專利名稱：一種移動定位信標裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及移動定位技術，尤其涉及綜合利用短距離無線通信技術和無線網絡通信技術提供定位信息的信標裝置。
背景技術：
作為無線通信系統的特色業務之一，定位服務作為移動增值業務的一個亮點受到業界的普遍關注。目前，北美、歐洲和亞太地區的主要移動運營商都已開通了移動定位業務。移動定位服務大致分為以下幾種類型。公共安全業務主要是為撥打緊急呼叫電話的用戶定位，以方便公共安全部門為其提供迅速、準確的救援服務。此類業務的主要代表是美國的移動911緊急呼叫服務。跟蹤業務提供對人員、車輛等可移動目標的跟蹤服務，允許用戶定期或按需要查詢目標的位置。具體的應用有兒童和老人監護、寵物追蹤、車輛防盜、物流及出租車隊調度
與管理等。基于位置的個性化信息服務為用戶提供與其當前所處位置相關的綜合信息服務，例如為旅游者提供當地的交通狀況、天氣預報、旅游指南等分類信息，幫助其查找附近的酒店、停車場、娛樂場所等。導航服務為用戶提供由當前位置到目的地的引導服務，例如針對旅行者的路線規劃服務和行程中的引導服務(提供轉向提示、到達通知等)。所有這些移動定位服務都是基于定位技術實現的，目前在移動定位服務中應用的定位技術主要有以下幾種基于網絡的源小區(COO)定位技術，即基于Cell ID的定位技術，它由網絡側獲取用戶當前所在的基站Cell信息以獲取用戶當前位置，其精度取決于移動基站的分布及覆蓋范圍的大小；基于到達時間(TOA)或到達時間差(TDOA)原理的三角測量技術，如CDMA網絡中使用的AFLT (Advanced Forward Link Trilateration)定位技術，在定位操作時，手機/終端同時監聽多個基站的導頻信息，利用碼片時延來確定到附近基站的距離，最后用三角定位法算出具體位置；基于星基無線導航系統的輔助GPS(A-GPS)技術。傳統GPS技術由于過于依賴終端性能，即將衛星掃描、捕獲、偽距信號接收及定位運算等工作集于終端一身，從而造成定位靈敏度低及終端耗電量大等方面缺陷。A-GPS將終端的位置計算工作簡化，由網絡側的定位服務器與終端相互配合完成定位工作，將衛星掃描及定位運算等最為繁重的工作從終端一側轉移到網絡一側的定位服務器完成。提高了終端的定位精度、靈敏度和冷啟動速度、降低終端耗電。具體地，A-GPS技術利用一個由多個高靈敏度GPS接收機組成的廣域GPS衛星參考網絡，負責全天候監測覆蓋區域上空所有GPS衛星的星歷數據、多普勒頻移等定位所需信息，動態刷新存儲于定位平臺中的GPS衛星數據庫(衛星數據與地理位置對應關系)。 終端只有在需要定位時才通過無線網絡向定位平臺通報大概位置(屬于哪個基站)，然后通過定位平臺獲得GPS衛星信息，從而大大縮短衛星捕獲時間，大幅度降低耗電。借助定位服務器強大的運算能力，可以采用復雜的定位算法以降低接收信號弱等不利因素的影響從而提高定位精度和靈敏度；GPSONE技術是美國高通公司為基于位置的移動服務開發的定位技術。它將無線輔助A-GPS和AFLT三角定位法兩種定位技術有機結合，在GPS衛星信號和無線網絡信號都無法單獨完成定位的形下，GPSONE系統會組合這兩種信息源，只要有一顆衛星和一個小區站點就可以完成定位，解決了傳統GPS無法解決的問題，實現較高精度、高可用性和快速定位，改善了室內定位效果。在這兩種定位技術均無法使用的環境中，GPSONE會自動切換到 Cell ID扇區定位方式，確保定位成功率。此外，近年還出現一些利用短距離無線技術和三角測量技術實現的定位方案 RTLS^ WiFi定位系統、ZigBee定位系統等，他們工作機理都是通過部署多臺定位基站，然后待定位的終端通過測量臨近基站的信號強度并通過定位算法模型計算出位置坐標，這些技術方案只能用于小范圍特別是室內區域的定位而且精度不高，適用場合有限。