基于環(huán)境感知的定位終端設計的制作方法

本發(fā)明直接應用在室內(nèi)外定位與導航技術領域。

背景技術：

目前出現(xiàn)的主要幾種技術包括：WiFi，Zigbee，Bluetooth，RFID，UWB。應該說每種技術都有各自的應用范圍和優(yōu)缺點，沒有一種技術能適合所有的場景。很多情況下，在一個應用場合，需要不同的定位技術相互配合。比如在視距(LOS)非常好的環(huán)境中，利用UWB技術；而在非視距(NLOS)環(huán)境中，可以應用WiFi技術。目前的室內(nèi)定位系統(tǒng)都是各自開發(fā)的，不能組成融合的網(wǎng)絡，因為定位基站相互之間沒有統(tǒng)一定義的接口，在混合組網(wǎng)方面比較困難。而室內(nèi)定位終端都是基于某一種模式的，在其它模式下無法使用。比如，基于UWB模式的室內(nèi)定位終端，在WIFI環(huán)境下就無法使用。同樣，基于RFID模式的室內(nèi)定位終端，在藍牙模式下也無法使用。室外定位也是如此，或者基于GPS，或者基北斗。目前的室內(nèi)定位中端在室外不起作用，同樣室外定位中端在室內(nèi)也不能進行定位。所以，一個適合于多環(huán)境的室內(nèi)外一體的終端在客觀上是需要的。

上面所提到的幾種室內(nèi)定位終端都是單模，不能適合復雜室內(nèi)的環(huán)境。也不能兼顧室外定位和室內(nèi)定位兩種完全不同的場景。而本發(fā)明恰恰能彌補這些缺點和不足。利用本發(fā)明所描述的環(huán)境感知智能定位終端，能夠感知終端所處的環(huán)境。根據(jù)不同的環(huán)境應用某種或某幾種傳感器進行測量、判決、發(fā)射和接收。這樣，一方面可以節(jié)約定位終端的電能，另一方面可以提高定位精度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明設計了一種環(huán)境感知的智能定位終端，其特征在于：該定位終端通過自身所配置的傳感器或所接收的指令能夠感知所處的環(huán)境特性，這些特性包括噪音的大小、溫度的高低、室內(nèi)還是室外、人群的稀疏等等；其特征還在于，該終端根據(jù)所處的環(huán)境，能夠決策出哪些器件處于工作狀態(tài)、哪些器件處于非工作狀態(tài)；其特征還在于，該終端根據(jù)所處的環(huán)境，變換上行信號的發(fā)射頻率、發(fā)射間隔、發(fā)射功率、發(fā)射數(shù)據(jù)包的大小等等；其特征還在于，該終端能夠最大可能的節(jié)能和提高定位精度等等。

本發(fā)明的內(nèi)容包括以下三個部分：

一、環(huán)境感知智能定位終端結構

該結構包括傳感器測量模塊，該模塊包括溫濕度傳感器、測距傳感器、氣壓傳感器、 測量姿態(tài)類傳感器、測量電磁波類傳感器、地磁類傳感器、測速傳感器、測向傳感器、測高傳感器、定時類傳感器、攝像機等等。這些傳感器用來測量所處環(huán)境的參數(shù)。

該結構包括環(huán)境判別模塊，根據(jù)傳感器測量模塊提供的測量參數(shù)，該終端判別所處的環(huán)境。

該結構包括決策模塊，該模塊根據(jù)環(huán)境判別模塊的輸出，來決定繼續(xù)使用哪些傳感器來做測量，決定采用最恰當?shù)亩ㄎ患夹g，或者室內(nèi)定位技術、或者室外定位技術，決定哪些參數(shù)應該調(diào)整，等等。

該結構包括定位模式選擇模塊，該模塊確定是選擇室內(nèi)定位模式還是選擇室外定位模式。

該結構包括定位模式切換模塊，該模塊負責不同環(huán)境定位算法的無縫切換。

該結構包括參數(shù)調(diào)整配置模塊，該模塊根據(jù)決策模塊來調(diào)整相關的參數(shù)，包括發(fā)射間隔、發(fā)射頻率、發(fā)送包的數(shù)據(jù)量、發(fā)射功率等等。

