[发明专利]用于位置确定的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种位置(方位)系统，更具体地，本发明涉及一种用于位置(方位)确定的系统和方法，其被配置为使标签位置的测量误差最小化。

背景技术

在根据ISO/IEC 24730-2国际标准的2.4GHz实时定位系统(RTLS)中，标签按照预定周期发送标签信号，并且标签信号到达多个阅读器的到达时差(TDOA)被计算以估算标签位置。为此，至少三个阅读器必须接收由标签发送的信号。

图1示出了由标签发送的标签信号。

参照图1，标签重复发送闪光信号、含有标签ID(标识)的DSSS(直接序列扩展频谱)或包含相同数据的子闪光信号。尽管在图1中未示出，但闪光信号或子闪光信号是标签ID或标签数据信息和PN(伪噪声)码进行异或(EXOR)并转换为DSSS的信号。

图2示出了用于生成PN码的PN码生成器。参照图2，PN码生成器使用PN扩展码Ox1CB来生成具有511个码片的PN码。

根据ISO/IEC 24730-2国际标准，标签必须在一个周期内即在最短5秒或更长的时段内发送具有±638ms(毫秒)间隔的闪光信号，或者在相同时段内以125ms±16ms的间隔发送最多八个子闪光信号。此时，显而易见的是，必须在各阅读器之间实现同步。

已经接收到标签信号的阅读器将标签信号发送到位置确定引擎，其中位置确定引擎使用到达时差(TDOA)来计算标签位置。

图3示出了使用TDOA估算距标签的距离的方法。参照图3，由一对阅读器读取的TDOA可以绘制与作为顶点的阅读器之间具有预定距离差的一对双曲线(dTOA₂₃，dTOA₁₂)。这些双曲线的交点(标签)被估算为标签位置。

由于大气温度、湿度变化和众多的通信障碍物，无线通信环境会发生无线电信号的衰减、反射、散射和折射等问题。这些问题会使必须被测量的标签发送信号延迟，或使信号本身衰减而不能测量到信号到达时间或增大其误差。

发明内容

因此，本发明指出一种用于确定位置的系统(在下文中被称为位置确定系统)，其被配置为：通过将多个阅读器以三个阅读器为一组进行分组，每个阅读器均接收由标签发送的信号，并且通过使用每组阅读器测量到的每个标签的位置值，来精确地测量标签位置。

本发明还指出一种用于确定位置的方法(在下文中被称为位置确定方法)，其被配置为：通过将多个阅读器以三个阅读器为一组进行分组，每个阅读器均接收由标签发送的信号，并且通过使用由每组阅读器测量到的每个标签的位置值，来精确地测量标签位置。

本发明的另外的优点、方案、和特征将在下面的描述中进行部分阐述，而在考察下面描述时部分对本领域的技术人员而言是显而易见的，或者可以从本发明的实施中获知。

在本发明的一个基本方案中，提供了一种位置确定系统，所述系统包括：阅读器阵列，其包括多个阅读器组，每组包括三个阅读器，每个阅读器均接收来自标签的标签信息信号，生成标签信息信号与从内部生成的PN(伪噪声)码之间的相关以及与相关的标准差，并且在相关和相关的标准差之间的比值大于预定临界值的情况下转送标签信息信号；以及位置确定引擎服务器，在被所述多个阅读器组转送的标签信息信号中，所述位置确定引擎服务器使用从形成每个阅读器组的三个阅读器接收到的标签信息信号的时差小于预定边界(marginal)时差的标签信息信号，来确定关于标签的最终位置值。

优选但非必要地，在基于形成一组的三个标签信息信号到达所述位置确定引擎服务器的到达时间计算的每个时差小于预定边界时差的情况下，所述位置确定引擎服务器使用相关的标签信息信号来生成每个阅读器组的位置值，获得由在所述多个阅读器组中任意选择的两个阅读器组生成的距标签的位置值的标准差和平均值，并且将被设置为标准差的误差进行比较以基于比较结果来确定最终位置值。

优选但非必要地，在位置值的标准差小于误差的情况下，所述位置确定系统将位置值的平均值设置为最终位置值，在位置值的标准差大于误差的情况下，所述位置确定系统增加一个新的阅读器组，通过包括由增加的阅读器组生成的位置值来重新获得距标签的位置值的平均值和标准差，并且将获得的位置值的标准差与误差进行比较，并且所述位置确定系统至少逐一获得包括由新的阅读器组生成的位置值的位置值的平均值和标准差，直到确定最终位置值，并且将获得的位置值的标准差与误差进行比较。

优选但非必要地，通过增加新的阅读器组以获得标签的最终位置值的一系列操作的计数限定为M，其中M是自然数。