专利名称：定位系统及其主控设备和目标设备的制作方法
技术领域：
定位系统及其主控设备和目标设备
技术领域：
本实用新型涉及具有主控设备和目标设备的定位系统，该定位系统尤其适用于对安装有小型目标设备的目标物进行定位。
背景技术：
市面上已有许多种定位系统，如车辆定位器、GPS、手机以及其它手持定位装置，而这些系统都比较复杂和昂贵，需要地图和网络等工具的辅助。现代生活中，人们迫切需要一种简单的定位系统。因此，亟需一种简单、廉价、低能耗的定位系统。
发明内容
·[0004]本实用新型的提供一种定位系统的主控设备，所述主控设备包括处理器；与处理器通信连接的输入装置；与处理器通信连接的输出装置；与处理器通信连接的收发器，用于向定位系统的目标设备发送信号以及接收所述目标设备的响应信号；与收发器通信连接的天线。在一个优选方案中，所述主控设备还包括定时电路，所述定时电路与所述收发器、处理器通信连接。在一个优选方案中，所述主控设备还包括睡眠定时器，所述睡眠定时器与所述处理器通信连接。在一个优选方案中，所述天线包括定向接收天线和发射天线；所述接收天线通过巴伦转换器、低噪放大器连接到射频开关；所述发射天线通过限带滤波器、功率放大器连接到所述射频开关。在一个优选方案中，所述输出设备包括用于表不信号强度的显不器、振荡器和/或音频器。在一个优选方案中，所述主控设备还包括存储器，所述存储器与所述处理器通信连接。本实用新型还提供一种定位系统的目标设备，所述目标设备包括处理器；与处理器通信连接的收发器，用于接收定位系统的主控设备的信号以及向所述主控设备发送响应信号；与收发器通信连接的天线。在一个优选方案中，所述目标设备还包括定时电路和睡眠定时器；所述睡眠定时器与处理器通信连接，所述定时电路与处理器、收发器通信连接。在一个优选方案中，所述目标设备还包括用于指示信号的显示器和/或音频器，所述显示器和/或音频器与处理器通信连接。本实用新型还提供由上述主控设备、目标设备构成的定位系统。本实用新型提供的定位系统、主控设备、目标设备具有结构简单、成本低、操作简便的优点。
图I所示是本实用新型所提供的定位系统的主控设备的示意图，该主控设备用于找到目标设备相对于主控设备的位置；图2是本实用新型所提供的定位系统的目标设备的示意图，该目标设备用于向主控设备发送定位响应信号；图3所示是一个实施例中主控设备的操作流程图；图4所示是一个实施例中目标设备的操作流程图；图5所示是一个实施例中定位过程的操作流程图；图6所示是2. 4GHz无线射频在距离上的信号衰减示意图表；图7所示是在主控设备接收的信号强度中的能量指标数值和声音图案变化示意图表。
具体实施方式本实用新型涉及一种用于确定目标设备相对于手持主控设备的位置的系统、方法和装置。主控设备由用户激发后，以爆发数据流的形式向目标设备发射数据包。目标设备用于接收到所述爆发数据流的一个数据包后持续地向主控设备发出响应数据包。主控设备计算出来自目标设备的数据包中的信号强度并以声音和图像的形式向用户显示出信号强度，随后用户即可得知目标设备的距离远近。用户握持主控设备绕其身体各方向移动从而可以获知相对最大的信号强度，这样用户即可知晓目标设备的位置方向。用户沿该方向前行并反复移动主控设备然后向相对信号强度最大的方向行走直至获得最大信号强度。本实用新型所提供的系统具有利用非对称传输系统来确定标签与主控设备之间位置的能力。目标设备所捕捉到的信号在时间上并不与一个完整的数据包中的起止顺序相一致。但是，主控设备按照时间推移的顺序反复发射数据包，目标设备循环地捕捉序列中的完整数据包。定位系统实例图I和2示出了一个通讯系统的实例，其包括主控设备和目标设备，主控设备在信道中发射一个序列，而目标设备在信道中以半双工的方式向主控设备进行反馈。主控设备的实例中包括定向接收天线11和发射天线27。接收天线11连接在巴伦(balun)转换器12上，巴伦转换器12连接在低噪放大器13上，而低噪放大器13连接在无线射频开关(RF开关)14上，RF开关14连接在功率放大器25上，功率放大器25连接在限带滤波器26上，限带滤波器26连接在发射天线27上，RF开关14连接在巴伦转换器15上，巴伦转换器15连接在与处理器19相联接的收发器16上。音频器24、振荡器23和显示器20连接在处理器上用于指示信号。在收发器和处理器上设置有计时电路17，与处理器相连的睡眠计时器18用于节能。输入装置21连接在处理器上用于控制输入，连接在处理器上的存储器22能提供额外的存储空间。