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一种定位系统、信号发射设备及信号接收方法

2021-03-24 16:35:57

一种定位系统、信号发射设备及信号接收方法

  技术领域

  本申请涉及定位技术领域,特别是涉及一种定位系统、信号发射设备及信号接收方法。

  背景技术

  在导航、救援、施工等场景中,通常需要对用户、设备等主体进行定位。

  现有技术中,通常基于GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)对主体进行定位。具体的,可以在主体上配置定位设备,定位设备基于GNSS获得自身的位置,将定位设备的位置作为主体的位置。

  应用现有技术虽然可以对主体进行定位,但是当主体处于室内、隧道、矿井等封闭环境时,导航卫星所发射的信号难以穿透障碍物到达定位设备,从而导致定位设备难以基于GNSS获得自身的位置,进而也就难以对主体进行定位。因此,现在亟需一种定位方案,来对封闭环境内的主体进行定位。

  发明内容

  本申请实施例的目的在于提供一种定位系统、信号发射设备及信号接收方法,以实现对封闭环境内的主体进行定位。具体技术方案如下:

  第一方面,本申请实施例提供了一种定位系统,所述定位系统包括:定位处理设备、信号发射设备和信号接收设备,所述信号发射设备包括:信号生成器和至少两个天线,所述信号生成器与各个天线有线连接,各个天线的信号覆盖范围不同,其中:

  所述信号生成器,用于生成携带目标标识的信号,并按照轮循各个天线的方式,向各个天线中的一个天线发送所生成的信号,其中,所述目标标识用于表征配置有所述信号发射设备的主体;

  天线,用于发射所接收到的信号;

  所述信号接收设备,用于接收各个天线发射的信号,确定一个轮循周期内接收到的信号的最大信号强度,基于所述最大信号强度,向所述定位处理设备发送表征所述主体位置的表征信息,其中,所述轮循周期为:轮循各个天线的周期;

  所述定位处理设备,用于接收所述信号接收设备发送的表征信息,根据所述表征信息,定位所述主体的位置。

  本申请的一个实施例中,所述表征信息为:所述最大信号强度;

  所述定位处理设备,具体用于接收所述最大信号强度,根据所述最大信号强度计算所述信号接收设备相对所述主体的距离,并根据所述距离和所述信号接收设备的位置定位所述主体的位置。

  本申请的一个实施例中,所述信号接收设备,具体用于基于所述最大信号强度,计算所述信号接收设备相对所述主体的距离,作为表征信息,并向所述定位处理设备发送所述表征信息;

  所述定位处理设备,具体用于接收所述信号接收设备发送的表征信息,得到所述信号接收设备相对所述主体的距离,并根据所述距离和所述信号接收设备的位置定位所述主体的位置。

  本申请的一个实施例中,所述信号发射设备还包括切换开关,所述切换开关的第一端与所述信号生成器有线连接,所述切换开关的第二端包括多个连接触头,每一连接触头与一个天线有线连接;

  所述信号生成器,具体用于按照轮循各个天线的方式,控制所述切换开关的第一端与所述第二端的各个连接触头中的一个连接触头连通,并通过连通的连接触头向其连接的天线发送所生成的信号。

  本申请的一个实施例中,所述信号发射设备还包括俯仰角传感器,所述俯仰角传感器与所述信号生成器有线连接;

  所述俯仰角传感器,用于测量自身的俯仰角,并向所述信号生成器发送测量出的俯仰角;

  所述信号生成器,具体用于接收所述俯仰角传感器发送的俯仰角,生成携带所述俯仰角和目标标识的信号,并按照轮循各个天线的方式,向各个天线中的一个天线发送所生成的信号;

  所述信号接收设备,具体用于接收各个天线发射的信号,得到所接收到的信号中携带的俯仰角,按照预设的俯仰角与信号强度补偿系数之间的对应关系,对所接收到的信号的信号强度进行补偿,得到补偿后各个信号的信号强度,确定一个轮循周期内接收到的信号补偿后的最大信号强度,基于所述最大信号强度,向所述定位处理设备发送表征所述主体位置的表征信息。

  第二方面,本申请实施例提供了一种信号发射设备,所述信号发射设备包括:信号生成器和至少两个天线,所述信号生成器与各个天线有线连接,各个天线的信号覆盖范围不同,其中:

  所述信号生成器,用于生成携带目标标识的信号,并按照轮循各个天线的方式,向各个天线中的一个天线发送所生成的信号,其中,所述目标标识用于表征配置有所述信号发射设备的主体;

