[发明专利]基于RSSI和AOA的单基站三维定位系统及定位方法

说明书

技术领域

本发明属于无线网络技术领域，具体涉及一种基于RSSI和AOA的单基站三维定位系统及定位方法。

背景技术

随着科技的进步，摩天大楼越来越多，对于室内定位的需求越来越大。全球定位系统（GPS）得到广泛运用，但由于建筑物的屏蔽效应，GPS无法运用于室内定位。

申请号为200910063608.8，公开日期为2010年1月27日，公开号为CN101635880A的发明专利申请公开了一种基于无线传感网络的三维精确定位方法，该方法利用无线传感网络技术检测信号强度来计算基站与标签之间的距离，利用圆形定位算法获得房间内的三维坐标。该定位方法的缺点是：圆形定位算法获取三维坐标需要至少4个基站与标签之间的距离值；而无线传感网络穿透性差，检测信号强度获取距离的方法对于房间之间和楼层间的定位都是失效的，要得到大楼的三维定位，需要在每个房间设置至少4个基站，假如：一栋楼18层，每层2个房间，就需要144个基站，这样就会造成安装、设置以及维护的不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于RSSI和AOA的单基站三维定位系统及定位方法，包括设置在待定位的人员或设备上的电子标签，还包括能够被设置在基站定位位置的无线基站，电子标签同无线基站能够进行无线通信，无线基站同无线网关相无线连接，无线网关同服务器相连接，服务器同PDA或者PC相连接，并结合其方法可有效避免无线传感网络穿透性差、安装、设置以及维护的不方便的缺陷，同时有效降低基站的设置数量。

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种基于RSSI和AOA的单基站三维定位系统及定位方法，具体如下：

一种基于RSSI和AOA的单基站三维定位系统，包括设置在待定位的人员或设备上的电子标签1，还包括能够被设置在基站定位位置的无线基站2，电子标签1同无线基站2能够进行无线通信，无线基站2同无线网关3相无线连接，无线网关3同服务器4相连接，服务器4同PDA或者PC5相连接；

所述的电子标签1内设置有RSSI信号源和AOA信号源；

所述的服务器4设置有GIS系统401和Ubisense超宽带定位系统402；

所述的GIS系统401包括server-based ArcGIS组件。

所述的服务器4同PDA或者PC5相连接的方式为通过支持2G或3G带宽的网络连接。

所述的无线基站2内含支持AOA信号源检测和支持2.4GHZ 的IEEE802.15.4协议以及ZigBee协议的CC2430主芯片205；所述的CC2430主芯片205同AOA信号检测模块201、第一时钟模块202、第一电源模块203以及第一JTAG接口204相连接；所述的无线网关3为低功耗无线网关，该无线网关3内含MSP430主芯片301，所述的MSP430主芯片301同CC2430主芯片205、第二时钟模块302、第二电源模块303、第一JTAG接口304以及以太网接口305相连接。

所述的基于RSSI和AOA的单基站三维定位系统的方法，步骤如下：

步骤1：对需要定位的每个区域的几何中心设置上一个无线基站2，所述的几何中心即为所述的基站定位位置；

步骤2：服务器4的 GIS系统401操纵其server-based ArcGIS组件根据每个区域的楼层位置导出对应的各个区域的楼层平面图，同时各无线基站2将各自对应的无线基站2的ID发送到GIS系统401中，GIS系统401将接收到的无线基站2的ID映射到无线基站2的ID各自所对应的楼层平面图所述的区域中；

步骤3：设置所有的无线基站2进入休眠状态，而当设置有电子标签1的待定位的人员或设备进入了无线基站2的通信范围时，电子标签1发送激活信号使得其进入其通信范围的无线基站2激活为工作状态，然后无线基站2从对应的电子标签1中获取对应的RSSI信号源和AOA信号源，无线基站2将获取到的RSSI信号源和AOA信号源通过无线网关3转发给服务器4，这样服务器4内的Ubisense超宽带定位系统402将RSSI信号源和AOA信号源转换成包括对应的距离值、方位角以及仰角参数的球坐标参数，然后再将这个球坐标参数转化成实时三维坐标值；

步骤4：服务器4的 GIS系统401操纵其server-based ArcGIS组件将实时三维坐标导入楼层平面图中，然后服务器4将带有实时三维坐标的楼层平面图封装为通信数据转发到需要该通信数据的PDA或者PC5内。

由这些技术特征，本发明有其非常独特的如下优点：