該結構包括傳輸模塊：傳輸模式包括，WIFI/2G/GPRS/3G/4G/5G/NG，低頻，比如433Mhz，315MHz，等等。

該結構包括告警模塊，包括緊急告警、靠近危險區(qū)告警、高空墜落告警、砸倒告警、落水告警。

該結構包括顯示模塊：顯示形式包括聲音、燈光、震動。

該結構包括電源及外設接口模塊；包括USB接口、網(wǎng)口、各類插卡接口等。

二、環(huán)境感知智能定位終端環(huán)境判別模塊

該模塊可以判斷該終端目前所處于的環(huán)境是屬于室內(nèi)環(huán)境、室外環(huán)境

該模塊還可以判斷該終端當前所屬室內(nèi)環(huán)境的具體種類，包括隧道環(huán)境、地鐵環(huán)境、地下停車場環(huán)境、辦公樓室內(nèi)環(huán)境等等。

該模塊還可以判斷該終端當前所屬室內(nèi)環(huán)境的具體種類，包括密集城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村、水面環(huán)境等等。

三、環(huán)境感知智能定位終端決策模塊

該決策模塊根據(jù)環(huán)境感知模塊所確定的實際環(huán)境，決策出使用何種定位方式、決策出采用何種導頻信號發(fā)送和接收方式，等等。

如果該決策模塊根據(jù)環(huán)境感知模塊所確定的與實際環(huán)境相匹配的定位模式為室內(nèi)定位模式，則關閉掉與該模式無關的傳感器，比如和GPS、北斗等相關單元；只保留和室內(nèi)定位相關的單元，比如WIFI、藍牙、ZigBee等等。否則，只開啟室外定位模式，如GPS和北斗 等等。

該決策模塊決定采用何種導頻信號發(fā)送和接收方式，包括發(fā)送及接收的載波頻率、發(fā)送或接受的周期、發(fā)送及接收的功率、發(fā)送及接收的包的數(shù)量，等等。

該決策模塊決定采用何種信號傳輸方式，如在室外要選擇2G、3G、4G等方式。如在室內(nèi)則選擇WIFI、433、315等方式。

四、環(huán)境感知智能定位終端參數(shù)調(diào)整配置模塊

該模塊根據(jù)決策模塊的輸出來配置傳感器相關參數(shù)，來配置發(fā)射端相關參數(shù)和接收端相關參數(shù)。

該模塊所配置的傳感器參數(shù)包括測量周期、測量窗口尺寸等。

該模塊所配置的發(fā)射機參數(shù)包括發(fā)射頻率、發(fā)射周期、發(fā)射功率、發(fā)送數(shù)據(jù)包的大小等等。

該模塊所配置的接收機參數(shù)包括接收頻率、周期和接收窗口尺寸等等。

五、環(huán)境感知智能定位終端定位模式選擇模塊

如果選定的是室內(nèi)定位模式，就在UWB/WIFI/RFID/Zigbee/Bluetooth中選擇一種或幾種的組合進行定位。

如果選定的是室外定位模式，就在GPS，Beidou，GPS+Beidou中選擇一種或幾種的組合進行定位。

六、環(huán)境感知智能定位終端定位模式無縫切換模塊

該模塊根據(jù)環(huán)境的變化和決策模塊的輸出，選擇不同的定位模式。

選擇模式的標準是根據(jù)某類特征信號的變化是否達到所設計的門限值來進行。

門限值的設置要留一定的余量，而且這個模式切換是無縫的。

附圖說明

圖1是環(huán)境感知智能定位終端功能結構圖

圖2是環(huán)境感知智能定位終端環(huán)境判別模塊工作原理圖

圖3是環(huán)境感知智能定位終端決策模塊工作原理圖

圖4是環(huán)境感知智能定位終端參數(shù)調(diào)整配置模塊工作原理圖

圖5是環(huán)境感知智能定位終端定位模式選擇模塊工作原理圖

圖6是環(huán)境感知智能定位終端定位模式無縫切換模塊圖

具體實施方式

實施例1：UWB+WIFI模式

實施例2：WIFI模式

實施例3：WIFI+Bluetooth模式

實施例4：WIFI+Zigbee模式

實施例5：WIFI+RFID模式

實施例6：WIFI+RFID+UWB模式

實施例7：WIFI+RFID+UWB模式

實施例8：WIFI+RFID+UWB+Bluetooth模式

實施例9：北斗模式

實施例10：GPS模式

實施例11：北斗+GPS模式