  天线,用于发射所接收到的信号。

  本申请的一个实施例中,所述信号发射设备还包括切换开关,所述切换开关的第一端与所述信号生成器有线连接,所述切换开关的第二端包括多个连接触头,每一连接触头与一个天线有线连接;

  所述信号生成器,具体用于按照轮循各个天线的方式,控制所述切换开关的第一端与所述第二端的各个连接触头中的一个连接触头连通,并通过连通的连接触头向其连接的天线发送所生成的信号。

  本申请的一个实施例中,所述信号发射设备还包括俯仰角传感器,所述俯仰角传感器与所述信号生成器有线连接;

  所述俯仰角传感器,用于测量自身的俯仰角,并向所述信号生成器发送测量出的俯仰角;

  所述信号生成器,具体用于接收所述俯仰角传感器发送的俯仰角,生成携带所述俯仰角和目标标识的信号,并按照轮循各个天线的方式,向各个天线中的一个天线发送所生成的信号。

  本申请的一个实施例中,各个天线沿所述主体的外表面在水平面内均匀分布。

  本申请的一个实施例中,所述目标标识为主体的标识和/或所述信号发射设备的标识。

  第三方面,本申请实施例提供了一种信号接收方法,所述方法应用于信号接收设备,所述方法包括:

  接收信号发射设备中各个天线按照轮询各个天线的方式依次发射的信号,其中,各个天线发射的信号携带目标标识,所述目标标识用于表征配置有所述信号发射设备的主体;

  确定一个轮循周期内接收到的信号的最大信号强度,其中,所述轮循周期为:所述信号发射设备轮循各个天线进行信号发射的周期;

  基于所述最大信号强度,向定位处理设备发送表征所述主体位置的表征信息。

  本申请的一个实施例中,所述表征信息为:所述最大信号强度;

  所述基于所述最大信号强度,向定位处理设备发送表征所述主体位置的表征信息,包括:

  基于所述最大信号强度,计算相对所述主体的距离,作为表征信息,并向所述定位处理设备发送所述表征信息。

  本申请的一个实施例中,所述信号发射设备中各个天线发射的信号中携带俯仰角;

  所述确定一个轮循周期内接收到的信号的最大信号强度,包括:

  获得所接收到的信号中携带的俯仰角,按照预设的俯仰角与信号强度补偿系数之间的对应关系,对所接收到的信号的信号强度进行补偿,得到补偿后各个信号的信号强度,确定一个轮循周期内接收到的信号补偿后的最大信号强度。

  第四方面,本申请实施例提供了一种信号接收装置,所述装置应用于信号接收设备,所述装置包括:

  信号接收模块,用于接收信号发射设备中各个天线按照轮询各个天线的方式依次发射的信号,其中,各个天线发射的信号携带目标标识,所述目标标识用于表征配置有所述信号发射设备的主体;

  强度确定模块,用于确定一个轮循周期内接收到的信号的最大信号强度,其中,所述轮循周期为:所述信号发射设备轮循各个天线进行信号发射的周期;

  信息发送模块,用于基于所述最大信号强度,向定位处理设备发送表征所述主体位置的表征信息。

  第五方面,本申请实施例提供了一种信号接收设备,包括处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,处理器,通信接口,存储器通过通信总线完成相互间的通信;

  存储器,用于存放计算机程序;

  处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现第三方面任一所述的方法步骤。

  第六方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现第三方面任一所述的方法步骤。

  本申请实施例有益效果:

  本申请实施例提供了一种定位系统,定位系统包括:定位处理设备、信号发射设备和信号接收设备,信号发射设备包括:信号生成器和至少两个天线,信号生成器与各个天线有线连接,各个天线的信号覆盖范围不同,其中:信号生成器,用于生成携带目标标识的信号,并按照轮循各个天线的方式,向各个天线中的一个天线发送所生成的信号,其中,目标标识用于表征配置有信号发射设备的主体;天线,用于发射所接收到的信号;信号接收设备,用于接收各个天线发射的信号,确定一个轮循周期内接收到的信号的最大信号强度,基于最大信号强度,向定位处理设备发送表征主体位置的表征信息,其中,轮循周期为:轮循各个天线的周期;定位处理设备,用于接收信号接收设备发送的表征信息,根据表征信息,定位主体的位置。

