[发明专利]一种无线传感器网络精确定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种无线传感器网络精确定位系统及方法。

背景技术

近年来，精确定位的需求日益增大，虽然GPS能够获得很好的定位精度，但是在室内环境下，GPS信号衰减较大，无法进行精确定位。另外，GPS在室外也很容易受到天气等外界因素影响，因而在GPS无法定位的场合需要利用其它技术方案代替GPS，例如室内精确定位。室内定位市场需求较大，典型应用例如煤矿井下精确定位、监狱人员定位、特定大楼人员资产定位等。

以煤矿井下人员定位系统为例，其应能够及时、准确的将井下各个区域人员的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。特别地，当事故发生时，救援人员也可以根据井下人员及设备定位系统所提供的数据和图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。因此，国家非常重视矿井人员定位系统的建设。6年前，煤科总院常州自动化研究院就采用433M射频的RFID的人员定位监测系统，其后，又有不同形式的定位系统问世，2007年，国家安全行业标准AQ6210-2007《煤矿井下作业人员位置监测与管理系统通用技术条件》和AQ1048-2007《煤矿井下作业人员管理系统使用和管理规范》发布，作为研发、生产和现场使用管理的指导文件。煤矿装备定位系统也有一些年了，各地区要求不一样，如山西省煤炭局三年前就要求所有煤矿必须装备。国务院国发〔2010〕23号《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》要求“强制推行先进适用的技术装备。煤矿、非煤矿山要制定和实施生产技术装备标准，安装监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备，并于3年之内完成”。同年8月，国家安监局安监总煤装〔2010〕146号文要求“中央企业和国有重点煤矿企业的所有煤矿要完成井下人员定位系统的建设完善工作；2011年底前，其他所有煤矿要完成井下人员定位系统的建设完善工作。”目前，中央企业和国有重点煤矿企业的人员定位系统已经完成安装，但全国地方煤矿还有1万余处，估计至少一半以上还没有定位装备。

目前，国内实现室内定位的技术方案主要有：

1、射频卡(RFID)考勤系统：

这种方案一般是在入口安装一个RFID读卡器，利用对RFID射频卡读取的方式对人员登记，而它并不能实时的准确的报告人员的具体位置，能够定位到楼层级别或者房间级别，实质上是一种考勤系统，很难做到精确定位。

2、采用2.4G RFID技术的人员定位系统

采用这种方案的生产厂家比较多，它的识别距离最高能达到10-40米，识别速度较快，最突出的优点是低功耗，无线标签在不更换电池的情况下可连续正常工作6各月以上。定位精度与接收器的密度成正比，为了实现较高的定位精度，就需要较高的系统总体成本，因此可扩展性差。

3、采用Zigbee无线网络技术

这种方案的无线识别距离为50～100m，识别速度快，能够双向通信，但识别卡的功耗比RFID大得多，不利于特殊场合下的使用。

发明内容

本发明实施例的目的是针对上述背景技术中存在的问题，提出一种无线传感器网络精确定位系统和方法，以解决现有技术中室内定位精度低，或者若要达到较高的定位精度就需要较高的成本从而扩展性较低的问题。

为了实现前述发明目的，本发明实施例提供了一种无线传感器网络精确定位系统，所述系统是通过以下的技术方案实现的：

一种无线传感器网络精确定位系统，所述系统包括：

一个或多个被定位目标，所述定位目标包含一识别卡，用于与一个或多个的设置于无线读卡基站内无线读卡器进行信息的交互，采用双边双向测距算法SDS-TWR测量各自相对于各无线读卡器的相对距离；

服务器，用于根据上述相对距离，采用半定规划算法计算确定各识别卡的坐标位置。

进一步优选地，所述识别卡具体包括：

电源管理部分，用来进行充电管理和/或电源安全管理；

射频控制部分，包括输出匹配电路、功率监测、运放比较电路、接收电路，用来向无线读卡器发送测距数据包和接收来自读卡器的数据包以测定与无线读卡器的距离；

处理器单元，用来配合射频控制部分进行测距、发送/接收无线数据。

进一步优选地，所述接收电路包括天线开关、滤波器，所述天线开关用来控制双天线。