對于公共安全、定位跟蹤、導航等服務，基于CELL ID和基站無線測量的定位技術雖然成功率高但是精度遠遠不能滿足業務要求，因此這類服務大多采用基于GPS的定位技術，如A-GPS或GPSONE。不過在實際應用中GPS技術的可用性存在很大問題，比如在城市環境GPS信號會受到很多高樓的阻擋、定位終端周圍建筑對GPS信號的反射會引起測量誤差、 許多需要定位服務的位置無法收到GPS信號(如城市高架下的道路、地下停車場、車站碼頭等室內環境等等)。為解決上述問題，近年來一些新技術被引入定位服務領域，如常見的車輛導航系統就采用GPS接收器加上航位推算(Dead-Reckoning)設備共同完成導航功能， 常見的航位推算設備如陀螺儀、加速度儀、電子指南針以及車輪轉動信號等，它們能測量車輛在相對短的時間內的位置變化，而GPS接收器能夠在確定的誤差范圍內測量車輛的絕對位置。二者具有天然的互補性航位推算設備能夠平均掉GPS接收器短時間內的誤差，GPS 接收器能夠在長時間內對航位推算設備進行校準。用于航空航天領域的傳統航位推算設備精度高但是體積龐大且價格昂貴，并不適用于一般的民用車輛導航。隨著近十幾年來微機電系統(MEMS)工藝的進步，采用MEMS工藝的微陀螺儀、微加速儀器件的性能得到了迅速的提高，MEMS器件以其體積小、成本低、外圍電路簡單等優點為導航定位系統的設計提供了新的選擇。除了 GPS接收器和航位推算設備，車載導航儀還裝載有一個數字化的交通道路數據庫——數字地圖。利用數字地圖的信息和測量數據通過地圖匹配能夠很好地確定待導航車輛的位置。設計良好的導航儀能夠很好的整合來自GPS接收器和航位推算設備的測量數據，從而進一步做出很好的地圖匹配。為了很好整合這些測量數據以達到滿意的導航效果， 業界常常采用卡爾曼濾波器(Kalman filter)來平衡當前測量和歷史測量數據，以線性、無偏、最小方差為原則實現最優估計，盡可能減少系統噪聲從而提高定位精度和可用性。美國專利US20080091351提出一種利用MEMS器件構成的慣性系統調整汽車GPS 導航精度的方法和系統。系統中集成了由MEMS器件構成的慣性測量單元IMU、GPS接收機單元和Kalman濾波單元，在GPS接收機因為多經信號影響導致定位精度下降時，該專利提出的方法能夠利用IMU測量數據改善系統的導航精度。不過該專利提供的方法和系統適用于車載導航應用，并不滿足公共安全領域應用時的微型化、隱蔽性和低功耗要求。美國專利US20080143596提出一種利用MEMS器件測試手機三維移動速度進而為GPS定位計算提供輔助信息，這樣在GPS信號不夠理想無法捕獲足夠GPS衛星信號時仍然可以實現手機定位。但是該專利并未涉及具體的基于位置信息的定位服務以及滿足定位服務需求所涉及的技術解決方案。綜上所述，移動定位技術經過近年來的不斷發展取得顯著進步，但是要滿足優質移動定位服務的要求，尤其是對于一些諸如人員定位跟蹤、敏感或危險物品的定位追蹤等公共安全領域的應用，目前市場提供所技術和產品尚有以下不足現有的定位產品尺寸較大且沒有考慮隱蔽性設計，難以滿足上述應用的小型化、 微型化和隱蔽性需求現有的定位產品在低功耗設計上沒有進行特別設計，難以滿足上述應用中采用電池供電時的低功耗需求；現有的定位產品和服務局限于獲取定位信息、通報定位信息或結合地理信息系統 (GIS)和電子地圖提供簡單的歷史軌跡記錄功能，缺少跟蹤預警、利用后臺系統對大量定位終端的統一管理、利用后臺系統的歷史冗余信息提高定位精度和成功率等增值服務功能。因此，市場需要一種能夠提供可靠的定位信息并且要滿足低功耗、小型化和隱蔽性的需求。

發明內容