  由此可见,应用上述实施例提供的定位系统进行定位时,无需与定位卫星之间进行信号传输,而仅需要信号发射设备与信号接收设备之间进行信号传输,信号接收设备基于所接收到的信号的最大信号强度得到表征信息,并发送表征信息至定位处理设备,定位处理设备即可利用表征信息对主体进行定位,从而实现对封闭区域内主体进行定位。并且由于信号发射设备中包含至少两个天线,各个天线的信号覆盖范围不同,这样可以减小主体自身对天线所发射的信号造成遮挡,进而减小对信号接收设备所接收到的信号的信号强度产生的干扰,从而可以提高定位的准确度。

  附图说明

  为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

  图1为本申请实施例提供的一种定位系统的结构示意图;

  图2a为本申请实施例提供的第一种信号接收示意图;

  图2b为本申请实施例提供的第二种信号接收示意图;

  图2c为本申请实施例提供的第三种信号接收示意图;

  图3a为本申请实施例提供的一种信号发射设备的结构示意图;

  图3b为本申请实施例提供的另一种信号发射设备的结构示意图;

  图4为本申请实施例提供的一种天线分布的示意图;

  图5为本申请实施例提供的一种天线的信号覆盖范围的示意图;

  图6为本申请实施例提供的另一种天线分布的示意图;

  图7a和图7b为本申请实施例提供的天线不同俯仰角时信号覆盖范围的示意图;

  图8a和图8b为本申请实施例提供的俯仰角传感器测量俯仰角的示意图;

  图9为本申请实施例提供的一种信号发射设备的结构示意图;

  图10为本申请实施例提供的一种信号接收方法的流程示意图;

  图11为本申请实施例提供的一种信号接收装置的结构示意图;

  图12为本申请实施例提供的一种信号接收设备的结构示意图。

  具体实施方式

  下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

  为实现对封闭环境内的主体进行定位,本申请实施例提供了一种定位系统、信号发射设备及信号接收方法,下面分别进行详细介绍。

  参见图1,图1为本申请实施例提供的一种定位系统的结构示意图,如图所示,定位系统包括:定位处理设备101、信号接收设备102和信号发射设备103,信号发射设备103包括:信号生成器1031和至少两个天线1032,信号生成器1031与各个天线1032有线连接,各个天线1032的信号覆盖范围不同,其中:

  信号生成器1031,用于生成携带目标标识的信号,并按照轮循各个天线1032的方式,向各个天线1032中的一个天线发送所生成的信号,其中,目标标识用于表征配置有信号发射设备103的主体;

  天线,用于发射所接收到的信号;

  信号接收设备102,用于接收各个天线发射的信号,确定一个轮循周期内接收到的信号的最大信号强度,基于最大信号强度,向定位处理设备101发送表征主体位置的表征信息,其中,轮循周期为:轮循各个天线的周期;

  定位处理设备101,用于接收信号接收设备102发送的表征信息,根据表征信息,定位主体的位置。

  具体的,信号发射设备103用于向外发射信号,信号发射设备103可以配置在待进行定位的主体上,上述主体可以是用户,也可以是穿戴在用户身上的穿戴式设备,如头盔、背包、手表、传呼设备等,还可以是车辆、机器人等设备,本申请实施例并不对此进行限定。

  信号生成器1031所生成的信号中携带的目标标识为表征上述主体的标识。这样当需要对多个主体进行定位时,定位系统可以根据上述目标标识,对上述多个主体进行区分,从而针对性地对主体进行定位。

  本申请的一个实施例中,目标标识可以为主体的标识。例如,在上述主体为用户的情况下,目标标识可以是用户的工号、身份证号、名字等,在上述主体为车辆的情况下,目标标识可以是车牌号、车辆编号等。这样目标标识可以直接表征配置有该信号发射设备103的主体。

  本申请的另一实施例中,上述目标标识还可以是信号发射设备103的标识,如信号发射设备的编号、名称等。在将信号发射设备103配置于主体上时,可以建立该信号发射设备与主体的对应关系,从而基于上述对应关系及目标标识,可以确定配置有该信号发射设备的主体,从而上述信号发射设备的标识可以表征主体。

  上述信号生成器1031与各个天线1032有线连接,从而信号生成器1031生成的信号可以发送至天线1032,以使得天线1032对信号进行发射。

  信号发射设备中的天线的数量可以是2个、3个、4个等,本申请实施例并不对此进行限定。各个天线1032配置于主体上的位置不同,从而各个天线1032发射信号时,所发射信号的覆盖范围不同。

