[發(fā)明專利]一種無源室內(nèi)定位節(jié)點裝置及相應(yīng)的室內(nèi)定位系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN109900268A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃曉霞;毛成華;肖鐘凱;談宇光;申妍燕
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 深圳市科進知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發(fā)明公開了一種無源室內(nèi)定位節(jié)點裝置以及相應(yīng)的室內(nèi)定位系統(tǒng)。本發(fā)明中的無源室內(nèi)定位節(jié)點裝置通過天線陣列收集室內(nèi)環(huán)境中的電磁波信號并輸入給能量收集電路，能量收集電路將該電磁波信號轉(zhuǎn)換成低壓電能存儲在本地能量存儲器中供超低功耗微處理和天線控制器使用，超低功耗微處理通過控制天線控制器的開通和斷開，將本地預(yù)存的數(shù)據(jù)通過天線控制器控制天線陣列發(fā)射出去，并且采用環(huán)境電磁波反向散射通信技術(shù)，能夠極大降低發(fā)射編碼信號時的功耗。本發(fā)明實施例實現(xiàn)了無源室內(nèi)定位節(jié)點裝置，既能通過收集環(huán)境中的電磁波信號并轉(zhuǎn)換成自身所需電能，又能極大降低定室內(nèi)位節(jié)點在發(fā)射信號時的能量消耗。從而極大地提升室內(nèi)定位節(jié)點布置的方便性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，尤其涉及一種無源室內(nèi)定位節(jié)點裝置及相應(yīng)的室內(nèi)定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報、健康護理、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、城市交通、大型車間和倉庫管理，以及機場、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測等領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對整個國家的社會與經(jīng)濟，甚至人類未來的生活方式都將產(chǎn)生重大意義。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具有產(chǎn)業(yè)鏈長、涉及多個產(chǎn)業(yè)群的特點，其應(yīng)用范圍幾乎覆蓋了各行各業(yè)。

隨著基于用戶位置信息的相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，位置服務(wù)已經(jīng)成為人們?nèi)粘９ぷ鳌⑸钏仨毜囊豁椈痉?wù)需求，尤其在大型復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中，如博物館、機場、超市、醫(yī)院、地下礦井等區(qū)域，人們對位置服務(wù)有迫切需求。在移動互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展和位置服務(wù)應(yīng)用需求的推動下，當(dāng)前室內(nèi)定位技術(shù)處于較快的發(fā)展階段，研究者們提出了眾多室內(nèi)定位技術(shù)的理論與方法。定位技術(shù)可以分為室外定位技術(shù)和室內(nèi)定位技術(shù)兩種，在室外環(huán)境下，全球定位系統(tǒng)、北斗定位系統(tǒng)等全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)為用戶提供米級的位置服務(wù)，基本解決了在室外空間中進行準(zhǔn)確定位的問題，并在日常生活中得到廣泛的應(yīng)用。然而，在占人類日常生活時間80％的室內(nèi)環(huán)境中，受到建筑物的遮擋和多徑效應(yīng)的影響，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的定位精度急劇降低，無法滿足室內(nèi)位置服務(wù)需要，但室內(nèi)定位在一些特定場合的迫切需求已經(jīng)日趨顯著，室內(nèi)定位技術(shù)得到了快速的發(fā)展。目前，國內(nèi)外研究者們提出了藍牙、紅外線、RFID、WLAN、超寬帶、超聲波等室內(nèi)定位技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)，但是不同的室內(nèi)定位技術(shù)根據(jù)其定位性能有一定的應(yīng)用局限，還沒有一種普適化技術(shù)能滿足當(dāng)前所有的室內(nèi)定位服務(wù)需求。

在藍牙、紅外線、RF I D、WLAN、超寬帶、超聲波等室內(nèi)定位技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)中，其發(fā)射節(jié)點裝置都需要采用電池或者外界電源供電。若采用外界電源，涉及到復(fù)雜的電源線布置；若是采用電池供電，需要及時更換室內(nèi)定位節(jié)點的電池。極大的限制了室內(nèi)定位節(jié)點的布置數(shù)量和安裝維護的方便性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例公開了一種無源室內(nèi)定位節(jié)點裝置及相應(yīng)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，實現(xiàn)了無源室內(nèi)定位節(jié)點裝置，既能通過收集環(huán)境中的電磁波信號并轉(zhuǎn)換成自身所需電能，又能極大降低定室內(nèi)位節(jié)點在發(fā)射信號時的能量消耗。從而極大地提升室內(nèi)定位節(jié)點布置的方便性。

本發(fā)明實施例第一方面公開一種無源室內(nèi)定位節(jié)點裝置，包括：

天線陣列，與所述天線陣列相連接的能量收集電路和天線控制器，以及分別與所述能量收集電路和所述天線控制器相連接的超低功耗微處理器；其中，

所述天線陣列接收室內(nèi)環(huán)境中的電磁波信號并輸入給能量收集電路；能量收集電路將所述電磁波信號所攜帶的電磁波能量轉(zhuǎn)換為電源，為所述超低功耗微處理器和所述天線控制器提供電能；所述超低功耗微處理器通過控制所述天線控制器的開通和斷開，將本地預(yù)存的數(shù)據(jù)通過所述天線控制器控制所述天線陣列發(fā)射出去。

進一步的，所述天線陣列采用環(huán)境電磁波反向散射技術(shù)將所述預(yù)存的數(shù)據(jù)發(fā)射出去。

進一步的，所述天線陣列為高介電常數(shù)的材料制成的專用天線.

進一步的，所述天線陣列采用陣列方式排布。

進一步的，所述能量收集電路包括天線匹配電路和升壓能量管理電路；其中，