本發明提出一種移動定位信標裝置，包括1)無線傳感單元，采用短距離無線通信技術，負責自動探測配置有同類無線傳感單元的移動裝置并向主控單元發送探測結果；2)通信單元，負責接入通信網絡，根據主控單元的控制指令發送無線傳感裝置探測結果和接收來自網絡側的控制指令；3)主控單元，完成各單元的初始化、參數配置、工作狀態監測控制，處理無線傳感單元上報的探測結果，通過無線通信單元和網絡側交互消息完成探測結果上報以及控制指令接收和響應。所述無線傳感單元采用RFID技術，配置成RFID讀取器工作模式，或者采用ZigBee 技術，配置成全功能設備FFD工作模式。所述無線傳感單元根據工作頻率、網絡ID和數據加密方式等無線參數自動探測配置有同類無線傳感單元的移動裝置。一旦探測到該類移動裝置時自動讀取其識別號 ID-1，然后將探測結果向網絡側上報，上報內容包括探測時間、探測到的目標識別號ID-1、 目標的信號強度和LIU自身的識別號ID-2。所述通信網絡指能夠提供廣域覆蓋的移動通信網絡、有線寬帶網絡、無線寬帶網絡或者它們的組合，所述移動通信網絡包括GSM網絡、GPRS網絡、EDGE網絡、⑶MA20001x網絡、⑶MA2000EVD0網絡、TODMA網絡、TD-SCDMA網絡以及基于上述移動網絡的演進網絡。本發明進一步提出了兩種LIU的硬件實現方案，第一種方案基于美國高通公司的 CDMA終端芯片組實現LIU的主控單元和通信單元功能由，基于美國TI公司的ZigBee芯片實現無線傳感單元功能；另一種方案基于Samsung公司出品的ARM7微處理器S3C4510B實現LIU的主控單元功能和通信單元功能，基于美國TI公司的ZigBee芯片實現無線傳感單元功能。
應用本發明裝置可自動探知并報告其周圍配置同類無線傳感單元的移動裝置，便于網絡側據此校正所述配置同類無線傳感單元的移動裝置的位置信息，有利于開展多種移動定位增值服務。結合附圖閱讀本發明實施方式的詳細描述后，本發明的其他特點和優點將變得更加清楚。


圖1是應用本發明裝置定位信標LIU的定位服務系統架構圖；圖2是圖1所示定位服務系統中定位終端LE —個實施例的功能框圖；圖3是本發明裝置LIU —個實施例的功能框圖； 圖4是圖1所示定位服務系統中定位終端LE —種硬件實現方案；圖5是圖3所示LIU的一種硬件實現方案；圖6是本發明裝置LIU在定位服務系統中的注冊流程示意圖；圖7是本發明裝置LIU和定位管理平臺之間的接口協議示意圖；圖8是圖1所示定位服務系統中定位終端LE上報信息的處理流程示意圖；圖9是通過無線參數估計LE大概位置的原理示意圖；圖10是LIU上報信息的處理流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施方式
。圖1給出了應用本發明裝置一定位信標LIU的定位服務系統架構圖，其中定位管理平臺S102通過通信網絡SlOl與多個定位終端裝置LE建立通信連接，采集各LE上報的定位測量信息，結合數據庫中的終端歷史軌跡信息和定位算法確定并記錄各LE當前的位置。 同時，定位管理平臺S102還通過通信網絡SlOl和定位信標LIU建立通信連接，實時接收 LIU上報的LE識別信息并利用該信息校正該LE的當前位置。另外，定位管理平臺S102還通過通信網絡SlOl與經授權的第三方定位服務商LBS和定位服務用戶LUE建立通信連接， 向LBS和LUE發布LE的即時位置信息和位置告警、歷史軌跡等增值服務信息。所述通信網絡是指能夠提供廣域覆蓋的移動通信網絡、有線寬帶網絡、無線寬帶網絡或者它們的組合， 這里為了表述清晰簡潔，僅以CDMA移動通信網絡為例來說明本發明的思想。如圖1所示，定位管理平臺S102通過SlOl中的短信網關、分組數據服務節點PDSN(Packet Data Serving Node)和路由器與多個LE、LIU以及LUE和LBS建立通信連接。定位管理平臺S102在具體實施時采用分布式、模塊化的架構，可視應用規模靈活采用一臺服務器或多臺服務器群組構成。