  信号生成器1031可以按照轮循各个天线1032的方式,向各个天线1032中的一个天线发送所生成的信号。具体的,可以依次生成每一携带目标标识的信号,并轮循将所生成的信号发送至一天线。例如,假设信号发射设备103中包含天线1、天线2、天线3共3个天线1032,则信号生成器1031可以将生成的一信号发送至天线1,将生成的下一信号发送至天线2,将生成的再下一信号发送至天线3,将生成的又下一信号发送至天线1,从而轮循将生成的信号发送至各个天线1032。

  本申请的一个实施例中,信号生成器1031可以按照预设的时间间隔生成信号,也就是,每间隔一个上述时间间隔,生成一信号,并按照轮循各个天线1032的方式,向一天线发送所生成的信号。上述时间间隔可以是1微秒、5微秒、30微秒等。

  信号接收设备102可以分布于定位场景中,上述场景可以是车库、隧道、矿井、工厂等封闭式场景,也可以是山区、森林等难以接收导航卫星信号的场景。

  针对每一信号接收设备102,当该信号接收设备102处于天线1032的信号覆盖范围内时,该信号接收设备102可以接收到天线所发射的信号,并获得所接收到的信号的信号强度。信号接收设备102接收到信号发射设备103中各个天线1032发射的信号后,可以确定一个轮循周期内所接收到的信号的信号强度中的最大信号强度,并基于上述最大信号强度,得到表征主体位置的表征信息。然后将上述表征信息发送至定位处理设备101。

  其中,上述表征信息可以是最大信号强度自身,也可以是基于最大信号强度计算得到的信号接收设备102相对主体的距离,具体在下面的实施例中进行详细描述。

  上述轮循周期为:信号发射设备103轮循各个天线的周期。例如,假设信号发射设备103中包含2个天线1032,每间隔5微秒通过一个天线发射一信号,则上述轮循周期为10微秒;假设信号发射设备103中包含3个天线1032,每间隔10微秒通过一个天线发射一信号,则上述轮循周期为30微秒。

  信号在传播过程中,会随着传播距离的延长逐渐衰减,并且还会由于受到障碍物遮挡从而产生信号衰减。信号接收设备102可以接收到信号发射设备中各个天线的信号,其中各个天线由于信号覆盖范围不同,所发射的信号受到遮挡而产生的信号衰减的程度不同,信号接收设备从中选择信号的最大信号强度,说明该信号在传播过程中由于遮挡产生的信号衰减最小,也就是该信号的信号强度与传播距离的关系越强,即根据该最大信号强度所得到的信号接收设备相对主体的距离越准确,因此基于最大信号强度进行定位时,所得到的主体的位置更加准确。

  除此之外,当信号接收设备仅接收到信号发射设备中一个天线发射的信号时,则直接将该信号的信号强度作为最大信号强度,定位系统可以根据该信号的信号强度对主体进行定位。当信号接收设备接收到的各个信号的信号强度相等时,则可以任选一信号强度作为最大信号强度。

  参见图2a,图2a为本申请实施例提供的第一种信号接收示意图。假设主体为用户,信号发射设备包含2个天线,天线1位于用户的前端,天线2位于用户的后端,当人员面对信号接收设备时,由于天线1所发射的信号不会受到人员自身的遮挡,因此信号接收设备所接收到的天线1发射的信号的信号强度较大,进而可以将天线1的信号的信号强度作为最大信号强度;

  参见图2b,图2b为本申请实施例提供的第二种信号接收示意图。当人员背对信号接收设备时,由于天线2所发射的信号不会受到人员自身的遮挡,因此信号接收设备所接收到的天线2发射的信号的信号强度较大,进而可以将天线2的信号的信号强度作为最大信号强度;

  参见图2c,图2c为本申请实施例提供的第三种信号接收示意图。当人员面对的方向与相对信号接收设备的方向垂直时,由于天线1、2所发射的信号受到人员自身的遮挡的程度相同,因此信号接收设备所接收到的天线1、2发射的信号的信号强度相同,进而可以将天线1或天线2的信号的信号强度作为最大信号强度。

  上述定位处理设备101可以是定位服务器,也可以是定位计算机等,信号接收设备102与定位处理设备101之间可以通过有线连接,也可以通过无线网络连接,本申请实施例并不对此进行限定。

  定位处理设备101可以接收信号接收设备102发送的表征信息,还可以获得信号接收设备102的位置,并根据表征信息和信号接收设备的位置定位主体的位置。

  本申请的一个实施例中,定位处理设备101中可以预先存储有各个信号接收设备102的位置,在接收到信号接收设备102发送的表征信息后,直接在本地获得该信号接收设备102的位置,进而根据信号接收设备的位置和上述表征信息对主体进行定位。

