專利名稱：一種基于無線傳感技術的移動定位標識的制作方法
技術領域：
本發明涉及移動定位服務系統，尤其涉及綜合利用GPS技術、慣性導航技術、無線通信技術以及無線傳感技術提供定位服務的系統。
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。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情形下，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、導航等移動定位服務，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GPS0NE。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(MEMQ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。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。中國專利CN20針對以上問題提出了解決方案，但是也帶來了新的問題，該專利提出一種定位信標LIU用于校正移動至它附近的移動定位終端LE的定位信息和航跡，要取得良好的應用效果就需要根據應用場景在一些關鍵地點部署定位信標LIU，這會帶來較大的系統實施成本，在很多場合也會遇到較大的實施困難。如果在上述專利的基礎上能夠提供一種方便部署和低成本的定位信標，就可以更好地滿足市場需求。

發明內容
本發明提出一種移動定位標識LM，包括A)無線傳感單元，采用短距離無線通信技術探測周圍的無線傳感網絡節點，自動按照無線傳感網絡協議接入無線傳感網絡；B)主控單元，完成LM的初始化、參數配置、工作狀態監測控制，通過無線傳感單元連接到無線傳感網絡并定時向上一級網絡節點發送狀態消息。優選的，所述LM的無線傳感單元采用ZigBee無線技術，配置成精簡功能設備RFD， 作為端節點接入臨近的無線傳感網絡。所述LM的配置參數包括身份識別號ID-2和無線傳感網絡ID、節點ID、加密方式、 密鑰、工作模式，這些參數通過本地配置端口配置并且在接入無線傳感網絡后可被在線修改。所述LM接入臨近的無線傳感網絡后定時向上一級網絡節點發送正常狀態報告消息，其中包括自身身份識別號ID-2、臨近網絡節點的信號強度及其節點ID和自身工作狀態信息，所述工作狀態信息包括自身剩余電量及本地告警信息。所述LM可由特定按鈕觸發向上一級網絡節點即時發送告警狀態報告消息，其中包括自身身份識別號ID-2、臨近網絡節點的信號強度及其節點ID信息。所述LM的工作流程如下A)由定時機制觸發或特定按鈕觸發從休眠狀態轉入工作狀態；B)首先檢查是否還在原先的無線傳感網絡中，如果仍在原先的網絡中，則跳過下一步驟C)；C)搜索周圍的無線傳感網絡，并按照預先設定的工作參數接入搜索到的無線傳感網絡；D)向上級節點發送正常狀態報告消息或告警狀態報告消息；E)進入休眠狀態，直到下一次定時觸發時刻或緊急按鈕被按下后回到步驟A)。本發明裝置部署方便，可充分利用現有移動網絡終端開展業務，LM的功耗極低，有利于開展多種定位增值服務，特別有利于開展那些對定位終端有低功耗、隱蔽性要求的定位服務。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是本發明裝置應用系統一個實施例的系統架構圖；圖2是本發明應用系統中定位終端LE —個實施例的功能框圖；圖3是本發明定位標識LM —個實施例的功能框圖；圖4是本發明應用系統中定位終端LE —個實施例的一種硬件實現方案；圖5是本發明應用系統中定位終端LE —個實施例的另一種硬件實現方案；圖6是本發明應用系統一個實施例中LE在定位管理平臺的注冊流程示意圖；圖7是本發明應用系統一個實施例中定位標識LM工作流程示意圖；圖8是本發明應用系統一個實施例中定位管理平臺處理LE上報信息的流程示意圖；圖9是通過無線參數估計LE大概位置的原理示意圖。
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給出了本發明一個實施例的系統架構圖，其中多個定位終端LE通過無線鏈路 S103接入通信網絡SlOl并進而與定位管理平臺S102建立通信連接，定位管理平臺S102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，定位終端LE和定位標識LM通過短距離無線鏈路S104自動組成網狀無線傳感網絡，其中處于網關位置的LE采集各節點的狀態信息并上報定位管理平臺 S102，定位管理平臺S102據此根據短距離無線定位RTLS技術計算獲得LM的位置坐標，進一步的，定位管理平臺S102還可利用此無線傳感網絡的狀態信息對其節點LE的定位信息進行校正處理。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和LM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、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、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LM的識別號、LE識別號、定位測量信息和無線傳感網絡狀態信息并轉交給數據處理單元；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、 LE通過短距離無線技術識別LM的有效距離，以及LM的識別號、LM的常規運動模式和當前運動模式等。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、網關LE歷次上報的無線傳感網絡狀態信息和LM歷史位置信息等。