CN106817679B - 基于无线通信技术的用于定位服务的网络*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于无线通信技术的用于定位服务的网络***，包括基站、专用接入设备、线缆、服务器、以太网，所述基站、专用接入设备、线缆构成专用网络，服务器和以太网构成通用网络，其中，所述基站用于广播发送和接收无线电信号，并通过线缆和专用接入设备将接收的无线电信号传输至服务器；所述专用接入设备用于中转专用网络和通用网络之间的传输数据，将来自基站的数据转发至服务器以及将来自服务器的数据转发至相应基站；所述线缆用于在基站与基站、基站与专用接入设备之间进行数据传输；所述服务器用于根据接收的至少一个基站采集的数据进行相应数据处理。本发明所述网络***能够实现高精度、高效率的室内定位。

Description

基于无线通信技术的用于定位服务的网络***

技术领域

本发明涉及网络技术，具体而言，本发明涉及一种基于无线通信技术的用于定位服务的网络***。

背景技术

目前，室外定位基本由基于卫星的定位技术实现，包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗和欧洲的伽利略。而当用户进入室内时，这些***定位功能几乎无法实现。然而随着城市的不断发展，大型的现代化建筑物，例如大型购物中心、大型医院、展览中心，不断涌现，而且规模越来越大，人们对室内定位和基于位置服务的需求也越来越大。因此室内定位也成为亟待解决的问题。其中一个方向为基于无线通信技术解决室内定位问题，包括基于Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等技术，其中基于Wi-Fi定位仅仅能达到米级以内的定位，定位精度严重欠缺；基于蓝牙定位会随着电池电压的下降，信号强度减弱，使得定位精度不稳定，且点状分散的安装布设方式也导致无法形成统一的网络，难以进行后续管理；而ZigBee定位需要布置专用传感器网络，实施成本较高，不宜推广使用。因此，如何有效地、可靠地构建室内定位网络及定位***实现高精度、高效率的室内定位是需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述至少一个问题，提供一种用于定位服务的网络***，以便基于该网络***实现有效、可靠、精准的室内定位。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于无线通信技术的用于定位服务的网络***，包括基站、专用接入设备、线缆、服务器、以太网，所述基站、专用接入设备、线缆构成专用网络，服务器和以太网构成通用网络，其中，