  本申请的另一实施例中,信号接收设备102在向定位处理设备101发送表征信息时,还可以向定位处理设备发送自身的位置,这样定位处理设备可以接收信号接收设备发送的表征信息和位置,并根据所接收到的表征信息和位置对主体进行定位。

  由此可见,应用上述实施例提供的定位系统进行定位时,无需与定位卫星之间进行信号传输,而仅需要信号发射设备与信号接收设备之间进行信号传输,信号接收设备基于所接收到的信号的最大信号强度得到表征信息,并发送表征信息至定位处理设备,定位处理设备即可利用表征信息对主体进行定位,从而实现对封闭区域内主体进行定位。并且由于信号发射设备中包含至少两个天线,各个天线的信号覆盖范围不同,这样可以减小主体自身对天线所发射的信号造成遮挡,进而减小对信号接收设备所接收到的信号的信号强度产生的干扰,从而可以提高定位的准确度。

  下面通过具体实施例对上述表征信息为最大信号强度或信号接收设备102相对主体的距离的情况分别进行详细说明。

  本申请的一个实施例中,信号接收设备102在获得最大信号强度后,可以直接将上述最大信号强度作为表征信息,并将表征信息发送至定位处理设备101。

  定位处理设备101,具体用于接收最大信号强度,根据最大信号强度计算信号接收设备102相对主体的距离,并根据距离和信号接收设备的位置定位主体的位置。

  具体的,定位处理设备接收到表征信息后,即可获得最大信号强度。由于信号在传播过程中,会随着传播距离的延长逐渐衰减,即信号接收设备相对主体的距离越远,信号接收设备所接收到的信号的信号强度越小,信号接收设备相对主体的距离越近,信号接收设备所接收到的信号的信号强度越大。也就是,信号强度与距离成反比。可以预先建立信号强度与距离之间的对应关系,然后根据上述最大信号强度计算信号接收设备102相对主体的距离。定位处理设备还可以获得信号接收设备的位置,根据上述距离和信号接收设备的位置,确定主体的位置。

  本申请的另一实施例中,上述表征信息还可以是信号接收设备102相对主体的距离。

  信号接收设备102,具体用于基于最大信号强度,计算自身相对主体的距离,作为表征信息,并向定位处理设备101发送表征信息;

  定位处理设备101,具体用于接收信号接收设备102发送的表征信息,得到信号接收设备102相对主体的距离,并根据距离和信号接收设备的位置定位主体的位置。

  具体的,可以由信号接收设备102在确定最大信号强度后,直接根据上述最大信号强度计算得到自身相对主体的距离,并将上述距离作为表征信息发送至定位处理设备101。定位处理设备101在接收到表征信息后,即可获得信号接收设备102相对主体的距离,并获得信号接收设备的位置,根据上述位置和距离对主体进行定位。

  下面通过具体实施例对信号发射设备103进行详细介绍。

  参见图3a,图3a为本申请实施例提供的一种信号发射设备的结构示意图。如图3a所示,信号发射设备103还包括切换开关1033,切换开关的第一端与信号生成器有线连接,切换开关的第二端包括多个连接触头,每一连接触头与一个天线有线连接;

  信号生成器1031,具体用于按照轮循各个天线1032的方式,控制切换开关1033的第一端与第二端的各个连接触头中的一个连接触头连通,并通过连通的连接触头向其连接的天线1032发送所生成的信号。

  具体的,信号生成器1031可以控制切换开关1033第一端与第二端的多个连接触头以轮循的方式依次连通,由于每一连接触头与一个天线有线连接,因此信号生成器可以通过连通的连接触头将信号发送至对应连接的天线,以使得天线对该信号进行发射。这样可以控制信号生成器1031以轮循的方式依次与各个天线1032连通,从而以轮循的方式依次将信号发送至各个天线。

  例如,参见图3b,图3b为本申请实施例提供的另一种信号发射设备的结构示意图。该信号发射设备中包含4个天线1032、1个信号生成器1031、一个切换开关1033。该切换开关1033的第一端与信号生成器1031相连接,第二端包含4个连接触头,每一连接触头与一个天线1032相连接。信号生成器1031可以控制切换开关1033第一端与第二端的4个连接触头以轮循的方式依次连通,从而可以使得信号生成器1031以轮循的方式依次与各个天线1032连通,进而以轮循的方式依次将信号发送至各个天线1032。

