[发明专利]一种空间定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间定位技术，尤其涉及一种空间定位系统及方法。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的发展以及智能终端的逐渐普及，基于位置服 务(LocationBasedService，LBS)的应用已经在许多领域为生产和生活提供了便 捷体验，成为了社会生活的重要组成部分。在无遮挡的开放环境中，利用GPS 卫星信号和通信基站信号实现定位，已经成为业界常用方式。然而，采用GPS 卫星信号和通信基站信号定位的稳定性差，其容易受到信号遮挡与信号覆盖等 因素的影响，同时GPS卫星信号和通信基站信号定位的误差往往达到几米， 甚至数十米，无法满足精准定位的需求。

随着普适计算和分布式通信技术的深入研究，室内无线通信与网络技术得 到快速发展，为基于无线局域网(WirelessLocalAreaNetworks，WLAN)、蓝 牙及无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)的空间定位技术提供 了可能性。然而，基于WLAN、WSN等网络的室内空间定位技术也存在网络 建设投入成本较高、网络部署时间较长，无法满足高精度定位需求等弊端。因 此，如何快速、准确、便捷、经济地实现空间定位，是基于位置服务在室内空 间大规模应用过程中亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间定位系统及方法，解决现有的空间定位技术 方案中存在的实现成本高、精度低等问题，以及克服现有定位技术对场地要求、 距离限制等的局限。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种空间定位系统，包括至少三个 信标和至少一个定位终端；信标分布设置在待定位空间中，用于产生低频电磁 场；每个定位终端接收多个信标产生的低频电磁场，并根据接收到的至少三个 信标产生的低频电磁场数据，计算定位终端的空间位置。

优选的，多个信标之间采用无线方式或有线方式进行通信，形成自组网网 络。

优选的，多个信标以预设时序轮流产生具有相同频率的、强度已知的低频 电磁场；或多个信标同时产生具有不同频率的、强度已知的低频电磁场。

优选的，定位终端通过无线方式建立与所述自组网网络的连接；定位终端 在接收低频电磁场的同时，从所述自组网网络中获取当前发射低频电磁场的信 标的标识。

优选的，在空间定位系统初始化时，所有信标在所述自组网网络的临时主 机的协调下，依次测量自身与其他信标之间的距离。

优选的，每个信标包括发射线圈、线圈驱动电路、信号处理电路、微控制 器和电源模块，其中线圈驱动电路和信号处理电路均与发射线圈相接，线圈驱 动电路、信号处理电路和电源模块均与微控制器相连；每个定位终端包括接收 线圈、信号处理电路、微控制器、电源模块和无线通信电路；接收线圈与信号 处理电路相连；信号处理电路、电源模块和无线通信电路均与微控制器相连。

优选的，每个信标还包括无线通信电路，无线通信电路与微控制器相连。

优选的，信标中的发射线圈为三个正交方式固定的线圈；定位终端中的接 收线圈为三个正交方式固定的线圈。

优选的，在定位终端中的接收线圈和/或信标中的发射线圈中心设置有一 个铁氧体磁芯。

优选的，每个信标中的三个线圈采用相同频率分时发射低频电磁波。

优选的，每个信标中的三个线圈同时发射不同频率的低频电磁波。

优选的，所述定位终端还包括运动传感器。

相应的，本发明还提供一种空间定位方法，包括：在待定位空间中，预先 设置多个信标，用于产生低频电磁场；定位终端接收所述多个信标产生的低频 电磁场，并根据接收到的多个信标产生的低频电磁场数据，确定定位终端所在 的空间位置。

优选的，多个信标之间采用无线方式或有线方式进行通信，形成自组网网 络；每个信标在发射低频电磁场的同时，将该信标ID发布到所述自组网网络 中。

优选的，自组网网络形成后，所有信标在所述自组网网络的临时主机的协 调下，依次测量自身与其他信标之间的距离，建立空间坐标系，同时确定每个 信标在所述空间坐标系中的坐标。

优选的，定位终端通过无线方式建立与所述自组网网络的连接；定位终端 在接收低频电磁场的同时，从所述自组网网络中获取当前发射低频电磁场的信 标的标识。