其中包括信息采集發布單元、數據處理單元、數據庫單元和管理單元，各單元的功能和連接關系如下信息采集發布單元負責基于TCP/IP協議或短信SMS完成定位管理平臺S102和 LE、LIU、LUE以及LBS之間的通信，完成它們之間交互消息的封裝與拆封；同時還負責從LE 的上報消息中提取LE識別號、定位測量信息并轉交給數據處理單元，從LIU上報的消息中提取LE的識別號、LE信息識別時間和LIU識別號信息并轉交數據處理單元；另外，信息采集發布單元還負責按照管理單元的指令向授權LBS和LUE發布LE位置信息。
數據庫單元是多種邏輯數據庫的綜合，包括終端管理數據庫TM_DB、用戶管理數據庫CM_DB及業務數據庫TF_DB。TM_DB存儲的終端管理數據包括所有LE的識別號、LE的常規運動模式和當前運動模式、LE當前的姿態、LE的定位服務類別、LE配置的定位測量能力， 以及LIU的識別號、LIU部署位置的坐標信息、LIU識別LE的距離等。CM_DB存儲的用戶管理數據包括LUE和LBS的識別號、鑒權認證信息、授權服務類別和等級等。TF_DB存儲的業務數據包括開展業務地區的數字地圖、地物地貌信息、移動基站規劃信息、LE歷次上報的定位測量信息、LE歷史位置信息、LIU歷次上報的LE識別信息等。數據處理單元負責按照定位算法處理信息采集單元轉交的LE定位測量數據，結合數據庫單元記錄的該LE歷史運動軌跡、前一時刻運動模式和運動姿態以及LE所在區域的地理信息系統，確定該LE當前位置坐標、當前運動模式和運動姿態并記錄結果。同時負責處理信息采集單元轉交的LIU上報信息，查詢數據庫中該LIU的關聯信息并結合這些信息及時校正LE當前位置坐標。管理單元負責管理所有LE、LIU的注冊、接入認證、工作狀態監測統計、升級維護以及關聯屬性數據的更新，還負責管理LBS和LUE的業務開通、業務變更和業務使用記錄。圖2給出了 LE —個實施例的功能框圖。其中，GPS測量單元負責接收GPS信號并解碼輸出定位測量結果至主控單元。GPS的輸出信號遵循美國國家航海電子協會NMEA(National MarineElectronics Association)制訂的NMEA-0183協議規范，其中包括GPS定位數據時間、經度、緯度、所用到的衛星數、高度、 觀察到的GNSS衛星數量及其編號、位置、信噪比、地面數率、地面航向、日期等信息。無線傳感單元采用短距離無線通信技術，利用RFID標簽或者配置成精簡功能設備RFD的ZigBee模塊存儲LE的身份識別號ID-1，當LE接近定位信標LIU時可自動被LIU 識別并讀取其中的ID-I。慣性測量單元IMU(Inertial Measurement Unit)中包括直角坐標系X/Y/Z三個方向上的加速度傳感器和角速度傳感器，負責實時測量LE在三個坐標軸向的加速度和角速度，據此可計算出LE的運動姿態、航向和航速并上報主控單元。無線通信單元負責通過接入通信網絡SlOl從而和管理平臺S102建立通信連接， 同時還可根據主控單元的控制指令上報一些無線網絡參數，對于CDMA網絡所述無線網絡參數包括偽隨機碼相位偏置系數、導頻激活集、導頻候選集和導頻相鄰集，這些參數在無線通信模塊接入CDMA網絡時從網絡側獲取。主控單元通過控制和數據接口連接其他功能單元，完成各單元的初始化、參數配置、工作狀態監測控制，處理GPS單元、IMU單元上報的測量結果并通過無線通信單元上報管理平臺S102，同時通過無線通信單元接收并響應管理平臺S102的管理指令。圖3給出了 LIU—個實施例的功能框圖，其中無線傳感單元采用RFID或ZigBee等短距離無線通信技術，采用RFID技術時，此無線傳感單元配置成RFID讀取器，采用ZigBee 技術時則配置成ZigBee全功能設備FFD。通過調整LIU無線傳感單元的無線發射功率和配套天線，可將無線傳感單元的探測范圍控制在一個合適的視距范圍。