  本申请的一个实施例中,上述切换开关可以是单刀多掷开关,单刀多掷开关包括一个动端和多个不动端,其动端为第一端,与信号生成器相连接,不动端为第二端,每一不动端包括一个连接触头,用于与一个天线连接。在信号发射设备中天线的数量为2个的情况下,上述切换开关可以是单刀双掷开关,在信号发射设备中天线的数量为3个的情况下,上述切换开关可以是单刀三掷开关。信号生成器可以控制单刀多掷开关的动端按照轮循的方式依次与各个不动端相连接,这样可以控制信号生成器以轮循的方式依次与各个天线连通,从而以轮循的方式依次将信号发送至各个天线。

  本申请的一个实施例中,信号发射设备中可以包括至少两个连通开关,每一连通开关的一端与信号生成器连接,另一端与一个天线连接,当连通开关处于闭合状态时,信号生成器与该连通开关所连接的天线连通,信号生成器所生成的信号可以发送至该天线,并由该天线对信号进行发射;当连通开关处于断开状态时,信号生成器与该连通开关所连接的天线不连通,信号生成器所生成的信号难以发送至该天线。

  信号生成器可以按照轮循各个天线的方式,依次控制上述各个连通开关中的一个开关处于闭合状态、且其他连通开关处于断开状态,从而使得信号生成器按照轮循的方式依次与各个天线连通,从而以轮循的方式依次将信号发送至各个天线。

  本申请的一个实施例中,各个天线的分布方式可以包括多种情况,例如,各个天线可以沿主体的外表面在同一水平面内不同位置处分布,也可以在不同水平面内分布。在应用场景较为复杂的情况下,天线可以分布于主体外表面中不易被损坏的位置处。

  本申请的一个实施例中,各个天线可以沿主体的外表面在水平面内均匀分布。具体的,各个天线分布于主体的外表面,且各个天线映射在同一水平面的位置均匀分布。

  例如,参见图4,图4为本申请实施例提供的一种天线分布的示意图。假设主体为头盔,信号发射设备中的天线的数量为两个,天线可以均匀分布于头盔的前端和后端。

  本申请的一个实施例中,信号发射设备所包含的天线对应的天线标识。这种情况下,信号生成器1031所生成的信号中,还可以携带天线标识。这样信号生成器所生成的每一信号中可以携带目标标识和天线标识。针对每一信号,信号生成器可以将该信号发送至该信号所携带的天线标识对应的天线,以使得对应的天线对该信号进行发射。

  参见图5,图5为本申请实施例提供的一种天线的信号覆盖范围的示意图。按照图4实施例所示的天线分布方式,可以得到图5所示的信号的覆盖范围的示意图,这样两个天线不受主体遮挡的信号的覆盖范围较大,从而可以避免信号受到主体的遮挡而产生的干扰,从而提高对主体进行定位的准确度。

  参见图6,图6为本申请实施例提供的另一种天线分布的示意图。其中每一黑色原点表示一天线,信号发射设备中包含4个天线,4个天线均匀分布于头盔的前后左右四个方向。这样可以进一步减小天线所发射信号收到障碍物的遮挡。

  本申请的一个实施例中,信号发射设备103还包括俯仰角传感器,俯仰角传感器与信号生成器有线连接;其中,上述俯仰角传感器可以是陀螺仪等。

  俯仰角传感器,用于测量自身的俯仰角,并向信号生成器发送测量出的俯仰角;

  信号生成器1031,具体用于接收俯仰角传感器发送的俯仰角,生成携带俯仰角和目标标识的信号,并按照轮循各个天线的方式,向各个天线中的一个天线发送所生成的信号;

  信号接收设备102,具体用于接收各个天线发射的信号,得到所接收到的信号中携带的俯仰角,按照预设的俯仰角与信号强度补偿系数之间的对应关系,对所接收到的信号的信号强度进行补偿,得到补偿后各个信号的信号强度,确定一个轮循周期内接收到的信号补偿后的最大信号强度,基于最大信号强度,向定位处理设备101发送表征主体位置的表征信息。

  参见图7a和图7b,图7a和图7b为本申请实施例提供的天线不同俯仰角时信号覆盖范围的示意图。假设信号发射设备配置于头盔上,当用户佩戴头盔时,由于用户抬头、低头或直立等姿态的变化,会导致天线的俯仰角发生改变,进而导致天线的信号覆盖区域发生改变,即信号覆盖范围发生改变。其中,图7a所示的是用户直立时天线的信号覆盖范围的示意图,图7b所示的是用户低头时天线的信号覆盖范围的示意图。

