[发明专利]无线跟踪定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及定位技术，尤其涉及室内无线跟踪定位技术。

背景技术

室内跟踪定位技术有极广的应用领域，在金融、监狱、矿山、医院、物流等领域都有重要应用。目前的室内定位技术主要有UWB技术、CSS技术、射频识别技术、Wi-Fi技术和ZigBee技术等。UWB技术即超宽带技术，具有良好的抗干扰性及抗多径能力强，定位精度高，可达0.1米的精确度，但UWB技术实现电路复杂，成本较高。CSS技术为线性调频扩频技术，其定位精度在1米以内，成本较UWB技术低。射频识别技术进行定位，实现成本较低，但其通信距离较短，一般几十米以内。Wi-Fi技术进行定位，设备易安装，成本低，但其信号容易受到干扰，覆盖半径仅在90米以内，定位精度也较差，在20米左右。ZigBee技术是一种新兴的短距离、低速度无线网络技术，它以网络内传感器之间相互协调通信以实现定位，其功耗较低，单个传感器成本低，但其定位依靠网络定位，需大规模的网络节点，总体成本高。

发明内容

针对现有室内定位技术的不足，本发明提出一种高可靠低成本的无线跟踪定位方法。该方法融合地磁传感技术、运动传感技术和无线定位技术于一体，可实现对室内人员或物品的实时准确定位。

本发明依靠简单的无线网络、无线跟踪定位器和跟踪定位软件实现。无线网络覆盖被跟踪人员或物品的活动范围，由探测器和汇集终端组成。无线跟踪定位器的主体电路由集成无线收发模块的主控制器、三轴电子罗盘组成。跟踪定位软件是一可视化的人机交互软件，其完成被跟踪人员或物品的位置计算，并显示在跟踪区域的地图上。

无线网络是由探测器以自组网形式组成的网状网，整个网络的数据由汇集终端汇总，并上传给上位机的跟踪定位软件系统。探测器实现无线网络与无线跟踪定位器的通信，并将探测到的无线跟踪定位器的场强信号上传。最后，上位机的跟踪定位软件根据无线跟踪定位器的场强信息和路径信息，计算出被跟踪人员或物品的位置区域。

无线跟踪定位器中三轴磁阻传感器和三轴加速度传感器组成三轴电子罗盘，可实时检测被跟踪人员或物品的运动方向和速度，此两者组成被跟踪人员或物品的路径信息，无线跟踪定位器将其路径信息上传给探测器。

跟踪定位软件数据库中存储有被跟踪人员或物品活动范围的地理信息，根据收集到的无线跟踪定位器的路径信息计算出被跟踪人员或物品的位置区域A，然后根据探测器上传的无线跟踪定位器的场强信息计算被跟踪人员或物品的位置区域B。A区域是根据无线跟踪定位器的运行轨迹计算得出，在无误差累计的情况下，其定位精度较高，可达1米。但根据运行轨迹计算位置信息的方法存在误差累计的问题，当运行航向误差多次累计后，定位误差将会逐步加大。B区域是根据相邻探测器收到的无线跟踪定位器的场强信息计算得到的位置信息，其定位精度跟探测器铺设密度有关，在探测器稀疏铺设的情况下（如果探测器相距50米），定位精度在10~15米。根据场强信息计算得到的定位精度虽然较差，但其不存在误差累计的问题，可用该定位信息对无线跟踪定位器的运行轨迹误差进行纠正。在跟踪定位软件的地理信息中，设置原点坐标和一些关键位置点坐标，这些坐标在地理信息中是已知参数，从无线跟踪定位器的运行轨迹可得出其是否经过这些关键位置点，当经过这些关键位置点时，对无线跟踪定位器进行坐标校准，消除定位误差。

本发明的定位方法，采用关键位置点将被跟踪人员或物品的活动区域分割成若干个小范围活动区域。在小范围活动区域中，根据无线跟踪定位器的路径信息计算得到的位置区域的误差将会被控制在较小的范围，再以无线定位方式对该误差进行适当纠正，可得到较好的定位效果。

上位机跟踪定位软件对无线跟踪定位器的位置计算流程如下：

步骤一、无线跟踪定位器原点坐标校准。

步骤二、判断无线跟踪定位器是否经过关键位置点坐标，是进入步骤三；否则进入步骤四。

步骤三、对无线跟踪定位器进行关键位置点的坐标校准后到步骤四。

步骤四、根据无线跟踪定位器的路径信息计算其位置区域A。

跟踪定位软件根据无线跟踪定位器的路径信息（运行方向和速度）实时计算其相对于原点坐标位置A。位置A的定位误差来自于两个方面，一是原点坐标校准误差，在校准时出现实际原点坐标和软件原点坐标的偏差，将会被积累到对位置A的定位误差；二是三轴磁阻传感器的精度误差会造成运行航向误差，在计算无线跟踪定位器的运动轨迹时，该误差会逐步累计，运行时间越久，该误差越大。

步骤五、根据无线网络中探测器上报的无线跟踪定位器的场强信息计算其位置区域B。