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網關LE上報的無線傳感網絡狀態信息，首先對無線傳感網絡內各節點LE的定位結果置信度進行評估計算，將置信度高于標準值的LE作為校正源，然后結合短距離無線定位技術RTLS對各節點LE的位置坐標和相關航跡進行校正處理，并進而得到LM節點的位置坐標。管理單元負責管理所有LE、LM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，定位測量單元包括GPS模塊和慣性測量模塊IMUdnertial Measurement Unit)， GPS單元負責接收GPS信號并解碼輸出定位結果至主控單元。GPS的輸出信號遵循美國國家航海電子協會 NMEA(National Marine Electronics 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。慣性測量單元 IMUdnertial 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。無線傳感單元利用短距離無線技術如ZigBee技術自動探測周圍的LM和其它LE， 其中配置成全功能設備FFD的ZigBee模塊存儲LE的身份識別號ID-I并預先統一配置 ZigBee網絡參數，如網絡ID、節點ID、加密方式、密鑰、工作模式等，當LE接近同樣配置了 ZigBee模塊的其它LE或LM時即可自動建立無線連接，探測到臨近LE或LM的身份識別號及其信號強度。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。顯示單元采用液晶顯示屏向用戶提供使用界面，以圖文方式顯示諸如無線網絡名稱、信號強度、電池剩余電量等LE工作狀態和用戶使用菜單。輸入輸出單元向用戶提供鍵盤、耳麥、外接電源、擴展存儲卡等輸入輸出功能模塊。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，處理定位測量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。本領域的技術人員應該理解，一個完整意義的LE還應該包括電源、時鐘、存儲等通用的功能單元，為了敘述簡潔，對于這些通用的功能單元不再一一描述，圖2中也略去沒有畫出。在以下的LM實施例描述中也做同樣處理。圖3給出了 LM—個實施例的功能框圖，其中無線傳感單元采用短距離無線通信技術如ZigBee，配置成精簡功能設備RFD，在探測到周圍的無線傳感網絡節點時自動按照無線傳感網絡協議作為端節點接入無線傳感網絡；主控單元完成LM的初始化、參數配置、工作狀態監測控制，通過本地配置端口預先配置并保存靜態工作參數，如身份識別號ID-2和無線傳感網絡ID、節點ID、加密方式、密鑰、工作模式等ZigBee網絡參數，通過無線傳感單元連接到無線傳感網絡并進而定時向上一級網絡節點發送“心跳”消息，其中包括自身身份識別號ID-2、臨近網絡節點的信號強度及其節點ID、由自身剩余電量及本地告警等信息組成的工作狀態報告等等。進一步地，主控單元可以連接一個本地告警按鈕，當此按鈕被按下時，主控單元立即向上一級網絡節點發出“告警”消息，其中包括自身身份識別號ID-2、臨近網絡節點的信號強度及其節點ID等內容。對于上述自動組網的無線傳感網絡，其中的LE節點由定位管理平臺在線指配為網關節點或路由節點。作為路由節點的LE接入網絡后定時向上一級網絡節點發送“心跳” 消息，其中包括自身身份識別號ID-1、臨近網絡節點的信號強度及其節點ID等信息，同時路由節點LE還向上級節點轉發下級節點發來的消息；而作為網關節點的LE將采集到的該無線傳感網絡的狀態信息定時上報給定位管理平臺，所述無線傳感網絡的狀態信息包括網絡的拓撲結構、各節點觀察到的臨近節點信號強度、下屬所有端節點LM上報的“心跳”消息和此狀態報告的對應時間等信息。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，連接液晶顯示屏IXD作為顯示單元。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 FFD設備功能。同樣，選用美國TI公司的CC2431芯片再配以電源和時鐘等外圍電路就構成了 LM 的硬件實施方案，其內嵌的C8051微處理器裝載ZigBee協議棧實現ZigBee精簡功能設備 RFD。
具體實現時，LE還可以通過在帶GPS定位功能的普通商業手機上外加一個功能擴展單元來構成，如圖5所示。其中功能擴展單元實現慣性測量IMU和ZigBee功能，通過手機的USB接口或者藍牙接口或者紅外接口和手機主控CPU通信，同時在手機中裝載移動定位應用客戶端軟件和針對功能擴展單元的驅動軟件。當然，此時ZigBee單元還需增加對外接口模塊用以實現USB接口或者藍牙接口或者紅外接口功能。實際應用中，定位標識LM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，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。定位終端LE則配置給相關行業管理人員、政府公務人員以及志愿者等等。當LE的數量足夠大時，就可以隨時隨地將臨近的LE和LM通過ZigBee自動組網并通過無線通信網絡連接到定位管理平臺。而定位管理平臺則可以根據LE上報的信息對每一個活動的LE和LM 進行定位運算和位置跟蹤。定位終端LE在安裝新UIM卡后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，具體步驟如圖6所示S601:LE 加電啟動；S602 =LE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 :LE通過無線通信單元接入通信網絡SlOl，進而和定位管理平臺S102建立通信連接；S603 =LE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。