目标设备的实例中包括连接在巴伦转换器3上的天线2，巴伦转换器3连接在收发器4上。收发器与处理器7相连，音频器9和显示器8连接在处理器上用于指示信号。在收发器和处理器上设置有计时电路5，与处理器相连的睡眠计时器6用于节能.[0028]丰控设各实例图I示出了与目标设备进行通讯的主控设备的实例。目标设备在预设的时间间隔上被睡眠和唤醒计时器激活并接收来自主控设备的定位激活信号，目标设备判断所接收的信号并确定该信号是否是用于定位激活。随后目标设备向主控设备应答出位置响应信号，从而启动定位操作。主控设备所具有处理器是任何适于数据处理的装置，至少包括但不限于微处理器、微控制器、CISC处理器、RISC处理器或专用集成电路ASIC等。该处理器用于接收和判断输入、控制输出、测井数据、接收存入数据、以及执行程序等。处理器并与诸多电路元件进行通讯，如时控电路、输入电路、显示输出电路、音频输入或输出电路、存储电路和记忆电路等。“输入”可以是来自诸多输入设备或用户输入的方式，如中断信号、唤醒计时器、 键盘、键区、一个或多个按钮或按键、触摸屏被动或主动、触摸板、操作杆、操作板、压敏输入器，或其它处理器以及通过软件程序生成的输入。在一些实例中，声音也可经音频输入处理器如模拟数字转换电路或包含模拟数字转换装置的编-解码电路CODEC而被输入到主控设备。可在主控设备内置麦克风，或在主控设备上设置外接麦克风接口作为声音输入。麦克风接收到的信号所转换的数字信号也可被理解成是“输入”，基于声音的输入也可被主控设备所采用。在一些实施例中，声音-文字转换器也可被集成在与处理器进行通讯的硬件中，在另一些实例中，由音频输入处理器处理的基于软件控制的音频识别也可作为一种音频输入的形式而成为“输入”的实例。音频输出电路可用作向主控设备用户提供听觉信息、导航与位置信息报告的指示装置。音频输出电路可包括音频输出装置和音频输出处理器。音频输出处理器与输出装置共同向用户提供听觉的通知。音频输出装置和音频输出处理器可被整合在一起。音频输出装置可以是耳机或扬声器的音频驱动电路，在一些实施例中，主控设备设有扬声器或压电器件用以提供声音输出，在另一些实施例中，在主控设备上可设置音频输出接口如耳机插口以使用户可以连接耳机类装置或外接扬声器。音频处理器可以是单声道生成电路、多声道生成电路、多声道合成电路、声音合成电路、MIDI读出电路、或声音播放电路。在一些实施例中，音频处理器包括数-模转换装置如数字-模拟转换电路或编-解码电路。语音合成电路包括文字-语音识别器，语音合成器可提供各种方言和口音，如男声、女声、机器人声、英国口音、法国口音、西班牙口音等。在一些实例中，音频输出处理器可提供任何想要的格式的音乐播放，如有损压缩的声音文件、无损压缩的声音文件、或未压缩的声音文件。在其它实施例中，音频输出处理器可用于播放预先录制的声音或用户录制声音。录制的声音可以是语音、名人录音、印象深刻的可辨认声音。在一些实施例中，音频输出处理器在功能上可与前述的音频输入处理器整合在一起。显示电路也可用作向主控设备用户提供视觉信息、导航信息和位置信息的指示装置。显示电路可以提供任何可能的视频输出，如LED显示、IXD显示、主动式显示、被动式显示、黑白显示、单色显示和/或多色显示。其它举例的显示电路可以是离散排列的LED、七段显示器、以及其它可提供视觉信息的发光二级装置。在一些实施例中，用户界面与显示输出装置可整合在一起，如，与液晶显示器一体化的触摸屏。在别的实例中，用户输入界面与视频输出装置是独立设置的。[0035]在一些实例中，距离信息在显示电路中以文字数字表征如，10，1(V，10ft，10m等；在其它实施例中，距离信息以图表信息表征如符号、线条或其他几何图形，其它文字数字与图形的结合也可用于表征距离。处理器以应用模式控制逻辑去响应各种如下所述的用户输入的有效无效的操作模式。模式控制逻辑以及任何响应的对主控设备的设置都是以软件的形式提供或内置在被处理器所执行的常规存储器中的固件如ROM中，或其它等效机制如非易失性存储器NVM、R存装置、微处理器中的硬编码指令等。在其它实施例中，处理器和存储器可被可编程逻辑器件PLD、经特殊设计的电路如特别嵌入的应用程序所代替，来提供相近似的功效。收发器�？�16被用于发射和接收操作，其可以是单独的发射器和单独的接收器。对于发送操作通过载波频率、扩频载波、和/或频率跳变方式载送调制如多相相移键控、双相相移键控、正交相移键控、差分相移键控、连续相位调制、多振幅多相位相移键控等信号。