  可见,由于天线的俯仰角发生改变,会导致天线的信号覆盖范围发生改变,从而导致信号接收设备所接收的信号的信号强度发生改变。为减小由于天线的俯仰角改变对信号接收设备接收到的信号强度的影响,可以利用信号强度补偿系数对所接收到的信号的信号强度进行补偿。

  具体的,上述俯仰角传感器可以相对天线固定安装,这样俯仰角传感器所测量的自身的俯仰角可以表征天线的俯仰角。当天线的俯仰角发生改变时,天线的覆盖范围也会随之改变。

  参见图8a和图8b,图8a和图8b为本申请实施例提供的俯仰角传感器测量俯仰角的示意图,其中,α表示俯仰角。可以由俯仰角传感器测量自身的俯仰角,作为天线的俯仰角,并将俯仰角发送至信号生成器,信号生成器接收上述俯仰角,并生成携带俯仰角和目标标识的信号,由天线对上述信号进行发射。

  信号接收设备接收到信号后,可以获得上述俯仰角,并按照预设的俯仰角与信号强度补偿系数之间的对应关系,确定上述俯仰角对应的补偿系数,按照上述补偿系数对信号的强度进行补偿,得到补偿后的信号强度。随后可以确定一个轮循周期内接收到的信号补偿后的最大信号强度,基于最大信号强度,向定位处理设备发送表征主体位置的表征信息。

  参见下表1,表1为本申请实施例提供的一种俯仰角与信号强度补偿系数之间对应关系的示意表。

  表1

  其中,当俯仰角α的角度大于60°时,可以认为俯仰角角度过大,进而定位误差较大,不利用此信号进行定位。

  上述补偿系数之间的关系可以是:1≤A≤B≤C,以保证补偿后信号的信号强度接近天线竖直状态下接收到的信号的信号强度,从而可以减小由于天线俯仰角改变对信号强度造成的干扰。

  上述实施例提供了一种定位系统,定位系统包括:定位处理设备、信号发射设备和信号接收设备,信号发射设备包括:信号生成器和至少两个天线,信号生成器与各个天线有线连接,各个天线的信号覆盖范围不同,其中:信号生成器,用于生成携带目标标识的信号,并按照轮循各个天线的方式,向各个天线中的一个天线发送所生成的信号,其中,目标标识用于表征配置有信号发射设备的主体;天线,用于发射所接收到的信号;信号接收设备,用于接收各个天线发射的信号,确定一个轮循周期内接收到的信号的最大信号强度,基于最大信号强度,向定位处理设备发送表征主体位置的表征信息,其中,轮循周期为:轮循各个天线的周期;定位处理设备,用于接收信号接收设备发送的表征信息,根据表征信息,定位主体的位置。

  由此可见,应用上述实施例提供的定位系统进行定位时,无需与定位卫星之间进行信号传输,而仅需要信号发射设备与信号接收设备之间进行信号传输,信号接收设备基于所接收到的信号的最大信号强度得到表征信息,并发送表征信息至定位处理设备,定位处理设备即可利用表征信息对主体进行定位,从而实现对封闭区域内主体进行定位。并且由于信号发射设备中包含至少两个天线,各个天线的信号覆盖范围不同,这样可以减小主体自身对天线所发射的信号造成遮挡,进而减小对信号接收设备所接收到的信号的信号强度产生的干扰,从而可以提高定位的准确度。

  参见图9,图9为本申请实施例提供的一种信号发射设备的结构示意图,所述信号发射设备包括:信号生成器和至少两个天线,所述信号生成器与各个天线有线连接,各个天线的信号覆盖范围不同,其中:

  所述信号生成器,用于生成携带目标标识的信号,并按照轮循各个天线的方式,向各个天线中的一个天线发送所生成的信号,其中,所述目标标识用于表征配置有所述信号发射设备的主体;

  天线,用于发射所接收到的信号。

  本申请的一个实施例中,所述信号发射设备还包括切换开关,所述切换开关的第一端与所述信号生成器有线连接,所述切换开关的第二端包括多个连接触头,每一连接触头与一个天线有线连接;

  所述信号生成器,具体用于按照轮循各个天线的方式,控制所述切换开关的第一端与所述第二端的各个连接触头中的一个连接触头连通,并通过连通的连接触头向其连接的天线发送所生成的信号。