這樣當配置有RFID標簽或ZigBee精簡功能設備的LE進入其探測范圍時，只要雙方配置了一致的無線參數，如工作頻率、網絡ID、數據加密方式等，LIU就能夠自動探測到LE的識別號ID-I并報告主控單元。通信單元則負責通過有線或無線的方式接入通信網絡S101，進而和定位管理平臺S102建立通信連接。主控單元通過控制和數據接口連接無線傳感單元和通信單元，完成各單元的初始化、參數配置、工作狀態監測控制，接收無線傳感單元上報的LE探測結果并通過通信單元上報管理平臺S102，同時通過通信單元接收并響應管理平臺S102的管理指令。LIU 本身也預先配置并存儲唯一識別號ID-2，用于和定位管理平臺S102交互消息時標識自己的身份。在實際應用中，定位終端LE安裝在需要定位跟蹤的車輛或物品上，或者佩帶在需要定位跟蹤的人員身上，因此大多數情況下需要采用電池供電，小型化、低功耗設計顯得尤為重要。定位信標LIU則部署在定位服務區內的一些關鍵位置，如對于貨物定位跟蹤應用， LIU可部署在重要道路路口、貨場出入口、停車場進出口等位置；而對于少兒安全看護應用，則可以部署在小區進出口、幼兒園/學校門口、車站碼頭和重要路口等地方。每個LIU 安裝地點的準確位置信息、其身份識別號和此LIU的無線探測范圍信息都存儲在定位管理平臺S102的數據庫單元，用于數據處理單元在接收到LIU的上報消息后對相應LE當前位置的實時校正。圖4進一步給出了 LE的一種硬件實現方案，該方案采用美國高通公司的CDMA終端芯片解決方案實現主控單元和無線通信單元的功能，同時通過主芯片的異步串行接口 UART連接ZigBee模塊實現無線傳感單元功能，連接加速度傳感器實現IMU單元功能。如圖4所示，天線S401接收的CDMA信號經雙工器送入RFL6000進行低噪聲放大處理，然后經聲表面波濾波器RxSAW濾波后送入RF接收模塊RFR6000，RFR6000將接收信號解調至模擬基帶后送入CDMA主芯片MSM6050的Rx ADC端口進行AD變換，將模擬基帶信號轉換成數字基帶信號后再進行⑶MA信號處理。天線S402接收的GPS衛星信號經過帶通濾波后同樣送入RF接收模塊RFR6000，RFR6000將接收信號解調至模擬基帶后送入MSM6050的Rx ADC端口進行AD變換，將模擬基帶信號轉換成數字基帶信號后再進一步進行GPS信號解碼處理。 MSM6050將需要發送的CDMA基帶信號通過Tx DAC送入RF發送模塊RFT6100，經變頻調制后進行濾波TxSAW、功率放大PA處理，最后通過雙工器將射頻發送信號饋入天線S401發送出去。電源管理芯片PM6050負責LE內部的電源和時鐘管理，包括電池管理，如供電、充電、 電量顯示等；電源電壓升壓降壓轉換；背光照明管理；提供各芯片工作電源；RF接收、發送時鐘管理、系統休眠時鐘管理等等。MSM6050通過串行總線接口 SBI連接PM6050、RFR6000 和RFT6100，實現對上述芯片的控制管理。MSM6050內嵌有ARM7微處理器，可作為定位終端 LE的主控單元使用。通過其并行數據總線、地址總線和存儲器管理端口連接SDRAM和FLASH 作為LE的存儲單元。LE的輸入按鈕或鍵盤連接至MSM6050的GPIO接口，音頻編解碼器接口連接外圍的音頻電路，可提供音頻輸入輸出功能。用戶識別模塊UIM(User Identity Model)卡電路可直接連 接至MSM6050的UART接口。實現IMU功能的加速度傳感器輸出信號經模數轉換后輸入MSM6050的GPIO接口，實現無線傳感功能的ZigBee模塊則通過串口連接至MSM6050的UART接口。MEMS傳感器可選用美國模擬器件公司ANALOG DEVICES的加速度傳感器ADXL335和陀螺儀ADXRS150，可實現X/Y/Z三個軸向的加速度測量和角速度測量。