所述基站用于广播发送和接收无线电信号，并通过线缆和专用接入设备将接收的无线电信号传输至服务器；

所述专用接入设备用于中转所述专用网络和通用网络之间的传输数据，将来自基站的数据转发至服务器以及将来自服务器的数据转发至相应基站；

所述线缆用于基站与基站、基站与专用接入设备之间传输数据；

所述服务器用于根据接收的至少一个基站采集的数据进行相应的数据处理。

具体的，所述基站接收其他基站的无线电信号，并将其通过所述线缆和所述专用接入设备传输至所述服务器，以对其他基站进行监督。

进一步，所述基站还用于向专用接入设备转发来自通过线缆连接的其他基站的数据。

进一步，所述基站还用于通过所述线缆向其他基站提供电能。

进一步，所述专用接入设备还用于通过所述线缆向与其连接的基站提供电能。

进一步，所述服务器还用于接收并保存各个基站的相关数据，以对所有基站进行实时监控。

具体的，所述基站的相关数据包括基站的设备标识号、地图坐标、网络地址以及各基站之间的有线连接拓扑关系。

具体的，当所述服务器接收不到基站的上报数据时，则向该基站发送重启指令，并监控该基站和/或其周边基站的上报数据，以确定该基站是否发生故障。

具体的，所述基站的故障包括有线侧数据上报功能异常、有线侧数据转发功能异常、无线侧定位信息广播异常。

具体的，服务器基于基站接收到的其周边基站的广播定位信息计算其实际地图坐标，并与该基站存储于服务器中的地图坐标进行比对，以确定该基站位置是否安装错误。

优选的，所述服务器还用于对所有基站发送配置信息和网络参数，以使各个基站根据接收到的配置信息和网络参数执行配置操作。

具体的，所述配置信息包括广播内容、广播周期、广播功率。

进一步，所述服务器还用于向基站发送固件更新指令，并接收基站返回的更新确定信息以启动固件在线升级。

具体的，还包括移动终端，所述服务器还用于根据接收的至少一个基站采集的与移动终端相关的数据进行相应的数据处理。

具体的，所述服务器还用于根据接收的至少一个基站采集的移动终端ID号和信号强度值计算移动终端的位置信息。

具体的，所述移动终端为具有交互功能或能够运行和位置相关的特定功能的硬件设备。

可选的，所述移动终端用于接收至少三个基站广播的包括基站ID号和信号强度值的广播数据，并基于该广播数据计算其位置信息。

优选的，所述***用于对移动终端进行定位。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

1、本发明所述网络***采用的基站供电方式不同于现有技术，将有线数据传输和供电进行一体化来构建网络，能够在实现专用接入设备及各基站之间的信号传输的同时，实现彼此之间的电力传输；同时，采用供电和数据一体化的电缆，可以避免施工或后期维护造成的高成本，实现低维护成本的专用网络***。

2、本发明所述网络***的网络拓扑结构为可扩展的树形网络结构，其不同于现有技术中的传统的星型或环形网络拓扑结构，该结构方便后续进行灵活扩展，降低施工和后期维护的成本。

3、本发明提供的网络***具有基站间相互监听的能力，使服务器可以及时发现失效的基站，并进行相应的维护和管理。

4、本发明所述网络***可以使基站在无线信道上监听周围其他基站，并将监听信息传输至服务器，由此使得各基站之间能够实时通信，互相进行监督，避免现有技术需要通过人工到现场对基站进行检测，实现自监督。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明所述网络***用于移动终端定位场景的具体实施结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，这里所使用的“终端”、“终端设备”既包括无线信号接收器的设备，其仅具备无发射能力的无线信号接收器的设备，又包括接收和发射硬件的设备，其具有能够在双向通信链路上，执行双向通信的接收和发射硬件的设备。这种设备可以包括：蜂窝或其他通信设备，其具有单线路显示器或多线路显示器或没有多线路显示器的蜂窝或其他通信设备；PCS(Personal Communications Service，个人通信***)，其可以组合语音、数据处理、传真和/或数据通信能力；PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)，其可以包括射频接收器、寻呼机、互联网/内联网访问、网络浏览器、记事本、日历和/或GPS(Global Positioning System，全球定位***)接收器；常规膝上型和/或掌上型计算机或其他设备，其具有和/或包括射频接收器的常规膝上型和/或掌上型计算机或其他设备。这里所使用的“终端”、“终端设备”可以是便携式、可运输、安装在交通工具(航空、海运和/或陆地)中的，或者适合于和/或配置为在本地运行，和/或以分布形式，运行在地球和/或空间的任何其他位置运行。这里所使用的“终端”、“终端设备”还可以是通信终端、上网终端、音乐/视频播放终端，例如可以是PDA、MID(Mobile Internet Device，移动互联网设备)和/或具有音乐/视频播放功能的移动电话，也可以是智能电视、机顶盒等设备。

本技术领域技术人员可以理解，这里所使用的远端网络设备，其包括但不限于计算机、网络主机、单个网络服务器、多个网络服务器集或多个服务器构成的云。在此，云由基于云计算(Cloud Computing)的大量计算机或网络服务器构成，其中，云计算是分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机集组成的一个超级虚拟计算机。本发明的实施例中，远端网络设备、终端设备与WNS服务器之间可通过任何通信方式实现通信，包括但不限于，基于3GPP、LTE、WIMAX的移动通信、基于TCP/IP、UDP协议的计算机网络通信以及基于蓝牙、红外传输标准的近距无线传输方式。

本发明提供一种基于无线通信技术的用于定位服务的网络***，包括基站、专用接入设备、线缆、服务器、以太网，所述基站、专用接入设备和线缆构成专用网络，服务器和以太网构成通用网络。所述网络***的拓扑结构为树形结构，其中，

基站用于广播发送和接收无线电信号，并通过线缆和专用接入设备将接收的无线电信号传输至服务器；

其中，所述广播发送或接收的无线电信号包括但不限于蓝牙、Wi-Fi、NFC中的一种或几种，当然也可以是其他形式的无线电信号，本发明对无线电信号的形式不作限制。基站依据服务器配置的功能，对外发送无线电信号，以在空间中形成信号场，供其他移动设备使用。同时，基站接收其他移动设备发射的无线电信号，并将信号通过所述线缆和专用接入设备传输至服务器。

所述基站接收其他基站的发出的无线电信号，使得各基站之间能够实时通信，实现所述基站之间的相互监督。同时，将其他基站的信息通过线缆和专用接入设备传输至服务器，使服务器可以及时发现失效的基站，进行相应的维护和管理。