RF开关14被用于将载波调制信号传递到功率放大器25。调制信号被放大并 传递到限带滤波器26。限带滤波器连接在天线和功率放大器之间，这样频带外的信号即被忽略掉。限带滤波器26可以是任何提供合理带宽限制功用的滤波器，如无源带通滤波器、有源带通滤波器、表面声波SAW滤波器、体声波BAW滤波器、梳妆滤波器、带状线滤波器等。对于接收操作接收来自目标设备的输送信号。经由RF开关14从定向天线11接收到调制如多相相移键控、双相相移键控、正交相移键控、差分相移键控、连续相位调制、多振幅多相位相移键控等信号。接收到的信号由同样具有信号处理功能的基带处理器进行处理上述主控设备通过对接收到的信号强度测量来执行对目标设备的定位。比如，相对强的接收信号强度可被确定为在主控设备与目标设备之间具有相对短的距离。相对弱的接收信号强度可被确定为在主控设备与目标设备之间具有相对长的距离。通常来说，用户开启搜寻模式以获取通讯连接，同时计算出初始的接收信号强度，接着用户开启定位模式，并握持主控设备绕其身体各方向移动从而获知相对最强的信号强度，随后用户即可得知目标设备的距离远近来。用户握持主控设备绕其身体各方向移动从而可以获知相对最大的信号强度，这样用户即可知晓目标设备的位置方向。用户沿该方向前行并反复移动主控设备然后向相对信号强度最大的方向行走直至获得最大信号强度。目标设备实例图IB示出了目标设备与主控设备进行通讯联络的实例。在该实例中，目标设备的重量轻形体小可被放置于任何物体上，如人体、宠物、玩具、钱包等。目标设备用于接收如前所述的来自主控设备的收发器模块4经由天线2发出的位置主动信号。发射器可以是单独的发射器和单独的接收器。收发器调节载波频率并解码基带信号。处理方法是由目标设备中的处理器执行基带处理和信号分析。需要注意的是本实用新型所提供的目标设备中的处理器是用于响应接收自主控设备的应用模式控制逻辑。模式控制逻辑以及任何对应的对目标设备的设置都设定在存储设备中，或微处理器的硬编码指令中，等等。在其它实例中，处理器和存储器可被可编程逻辑器件PLD、经特殊设计的电路如特别嵌入的应用程序所代替，来提供相近似的功效。由目标设备向主控设备发送响应信息并被主控设备所识别和定位，并从目标设备接收数据。响应信息由处理器发出并由收发器调制。收发器�？橛胩煜吡硬⒋湫藕�。[0046]由于目标设备是由有限的电池提供电量，目标设备通常是处于低能耗或睡眠模式。睡眠模式所消耗的能量足以操作睡眠计时器。基于预设的时间间隔，目标设备被激活如由睡眠计时器唤醒并搜寻接收信号。如果没有可识别的信号被接收到，目标设备将重新处于睡眠模式。标签所具有的定时信号是由图2中的计时电路5所发出的。处理器和收发器由相同的时钟信号所操控。系统所使用的定时信号是来自目标设备本地发出的振荡信号，被数字化地合成为收发器载波信号。计时电路具有通过校准逻辑电路校准高频率时钟的额外功能。校准逻辑电路具有任意数量的高频计数器、低频计数器、数字比较器电路以及其它逻辑电路，如寄存器、锁存器及相关的逻辑。在有校准信号时，校准逻辑的操作被激活，就如在应用模式控制逻辑下对处理器的响应。音频器9和显示器8用于在操作中指示和提醒用户。上述主控设备可用于在较长时间间隔上如，几秒钟提供相对高功率的传输信号以 确保目标设备具有足够的时间去捕捉所需的信号，以及在受到干扰而致信号中断时重新捕捉信号。目标设备所能捕捉的能量上限取决于主控设备的辐射功率乘以目标设备的捕捉时间间隔，乘以任何损失因素，取决于传输路径。目标设备可在比主控设备短的时间间隔下传输低功率传输信号。目标设备所能捕捉的能量上限取决于主控设备的辐射功率乘以目标设备的捕捉时间间隔，乘以任何损失因素，取决于传输路径。系统中的每一目标设备在与主控设备配对时都具有16位识别符，用以唯一指定每一目标设备。示范件操作流稈图3是主控设备的示范性操作流程图。当用户或者其他进行发起定位特定目标设备的请求时，定位流程开始。用户可通过按钮或者其他方式的输入激活主动设备进入定位模式。主控设备的模式逻辑评估用户的输入，判断用户的输入是否请求定位模式。如图3所示，用户选择进入定位模式后，定位信号由主控设备发射到目标设备。主控设备随后等待目标设备的回应。如果没有检测到回应，主控设备将再次发射定位信号。如果依然没有检测到回应，那么，主控设备向用户发出“超出范围”警示，然后进入睡眠模式以节省能量。如果检测到目标设备的回应，主控设备就测量所接收到的信号的强度，并持续更新主控设备的指示器，以告知用户当前接收到的信号强度。