[發明專利]一種空間定位系統及方法

在審

• 申請號: 201610141913.4
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105785316A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 李小虎;張超
• 申請（專利權）人: 成都理想境界科技有限公司
• 主分類號: G01S5/10
• 分類號: G01S5/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及空間定位技術，尤其涉及一種空間定位系統及方法。

背景技術

近年來，隨著無線通信技術的發展以及智能終端的逐漸普及，基于位置服務(LocationBasedService，LBS)的應用已經在許多領域為生產和生活提供了便捷體驗，成為了社會生活的重要組成部分。在無遮擋的開放環境中，利用GPS衛星信號和通信基站信號實現定位，已經成為業界常用方式。然而，采用GPS衛星信號和通信基站信號定位的穩定性差，其容易受到信號遮擋與信號覆蓋等因素的影響，同時GPS衛星信號和通信基站信號定位的誤差往往達到幾米，甚至數十米，無法滿足精準定位的需求。

隨著普適計算和分布式通信技術的深入研究，室內無線通信與網絡技術得到快速發展，為基于無線局域網(WirelessLocalAreaNetworks，WLAN)、藍牙及無線傳感器網絡(WirelessSensorNetwork，WSN)的空間定位技術提供了可能性。然而，基于WLAN、WSN等網絡的室內空間定位技術也存在網絡建設投入成本較高、網絡部署時間較長，無法滿足高精度定位需求等弊端。因此，如何快速、準確、便捷、經濟地實現空間定位，是基于位置服務在室內空間大規模應用過程中亟待解決的問題之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種空間定位系統及方法，解決現有的空間定位技術方案中存在的實現成本高、精度低等問題，以及克服現有定位技術對場地要求、距離限制等的局限。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種空間定位系統，該系統包括總控制器、至少三個電磁傳感器節點和至少一個定位器；定位器用于產生低頻電磁場；電磁傳感器節點用于接收定位器產生的低頻電磁場，并將接收數據傳遞到總控制器；總控制器用于控制定位器產生低頻電磁場的時間和強度，以及用于根據至少三個電磁傳感器節點傳回的數據計算每個定位器所在的空間位置。

優選的，總控制器采用時序或廣播的方式控制所述定位器產生低頻電磁場。

優選的，電磁傳感器節點中的接收線圈為三個正交方式固定的線圈；定位器中的發射線圈為三個正交方式固定的線圈。

優選的，在電磁傳感器節點中的接收線圈和/或定位器中的發射線圈中心設置有一個鐵氧體磁芯。

優選的，每個定位器中的三個線圈采用相同頻率分時發射低頻電磁場；或每個定位器中的三個線圈同時發射不同頻率的低頻電磁場。

優選的，所述鐵氧體磁芯為正方形或圓形。

優選的，所述電磁傳感器節點與總控制器之間采用有線或無線方式進行通信連接。

優選的，所述電磁傳感器節點包括：接收線圈、信號處理電路、微控制器、電源模塊和無線通信電路；接收線圈與信號處理電路相連；信號處理電路、電源模塊和無線通信電路均與微控制器相連。

優選的，所述定位器包括：發射線圈、線圈驅動電路、微控制器、電源模塊和無線通信電路；發射線圈與線圈驅動電路連接；線圈驅動電路、無線通信電路和電源模塊均與微控制器相連。

優選的，所述定位器還包括運動傳感器，運動傳感器將檢測的運動數據發送到總控制器，用于在定位器產生低頻電磁場的間隙，修正計算定位器的空間位置。

優選的，多個電磁傳感器節點按蜂窩狀分布設置。

優選的，總控制器內存儲有每一個電磁傳感器節點的位置信息。

相應的，本發明還提出一種空間定位方法，包括：在待定位空間中預先設置多個電磁傳感器節點；一個或多個定位器進入待定位空間后，在總控制器的控制下，產生低頻電磁場；所述電磁傳感器節點接收定位器產生的低頻電磁場，并將接收數據傳遞到總控制器；總控制器根據多個電磁傳感器節點傳回的數據，分別計算每一個定位器所在的空間位置。

優選的，總控制器采用時序的方式控制定位器依次產生強度已知的低頻電磁場，或總控制器采用廣播方式控制定位器產生強度已知的低頻電磁場。

優選的，所述多個電磁傳感器節在待定位空間中分布設置，組成結構已知的陣列；總控制器根據所述陣列建立空間坐標系，確定每一個電磁傳感器節點在所述空間坐標系中的坐標。

優選的，所述多個傳感器節點按蜂窩狀分布設置在待定位空間中。

優選的，總控制器從接收到的電磁傳感器節點傳回數據中，每次選擇3～5個數據計算1個定位器的空間位置。