線組中水平和垂直極化的天線為磁場天線，徑向極化的天線為電場天線。
5.根據權利要求I所述的室內外定位系統，其特征在于，所述系統還包括與所述終端服務器(130)連接的顯示裝置(140)。
6.根據權利要求I所述的室內外定位系統，其特征在于，所述系統包括若干個所述便攜設備(110)。
7.根據權利要求I所述的室內外定位系統，其特征在于，所述系統包括若干個所述接收定位設備(120)。
專利摘要本實用新型公開了一種室內外定位系統，系統包括設置于建筑物內標識物上用于發射射頻信號的便攜設備，設置于建筑物外、用于接收并根據所述射頻信號計算所述便攜設備位于當前建筑物的室內地圖上的坐標的接收定位設備，以及接收所述坐標、調用當前建筑物的室內地圖以及GPS或北斗衛星所測得的當前建筑物的室外地圖根據地圖之間的比例關系將所述坐標轉換為室外地圖上的坐標的終端服務器。所述系統將射頻室內定位和GPS/北斗室外定位結合，實現了室內外的統一定位，定位高精度，能夠快速部署，且可適應各種惡劣環境。
文檔編號G01S19/48GK202815228SQ20122051751
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月10日 優先權日2012年10月10日
發明者朱麗萍, 張茂先, 許暉 申請人:航天數聯信息技術(深圳)有限公司