ZigBee模塊可選用美國TI公司的CC2431芯片實現，CC2431內嵌了 C8051微處理器、 2. 4GHz符合IEEE802. 15. 4標準的射頻收發信機、128KB FLASH,8KB RAM，通過在C8051中裝載ZigBee協議棧實現ZigBee RFD設備功能。圖4所示的LE硬件實現方案經過裁減就可以用于實現LIU，即省去與GPS、加速度傳感器、輸入鍵盤和音頻接口相關的電路和器件，當然CC2431中C8051需要改為裝載實現 FFD設備功能的ZigBee協議棧。不過按照這種硬件方案實現的LIU是通過CDMA無線網絡連接至后臺定位管理平臺S102的，如果LIU需要通過有線寬帶網絡連接至后臺定位管理平臺，則可采用如圖5所示的硬件方案，其中S3C4510B是Samsung公司出品的ARM7微處理器，它通過UART接口連接ZigBee模塊CC2431，通過以太網控制接口連接IOOM以太網接口電路，通過存儲控制接口連接SDRAM和FLASH，再配以電源和時鐘等外圍電路就構成了支持 100M以太網口的LIU0
定位信標LIU首次使用前需通過注冊流程通過定位管理平臺S102的鑒權認證，獲得合法性授權，以基于CDMA無線網絡實現通信功能的LIU為例，其注冊流程如圖6所示S601 :LIU 加電啟動；S602 =LIU檢測是否為未注冊狀態，如果為未注冊狀態則轉到S603，否則結束該流程，轉入登陸流程；S603 :LIU通過無線通信單元接入CDMA網絡SlOl，進而和定位管理平臺S102建立通信連接；S603 :LIU發送注冊請求到定位管理平臺S102，其中包括終端編號和UIM卡信息；S604 定位管理平臺S102對LE信息進行校驗，包括該定位終端編號是否符合規貝U、定位終端是否已經在平臺登記、是否已經注銷，如果校驗出錯，結束注冊流程；S605 定位管理平臺S102對UIM卡信息進行校驗，包括UIM卡是否開通、狀態是否可用，如果校驗出錯，結束注冊流程；S606 定位管理平臺S102對UIM卡和終端編號分別進行邏輯校驗，檢查該UIM卡是否已經和其它終端編號綁定，或者該終端編號是否已經和其它UIM卡綁定，如果存在上述綁定關系則解除原先的綁定。S607 定位管理平臺S102根據驗證結果向LE返回注冊結果，下發接入密碼，并創建終端編號與UIM卡的綁定關系；S608 終端變更自身注冊狀態為已注冊。已經注冊成功的LIU在每次加電啟動后還需要通過登陸流程驗證終端和UIM卡的合法性，確保終端能夠正確地接入定位管理平臺并順利開展定位業務。上述定位信標LIU和定位管理平臺之間的業務流程中使用的交互消息由預先定義的承載在SMS、TCP或UDP之上的應用層接口協議封裝，如圖7所示。其中的TCP和UDP 端口號作為可配置參數，可以預先配置或在線修改。LIU和定位管理平臺S102通過解析和響應來自對方的消息，完成注冊、登陸鑒權、參數配置、定位信息上報和告警管理等功能。需要說明的是，以上僅以LIU的注冊流程詳細說明了 LIU和定位管理平臺S102之間的交互過程，對于其它諸如登陸、參數配置、定位信息上報和告警等流程均可采用類似機理，定位終端LE在上電啟動后同樣需要通過注冊登陸流程獲得定位管理平臺的合法性授權，在此不再一一贅述。定位管理平臺通過參數配置流程將LIU自動識別LE所需要的參數信息，如LE無線傳感單元配置的頻點、網絡識別號、加密方式等下發給LIU。LIU根據這些配置信息，自動搜尋覆蓋范圍內的LE，一旦探測到LE的活動，立即向定位管理平臺上報LE探測信息，包括探測時間、探測到的LE識別號ID-1、目標LE的信號強度等。