  本申请的一个实施例中,所述信号发射设备还包括俯仰角传感器,所述俯仰角传感器与所述信号生成器有线连接;

  所述俯仰角传感器,用于测量自身的俯仰角,并向所述信号生成器发送测量出的俯仰角;

  所述信号生成器,具体用于接收所述俯仰角传感器发送的俯仰角,生成携带所述俯仰角和目标标识的信号,并按照轮循各个天线的方式,向各个天线中的一个天线发送所生成的信号。

  本申请的一个实施例中,各个天线沿所述主体的外表面在水平面内均匀分布。

  本申请的一个实施例中,所述目标标识为主体的标识和/或所述信号发射设备的标识。

  参见图10,图10为本申请实施例提供的一种信号接收方法的流程示意图,所述方法应用于信号接收设备,所述方法包括:

  步骤1001,接收信号发射设备中各个天线按照轮询各个天线的方式依次发射的信号,其中,各个天线发射的信号携带目标标识,所述目标标识用于表征配置有所述信号发射设备的主体;

  步骤1002,确定一个轮循周期内接收到的信号的最大信号强度,其中,所述轮循周期为:所述信号发射设备轮循各个天线进行信号发射的周期;

  步骤1003,基于所述最大信号强度,向定位处理设备发送表征所述主体位置的表征信息。

  本申请的一个实施例中,所述表征信息为:所述最大信号强度;

  所述基于所述最大信号强度,向定位处理设备发送表征所述主体位置的表征信息,包括:

  基于所述最大信号强度,计算相对所述主体的距离,作为表征信息,并向所述定位处理设备发送所述表征信息。

  本申请的一个实施例中,所述信号发射设备中各个天线发射的信号中携带俯仰角;

  所述确定一个轮循周期内接收到的信号的最大信号强度,包括:

  获得所接收到的信号中携带的俯仰角,按照预设的俯仰角与信号强度补偿系数之间的对应关系,对所接收到的信号的信号强度进行补偿,得到补偿后各个信号的信号强度,确定一个轮循周期内接收到的信号补偿后的最大信号强度。

  参见图11,图11为本申请实施例提供的一种信号接收装置的结构示意图,所述装置应用于信号接收设备,所述装置包括:

  信号接收模块1101,用于接收信号发射设备中各个天线按照轮询各个天线的方式依次发射的信号,其中,各个天线发射的信号携带目标标识,所述目标标识用于表征配置有所述信号发射设备的主体;

  强度确定模块1102,用于确定一个轮循周期内接收到的信号的最大信号强度,其中,所述轮循周期为:所述信号发射设备轮循各个天线进行信号发射的周期;

  信息发送模块1103,用于基于所述最大信号强度,向定位处理设备发送表征所述主体位置的表征信息。

  参见图12,图12为本申请实施例提供的一种信号接收设备的结构示意图,包括处理器1201、通信接口1202、存储器1203和通信总线1204,其中,处理器1201,通信接口1202,存储器1203通过通信总线1204完成相互间的通信,

  存储器1203,用于存放计算机程序;

  处理器1201,用于执行存储器1203上所存放的程序时,实现信号接收的方法步骤。

  上述信号接收设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(PeripheralComponent Interconnect,PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture,EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

  通信接口用于上述信号接收设备与其他设备之间的通信。

  存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

  上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

  在本申请提供的又一实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一信号接收方法的步骤。

  在本申请提供的又一实施例中,还提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述实施例中任一信号接收方法。

  由此可见,应用上述实施例提供的定位系统进行定位时,无需与定位卫星之间进行信号传输,而仅需要信号发射设备与信号接收设备之间进行信号传输,信号接收设备基于所接收到的信号的最大信号强度得到表征信息,并发送表征信息至定位处理设备,定位处理设备即可利用表征信息对主体进行定位,从而实现对封闭区域内主体进行定位。并且由于信号发射设备中包含至少两个天线,各个天线的信号覆盖范围不同,这样可以减小主体自身对天线所发射的信号造成遮挡,进而减小对信号接收设备所接收到的信号的信号强度产生的干扰,从而可以提高定位的准确度。

  在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

  需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

  本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于设备实施例、方法实施例、装置实施例、计算机可读存储介质实施例以及计算机程序产品实施例而言,由于其基本相似于系统实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

  以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本申请的保护范围内。

《一种定位系统、信号发射设备及信号接收方法.doc》
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