已經注冊成功的定位終端LE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。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IUM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Im/ 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，在兩次測量上報期間LE的相關模塊如定位測量、顯示、主控、無線通信等可以采取休眠、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。定位標識LM采用低功耗的ZigBee技術實現無線傳感功能，其工作流程如圖7所示1)定時觸發或者緊急按鈕被按下觸發進入工作狀態；2)首先檢查是否還在原先的無線傳感網絡中，如果仍在原先的網絡中，則跳過下
一步驟；3)搜索周圍的無線傳感網絡，并按照預先設定的工作參數接入搜索到的無線傳感網絡；4)向上級節點發送如前所述的“心跳”或“告警”消息，報告自己的身份識別號、檢測到的周圍無線傳感節點信號強度等信息；5)進入休眠狀態，直到下一次定時觸發時刻或緊急按鈕被按下后回到第一步。處于同一區域的多個LM和LE按照無線傳感網絡協議自動協商組成網狀網絡，其中LM處于端節點位置，LE處于路由節點或網關節點位置，網關節點將通過無線通信模塊定時上報下屬無線傳感網絡實時狀態消息給定位管理平臺。所述無線傳感網絡實時狀態消息包括網絡拓撲、各節點觀察到的臨近節點信號強度、下屬所有端節點LM上報的“心跳”消息和此狀態報告的對應時間等信息。如果網關節點收到下屬LM節點的“告警”消息，則在第一時間即刻轉發給定位管理平臺。定位管理平臺據此根據短距離無線實時定位技術RTLS 計算出相關LM相對與臨近LE的方位，并進而得到這些LM的位置坐標。同時，定位管理平臺還可據此進一步校正高定位精度LE周圍的LE之位置坐標。定位終端LE也可以設置一個特定按鈕用于緊急報警，當此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，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。上述定位終端LE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8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。定位終端LE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LE的注冊流程詳細說明了定位終端LE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，在此不再一一贅述。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9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
1.一種移動定位標識LM，其特征在于，所述LM包括無線傳感單元，采用短距離無線通信技術探測周圍的無線傳感網絡節點，自動按照無線傳感網絡協議接入無線傳感網絡；主控單元，完成LM的初始化、參數配置、工作狀態監測控制，通過無線傳感單元連接到無線傳感網絡并定時向上一級網絡節點發送狀態消息。
2.根據權利要求1所述的定位標識LM，其特征在于，所述LM的無線傳感單元采用 ZigBee無線技術，配置成精簡功能設備RFD，作為端節點接入臨近的無線傳感網絡。
3.根據權利要求1或2所述的定位標識LM，其特征在于，所述LM的配置參數包括身份識別號ID-2和無線傳感網絡ID、節點ID、加密方式、密鑰、工作模式，這些參數通過本地配置端口配置并且在接入無線傳感網絡后可被在線修改。
4.根據權利要求1-3任一項所述的定位標識LM，其特征在于，所述LM接入臨近的無線傳感網絡后定時向上一級網絡節點發送正常狀態報告消息，其中包括自身身份識別號 ID-2、臨近網絡節節點的信號強度及其節點ID和自身工作狀態信息，所述工作狀態信息包括自身剩余電量及本地告警信息。
5.根據權利要求1-4任一項所述的定位標識LM，其特征在于，所述LM可由特定按鈕觸發向上一級網絡節點即時發送告警狀態報告消息，其中包括自身身份識別號ID-2、臨近網絡節點的信號強度及其節點ID信息。
6.根據權利要求1-5任一項所述的定位標識LM，其特征在于，所述LM的工作流程如下A)由定時機制觸發或特定按鈕觸發從休眠狀態轉入工作狀態；B)首先檢查是否還在原先的無線傳感網絡中，如果仍在原先的網絡中，則跳過下一步驟C)；C)搜索周圍的無線傳感網絡，并按照預先設定的工作參數接入搜索到的無線傳感網絡；D)向上級節點發送正常狀態報告消息或告警狀態報告消息；E)進入休眠狀態，直到下一次定時觸發時刻或緊急按鈕被按下后回到步驟A)。
全文摘要
本發明提供一種移動定位標識LM，由主控單元和無線傳感單元構成。LM通過無線傳感單元連接到無線傳感網絡并定時向上一級網絡節點發送正常狀態消息，其中包括自身身份識別號ID-2、臨近網絡節點的信號強度及其節點ID和自身工作狀態信息；或者由特定按鈕觸發向上一級網絡節點即時發送告警狀態報告消息，其中包括自身身份識別號ID-2、臨近網絡節點的信號強度及其節點ID信息。本發明應用方便，可充分利用現有移動網絡終端開展業務，LM的功耗極低，有利于開展多種定位增值服務，特別有利于開展那些對定位終端有低功耗、隱蔽性要求的定位服務。
文檔編號H04W64/00GK102469406SQ20101054965
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月18日 優先權日2010年11月18日
發明者胡樂樂 申請人:上海啟電信息科技有限公司