定位管理平臺S102通過向已登陸的定位終端LE下發配置參數來控制LE的定位策略。所述定位策略根據此LE申請的定位業務類別、LE的常規運動模式和LE的運算能力等因素確定，定位策略包括終端需定時測量和上報的定位參數、定時測量和上報的時間間隔、在運動狀態突變時如何相應改變定位策略等內容。比如對于車載定位應用，定位管理平臺S102預先記錄了該車載定位終端所屬車輛的正常行駛速度范圍、日常活動范圍等信息， 根據這些信息并結合定位跟蹤精度要求以及LE節電需求可定義該LE的定位策略如下當 IUM測量的LE運動速率小于lm/s時，LE每10秒進行一次GPS測量并上報結果，每100毫秒采樣并記錄一次I UM測量結果但累計100次結果后上報(即每10秒上報一次)，每10 分鐘上報一次無線網絡參數；當IUM測量的LE運動速率大于等于15m/s時，LE每秒種進行一次GPS測量并上報結果，每10毫秒采樣并記錄一次IUM測量結果但累計100次結果后上報(即每秒上報一次)，每1分鐘上報一次無線網絡參數；當IUM測量的LE運動速率處于 lm/s至15m/s時，按照運動速率由低到高逐步減少LE定位測量和上報的時間間隔。采用這種定位策略，LE可以在兩次測量上報期間采取休眠、關斷外圍電路電源等節電措施，顯著降低LE的平均功耗，同時又保證定位管理平臺及時獲取足夠的定位信息，保證對LE的定位和軌跡跟蹤精度，確保定位服務質量。當定位終端LE上的特定按鈕被按下后即進入告警狀態，此時LE立即向定位管理平臺S102發送告警消息，定位管理平臺S102接收到告警消息后可以在跟蹤該LE的運動軌跡的同時向該LE發起語音呼叫，LE對來自定位管理平臺S102的呼叫自動應答，建立并保持此語音呼叫但不向音頻電路輸出信號(即本地保持聲音輸出靜默)，然后由定位管理平臺S102監聽并記錄從該LE傳回的任何聲音信息。顯然，這些來自定位終 端LE現場的聲音信息有助于對LE所處的緊急情況進行辨別和應急處理。定位管理平臺根據LE的運動軌跡變化趨勢、姿態變化情況結合LE的屬性數據判斷LE可能處于緊急狀態時，也可通過下發指令消息來觸發LE進入告警狀態，隨后采用同樣的語音呼叫、監聽記錄等處理流程。對于LE第m次上報的定位信息，定位管理平臺的處理流程如圖8所示1)定位信息采集單元接收來自LE的定時上報消息，提取其中的定位信息，包括 GPS定位輸出信息、IMU測量信息和無線網絡參數；2)數據處理單元首先對定位信息進行預處理，為下一步定位運算做準備A)對于GPS定位輸出信息(定位時間、經度、緯度、所用到的衛星數、高度、觀察到的GNSS衛星數量及其編號、位置、信噪比、地面速率、地面航向、日期等信息)，需要對其進行置信度評估，具體做法如下定義GPS定位信息置信度C_L，它由GPS定位輸出信息中的衛星數量N_S和衛星信號信噪比SNi, i = 1，2，. . . η按照下式計算得出，
權利要求
1.一種定位信標LIU，其特征在于，所述LI U包括無線傳感單元，采用短距離無線通信技術，負責自動探測配置同類無線傳感單元的移動裝置并向主控單元發送探測結果；通信單元，負責接入通信網絡，根據主控單元的控制指令發送無線傳感裝置探測結果和接收來自網絡側的控制指令；主控單元，完成各單元的初始化、參數配置、工作狀態監測控制，處理無線傳感單元上報的探測結果，通過無線通信單元和網絡側交互消息完成探測結果上報以及控制指令接收禾口 η向@。
2.根據權利要求1所述的定位信標LIU，其特征在于，所述無線傳感單元采用RFID技術，配置成RFID讀取器工作模式。
3.根據權利要求1所述的定位信標LIU，其特征在于，所述無線傳感單元采用ZigBee 技術，配置成全功能設備FFD工作模式。
4.根據權利要求1-3任一項所述的定位信標LIU，其特征在于，所述無線傳感單元根據以下無線參數自動探測配置同類無線傳感單元的移動裝置工作頻率、網絡ID和數據加密方式。
5.根據權利要求1-4任一項所述的定位信標LIU，其特征在于，所述無線傳感單元探測到配置同類無線傳感單元的移動裝置時自動讀取其識別號ID-1，所述主控單元上報的探測結果包括探測時間、探測到的目標識別號ID-1、目標的信號強度和LIU自身的識別號ID-2。