所述基站还用于向专用接入设备转发来自通过线缆连接的其他基站的数据；同时，所述基站还通过所述线缆向其他基站提供电能，从而保证各基站的电力供应，避免因电力不足造成基站信号减弱，特别是当该***用于定位时，可避免因电力不足造成的定位不精确，为用户提供更高精度的定位服务。

专用接入设备用于中转所述专用网络和通用网络之间的传输数据，将来自基站的数据转发至服务器以及将来自服务器的数据转发至相应基站；

专用接入设备将来自基站的数据通过通用网络转发至服务器，同时，将来自服务器的数据通过通用网络转发至相应的基站，其中，服务器为通用网络的一部分，基站为专用网络中的一部分，以此实现中转专用网络和通用网络间的传输数据。另外，所述专用接入设备还可以为与其连接的基站提供电能。该供电方式可以避免施工或后期维护造成的高成本，实现低维护成本的专用网络***。

线缆用于基站与基站、基站与专用接入设备之间传输数据；

所述线缆连接在基站之间，传输基站之间的数据，以使基站之间实时通信，相互监督。同时，当构建的网络拓扑结构中的专用接入设备距离基站较远，而无法向基站提供电能时，则由其他基站将电能通过线缆传输至该基站，由此可减少施工成本和后期维护成本。

所述线缆还用于传输基站和专用接入设备之间的数据，以将基站采集的信息通过专用接入设备传输至服务器，同时，专用接入设备通过线缆向基站供电。

所述服务器用于根据接收的至少一个基站采集的数据进行相应的数据处理。

本发明所述具体实施例中，所述***还包括移动终端，用于对移动终端进行定位。所述服务器根据接收的基站采集的移动终端ID号和信号强度值计算移动终端的位置信息，其中所述基站至少一个。具体的，至少一个基站接收移动终端发射的包括移动终端ID号和信号强度值的无线电信号及包括定位申请的无线电信号，并将相应的无线电信号通过线缆和专用接入设备分别上传至服务器；所述服务器接收到定位申请后，根据接收到的至少一个基站转发的移动终端ID号和信号强度值对移动终端进行定位，并将位置信息反馈给所述移动终端。其中，所述移动终端为具有交互功能或能够运行和位置相关的特定功能的硬件设备。

在其他实施例中，所述服务器为本发明所述通用网络中的构成部分，其还用于接收、保存来自专用网络中的各个基站的相关数据，对专用网络空间中的所有基站的运行状态进行实时监控，实时获取所述基站的***运行状态，并显示故障信息。

具体的，在本发明所述网络***构建完成后，服务器保存基站的相关数据，包括基站的设备标识号、基站的地图坐标、基站的网络地址以及基站之间的有线连接拓扑关系。

服务器根据基站上报的数据分析所述基站是否存在故障，并提供相应的维护、告警功能。在具体实施例中，所述基站的故障包括：基站有线侧数据上报功能异常、基站有线侧数据转发功能异常、基站无线侧定位信息广播异常、基站位置安装错误。

当所述服务器接收不到基站的上报数据时，则向该基站发送重启指令，并监控该基站和/或其周边基站的上报数据，以确定该基站是否发生故障。所述具体实施例如下：

1、当服务器端接收不到基站的上报数据，但是能够接收到该基站向下级联的基站上报的数据时，服务器向该基站发送重启指令，并监控该基站的上报数据。如果在单位时间内，发送重启指令超过预设次数，仍未收到该基站的上报数据，则认为该基站失效，存在有线侧数据上报功能异常的故障，服务器报警，发出提示信息，以及时发现该基站故障。

2、当服务器端接收不到基站的上报数据，同时也接收不到该基站向下级联的基站上报的数据时，服务器向该基站发送重启指令，并监控该基站及与其所级联的基站的上报数据。如果在单位时间内，发送重启指令超过预设次数，仍未收到相关的上报数据，则认为该基站失效，存在有线侧数据转发功能异常的故障，服务器报警，发出提示信息，以及时发现该基站故障。

3、当服务器端接收不到基站的周边所有基站上报的数据中关于该基站的信息时，服务器向该基站发送重启指令，并监控该基站的周边所有基站上报的数据中关于该基站的信息。如果在单位时间内，发送重启指令超过预设次数，但服务器仍未收到相关的上报数据，则认为该基站失效，存在无线侧定位信息广播异常故障，服务器报警，发出提示信息，以及时发现该基站故障。