指示器可以是LCD显示器、音频器、振荡器等。主控设备接着等待用户的其他输入，以退出定位模式。图4是目标设备的操作流程图。如图4所示，目标设备最初处于节能接收模式。目标设备检测到主控设备的定位信号时，持续地向主控设备发射定位响应信号。当检测到主控设备的末信号时，目标设备返回节能接收模式。图5是定位系统的操作流程图。如图5所示，用户发起定位特定目标设备的请求时，主控设备进入定位模式。定位结果在几秒钟后显示。根据如图6所示的2. 4GHz的射频信号随着距离的衰减，主控设备测量所接收到的信号的强度。该信号强度被转换成能量级指示和声音式样，以告知用户目标设备的位置有多远。图7显示了本实例采用的能力级指不和声音式样。[0058]用户握着主控设备在身体周围摆动，就可确认最大的能力级指示和声音式样。据此，用户将知道目标设备的定位方向。用户沿着该方向往前移动 ，并重复在身体周围摆动主控设备以及沿着最大能力级指示/声音式样的方向前行，最后将获得最大的信号强度，从而找到目标设备。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种定位系统的主控设备，其特征在于，所述主控设备包括 处理器(19)； 与处理器(19)通信连接的输入装置(21)； 与处理器(19)通信连接的输出装置(23，24)； 与处理器(19)通信连接的收发器(16)，用于向定位系统的目标设备发送信号以及接收所述目标设备的响应信号；以及 与收发器(16)通信连接的天线(11，27)。
2.根据权利要求I所述的主控设备，其特征在于，所述主控设备还包括定时电路(17)，所述定时电路(17)与所述收发器(16)、处理器(19)通信连接。
3.根据权利要求2所述的主控设备，其特征在于，所述主控设备还包括睡眠定时器(18)，所述睡眠定时器(18)与所述处理器(19)通信连接。
4.根据权利要求I所述的主控设备，其特征在于，所述天线包括定向接收天线(11)和发射天线(27);所述接收天线(11)通过巴伦转换器(12)、低噪放大器(13)连接到射频开关(14);所述发射天线(27)通过限带滤波器(26)、功率放大器(25)连接到所述射频开关(14)。
5.根据权利要求I所述的主控设备，其特征在于，所述输出设备包括用于表示信号强度的显示器(20)、振荡器(23)和/或音频器(24)。
6.根据权利要求I所述的主控设备，其特征在于，所述主控设备还包括存储器(22)，所述存储器(22)与所述处理器(19)通信连接。
7.—种定位系统的目标设备，其特征在于，所述目标设备包括 处理器(7)； 与处理器(7)通信连接的收发器(4)，用于接收定位系统的主控设备的信号以及向所述主控设备发送响应信号；以及 与收发器(4)通信连接的天线(2)。
8.根据权利要求7所述的目标设备，其特征在于，所述目标设备还包括定时电路(5)和睡眠定时器(6);所述睡眠定时器(6)与处理器(7)通信连接，所述定时电路(5)与处理器(7)、收发器(4)通信连接。
9.根据权利要求7所述的目标设备，其特征在于，所述目标设备还包括用于指示信号的显示器(8)和/或音频器(9)，所述显示器(8)和/或音频器(9)与处理器(7)通信连接。
10.一种定位系统，其特征在于，包括如权利要求I至6中任意一项所述的主控设备、如权利要求7至9中任意一项所述的目标设备。
专利摘要本实用新型涉及定位系统及其主控设备和目标设备。主控设备包括处理器(19)；与处理器(19)通信连接的输入装置(21)；与处理器(19)通信连接的输出装置(23，24)；与处理器(19)通信连接的收发器(16)，用于向定位系统的目标设备发送信号以及接收所述目标设备的响应信号；与收发器(16)通信连接的天线(11，27)。目标设备包括处理器(7)；与处理器(7)通信连接的收发器(4)，用于接收定位系统的主控设备的信号以及向所述主控设备发送响应信号；与收发器(4)通信连接的天线(2)。本实用新型提供的定位系统、主控设备、目标设备具有结构简单、成本低、操作简便的优点。
文档编号G01S1/08GK202693785SQ20122019527
公开日2013年1月23日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者梁俊强 申请人:尧基国际有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