6.根據權利要求1-5任一項所述的定位信標LIU，其特征在于，所述通信網絡指能夠提供廣域覆蓋的移動通信網絡、有線寬帶網絡、無線寬帶網絡或者它們的組合，所述移動通信網絡包括 GSM 網絡、GPRS 網絡、EDGE 網絡、CDMA2000 Ix 網絡、CDMA2000 EVDO 網絡、WCDMA 網絡、TD-SCDMA網絡以及基于上述移動網絡的演進網絡。
7.根據權利要求1-6任一項所述的定位信標LIU，其特征在于，所述LIU的主控單元和通信單元功能由美國高通公司的CDMA終端芯片組實現，所述CDMA終端芯片組包括主芯片MSM6050、射頻接收芯片RFL6000和RFR6000、射頻發射芯片RFT6100和電源管理芯片 PM6050 ；所述無線傳感單元功能由美國TI公司的CC2431芯片實現。
8.根據權利要求7所述的定位信標LIU，其特征在于，所述LIU的硬件實現方案進一步包括以下信號連接關系、處理流程和外圍電路CDMA信號經雙工器送入RFL6000進行低噪聲放大處理，然后經聲表面波濾波器RxSAW 濾波后送入RF接收模塊RFR6000，RFR6000將接收信號解調至模擬基帶后送入CDMA主芯片 MSM6050的Rx ADC端口進行AD變換，將模擬基帶信號轉換成數字基帶信號后再進行CDMA 信號處理；MSM6050將需要發送的CDMA基帶信號通過Tx DAC送入RF發送模塊RFT6100，經變頻調制后進行濾波TxSAW、功率放大PA處理，最后通過雙工器將射頻發送信號饋入發送天線；電源管理芯片PM6050負責LE內部的電源和時鐘管理，包括電池管理，如供電、充電、電量顯示等；電源電壓升壓降壓轉換；背光照明管理；提供各芯片工作電源；RF接收、發送時鐘管理、系統休眠時鐘管理；MSM6050通過串行總線接口 SBI連接PM6050、RFR6000和RFT6100，實現對上述芯片的控制管理；MSM6050內嵌的ARM7微處理器作為LIU的主控單元，通過其并行數據總線、地址總線和存儲器管理端口連接SDRAM和FLASH ；MSM6050的GPIO接口連接至LIU的輸入按鈕；音頻編解碼器接口連接外圍的音頻電路，提供音頻輸入輸出功能；UART接口連接用戶識別模塊UIM(User Identity Model)卡電路和實現無線傳感功能的ZigBee模塊。
9.根據權利要求1-6任一項所述的定位信標LIU，其特征在于，所述LIU的主控單元功能和通信單元功能由Samsung公司出品的ARM7微處理器S3C4510B實現，無線傳感單元功能由美國TI公司的CC2431芯片實現，S3C4510B通過UART接口連接ZigBee模塊CC2431， 通過以太網控制接口連接100M以太網接口電路，通過存儲控制接口連接SDRAM和FLASH。 再配以電源和時鐘等外圍電路就構成了支持100M以太網口的LIU。
全文摘要
本發明提出一種定位信標LIU，由主控單元控制無線傳感單元根據工作頻率、網絡ID和數據加密方式等無線參數自動探測周圍的配置同類無線傳感單元的移動裝置，并通過通信單元向網絡側上報探測結果，其中包括探測時間、探測到的目標識別號ID-1、目標的信號強度和LIU自身的識別號ID-2。應用本發明裝置可自動探知并報告其周圍配置同類無線傳感單元的移動裝置，便于網絡側據此校正所述配置同類無線傳感單元的移動裝置的位置信息，有利于開展多種移動定位增值服務。
文檔編號H04W84/18GK102223707SQ20101014779
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月15日 優先權日2010年4月15日
發明者胡樂樂 申請人:上海啟電信息科技有限公司