在其他实施例中，所述服务器基于基站接收到的其周边基站的广播定位信息计算其实际地图坐标，并与该基站存储于服务器中的地图坐标进行比对，以确定该基站位置是否安装错误。具体步骤如下：

服务器通过基站上报数据中该基站接收到的周边基站广播的定位信息，计算该基站的实际地图坐标，并与存储于服务器中的该基站的地图坐标进行比对，如果比较值超出预设的范围值，则判断该基站位置安装错误，服务器报警，发出故障提示信息。

所述服务器还用于对专用网络中的所有基站发送配置信息及网络参数，其中，所述配置信息包括广播内容、广播周期、广播功率，所述网络参数包括IP地址、网关地址、子网掩码、服务器地址、服务端口号等，以便服务器对所有基站进行集中管理和维护。

所述服务器还用于向基站发送固件更新指令，并接收基站返回的更新确定信息以启动固件在线升级。当基站准备就绪后向服务器发送确认信息，由服务器按照固件数据包的帧号逐帧发送，并等待基站反馈相应的确认信息。若预设时间内服务器未收到基站反馈的确认信息，则发送重置信息给相应的基站，以提示其固件更新失败。

在其他实施例中，所述移动终端也可以通过接收至少三个基站广播的包括基站ID号和信号强度值的广播数据，计算得出其当前位置信息。由此，基于本发明所述定位***实现对移动终端的定位。

参阅图1所示，为了说明本发明所述用于定位服务的网络***的具体工作原理，本发明实施例提供一种将该网络***应用于大型商场对移动终端进行定位的场景，其中所述基站为定位基站，具体如下：

在大型商场构建如本发明所述的网络***，设置多个基站、多个专用接入设备，所述多个基站之间、基站与专用接入设备之间均通过线缆进行连接，专用接入设备通过以太网接入服务器。当基站采集到移动终端发送的包括移动终端ID号和信号强度值的无线信号时，通过线缆和专用接入设备将该信号发送给服务器。

具体地，至少一个基站以预定的频率将其采集的移动终端的信号强度值及该移动终端的ID号发送给服务器，服务器可按照将采集到的数据录入共享数据库中，由服务器基于该些信息确定当前请求获取位置信息的移动终端的位置。

当服务器接收到来自至少一个基站转发的移动终端发送的定位申请时，基于接收到的移动终端ID号和信号强度值，计算当前移动终端的位置信息，以确定移动终端的位置。其中，所述移动终端为具有交互功能或能够运行和位置相关的特定功能的硬件设备。

在具体实施例中，所述基站和服务器进行交互确定移动终端的位置信息前，首先建立TCP链接，为后续的信息传输做准备，故而需先执行以下前置步骤：

1、监听基站的建链请求；

服务器开机后，在配置端口启动监听，等待基站的建链申请，一旦监听到建链请求则立刻建立链接。

2、建链成功后，接收基站发送的心跳包并返回成功消息确认包。

当基站开机后，向服务器发起建立TCP链接的请求，服务器接收基站的请求，与基站之间通过三次握手建立通信连接。建立链接成功后，基站向服务器上传其运行状态，具体通过发送一个标准心跳包实现。服务器收到心跳包后返回成功消息确认包，其中，所述成功消息确认包包括此基站对应的内部地址和当前***时间，以通过返回该成功消息确认包将此基站对应的内部地址和当前***时间返回给基站。基站收到返回的内部地址和服务器***时间后，如果是本基站对应的内部地址，则更新基站***时间，并进入正常工作状态。

当服务器和基站之间建立链接成功，且基站进入正常工作状态后，基站采集其辐射范围内的无线设备的内部地址和信号强度值，其中，所述无线设备包括基站和移动终端，所述移动终端为具有交互功能或能够运行和位置相关的特定功能的硬件设备。基站将采集到的相关信息定期上传到服务器做处理，如每秒10次。其中，所述基站采用统一的信息数据包格式将无线设备的信息上传至服务器。

在与服务器进行交互的过程中，如果基站未采集到任何无线设备信息，则无需上传无线设备信息给服务器。持续预设时间，如10秒内，基站均未采集到任何无线设备信息，则向服务器主动发送一个标准心跳包，以通知服务器其仍处于正常工作状态。当服务器收到一个由基站发送的信息数据包后，会判断该信息数据包中的数据正确性，若正确则将该数据作为原始数据录入共享数据库，并反馈成功消息确认包；若该数据不正确，则回应失败消息确认包。

在其他实施例中，若服务器收到是标准心跳包，则直接返回一个成功消息确认包。其中，所述成功消息确认包包括所述基站对应的内部地址和当前***时间。特别地，基站即使没有收到服务器的消息确认包，仍然定期发送相应的无线设备的信息数据包给服务器。

服务器如果在预设的时间内没有收到基站发送的任何消息，包括信息数据包和心跳包，则判断其与该基站建立的链路出现问题，重置对应的基站，释放与该基站建立的相应链路，重新进入监听状态。同理，基站在发送预设个数的消息数据包后，如果收到的成功消息确认包个数小于该预设个数，则基站判断其与服务器建立的链路出现问题，直接释放该TCP链路，并向服务器请求重新建立链接。

基于上述服务器与基站的交互流程，当移动终端向基站请求获取其位置信息时，基站通过建立的TCP链路将该请求信息中转发送至服务器，由服务器基于该请求做后续处理。

一方面，基于上述所述的本发明的网络***的工作原理，服务器通过接收至少一个基站采集的同一移动设备的辐射信号，计算其位置信息，并将位置信息通过其他数据网络反馈给移动终端，使得用户可以第一时间接收到位置信息，为用户提供更高效率的室内定位服务。另一方面，移动终端也可以通过接收至少三个基站广播的包括基站ID号和信号强度值的广播数据，并基于该广播数据计算其位置信息。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种基于无线通信技术的用于定位服务的网络***，其特征在于，包括基站、专用接入设备、线缆、服务器、以太网，所述基站、专用接入设备、线缆构成专用网络，服务器和以太网构成通用网络，其中，

所述基站用于广播发送和接收无线电信号，并通过线缆和专用接入设备将接收的无线电信号传输至服务器；

所述专用接入设备用于中转所述专用网络和通用网络之间的传输数据，将来自基站的数据转发至服务器以及将来自服务器的数据转发至相应基站；

所述线缆用于基站与基站、基站与专用接入设备之间传输数据；

所述服务器用于根据接收的至少一个基站采集的数据进行相应的数据处理；

所述基站还用于向专用接入设备转发来自通过线缆连接的其他基站的数据；

当所述服务器接收不到基站的上报数据时，则向该基站发送重启指令，并监控该基站和/或其周边基站的上报数据，以确定该基站是否发生故障。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述基站接收其他基站的无线电信号，并将其通过所述线缆和所述专用接入设备传输至所述服务器，以对其他基站进行监督。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述基站还用于通过所述线缆向其他基站提供电能。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述专用接入设备还用于通过所述线缆向与其连接的基站提供电能。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述服务器还用于接收并保存各个基站的相关数据，以对所有基站进行实时监控。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述基站的相关数据包括基站的设备标识号、地图坐标、网络地址以及各基站之间的有线连接拓扑关系。

7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述基站的故障包括有线侧数据上报功能异常、有线侧数据转发功能异常、无线侧定位信息广播异常。

8.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述服务器基于基站接收到的其周边基站的广播定位信息计算其实际地图坐标，并与该基站存储于服务器中的地图坐标进行比对，以确定该基站位置是否安装错误。

9.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述服务器还用于对所有基站发送配置信息和网络参数，以使各个基站根据接收到的配置信息和网络参数执行配置操作。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述配置信息包括广播内容、广播周期、广播功率。

11.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述服务器还用于向基站发送固件更新指令，并接收基站返回的更新确定信息以启动固件在线升级。

12.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括移动终端，所述服务器还用于根据接收的至少一个基站采集的与移动终端相关的数据进行相应的数据处理。

13.根据权利要求12所述的***，其特征在于，所述服务器还用于根据接收的至少一个基站采集的移动终端ID号和信号强度值计算移动终端的位置信息。

14.根据权利要求12或13所述的***，其特征在于，所述移动终端为具有交互功能或能够运行和位置相关的特定功能的硬件设备。

15.根据权利要求14所述的***，其特征在于，所述移动终端用于接收至少三个基站广播的包括基站ID号和信号强度值的广播数据，并基于该广播数据计算其位置信息。

16.根据权利要求12所述的***，其特征在于，所述***用于对移动终端进行定位。

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