專利名稱：一種可相互定位的計步器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量車輛、人員、動物或其他運動的固態(tài)物體在地面行駛的距離的領(lǐng)域，確切地說是指一種可相互定位的計步器。
背景技術(shù)：
申請人:經(jīng)搜索發(fā)現(xiàn)專利號為“200710145450. X”的專利文件中對其對定位的原理作如下描述“在井下一維空間，定位的對象是人，人每走一步就記錄一次，其步數(shù)用N表示正常情況下人行走的步長(T255Cm，平均步長為60cm范圍，其步長用S表示，則人相對于某個位置的距離L表示，就是L=SXN,已知的路線如井下巷道它是一維空間，計算出的L·實際就是人所在的位置。”200710145450. X所采用的定位方法存在兩個明顯的漏洞I、ZIGBEE定位方式是以基于信號強度的方式定位，即離路由節(jié)點的距離近，信號就強，離路由節(jié)點的距離遠(yuǎn)，信號就弱，當(dāng)遇到周圍的吸波物體不同，誤差也不一樣，定位的平均誤差為30米，很明顯，此項技術(shù)用于對安全級別很高的井下定場合不可行；2、采用每步長度與行走步數(shù)的乘積來計算距離，即L=SXN,只有前進的過程中才，此方法才成立；如果前進過程中有后退，則偏差就會產(chǎn)生；在原地動腳(因為計步的裝置安裝在鞋底)，也會產(chǎn)生偏差。例如佩戴采用專利號為“200710145450. X”制造而成的產(chǎn)品的人小王，在井下前進50米(按此專提到的方法行走了 83步)，因為有臨時的協(xié)助任務(wù)又后退了 40米(行走了 67步)，此時如果按該專利中所講的計算方法，小王在井下的位置為L=SXN,把對應(yīng)的值代入后90米=9000cm=60cmX (83步+67步)，小王現(xiàn)在的位置到原始出發(fā)點的距離計算結(jié)果為90米，而小王現(xiàn)在的位置到原始出發(fā)點的實際距離為10米〔L=10米=60CmX (前進83步-后退67步)〕，因此計算出的距離與實際距離相差高達(dá)80米。如果在井下存在反復(fù)的來回走動，或是原地動腳(因為計步的裝置安裝在鞋底)，則誤差會越積越大，無法定位。綜上所述，在專利號為“200710145450. X”的專利文件中，計步定位+ZIGBEE定位的方式中，計步定位方式完全失去意義，僅剩下ZIGBEE定位，而ZIGBEE定位的缺陷在上文中已經(jīng)闡明。因此專利號為200710145450. X的專利在應(yīng)用范圍受到了一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種可相互定位的計步器，除了計步器功能外，還加入了定位功能，其采用CSS實時定位方式，定位精度可達(dá)到室內(nèi)2米和室外I米，比基于場強方式定位的ZIGBEE、Wi-Fi、RFID抗干擾能力強，同時又克服了 GPS無法進行室內(nèi)定位的短處。為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供的可相互定位的計步器，包括MPU主控制器、重力感應(yīng)器、距離及位置處理模塊、無線收發(fā)單元及顯示屏，所述重力感應(yīng)器、所述距離及位置處理模塊、所述無線收發(fā)單元和所述顯示屏分別與所述MPU主控制器連接，其中所述MPU主控制器負(fù)責(zé)對各模塊的功能協(xié)調(diào)工作，數(shù)據(jù)處理運算，狀態(tài)監(jiān)視；
所述重力感應(yīng)器負(fù)責(zé)計算行走或跑步的數(shù)量，并根據(jù)步數(shù)與步長的乘積得出行走或跑步的距離；所述距離及位置處理模塊負(fù)責(zé)向后臺服務(wù)器報告本計步器處在由4個CSS無線基站圍成的區(qū)域中的位置；所述無線收發(fā)單元負(fù)責(zé)收發(fā)與本計步器進行位置綁定的其它計步器的位置數(shù)據(jù)；所述顯示屏負(fù)責(zé)顯示本計步器的步數(shù)，或者顯示本計步器與其它計步器的相對位置，或者顯示本計步器在基站信號范圍內(nèi)的位置。優(yōu)選地，可相互定位的計步器還包括按鍵，所述按鍵與所述MPU主控制器連接。 優(yōu)選地，所述按鍵包括功能設(shè)置按鍵和狀態(tài)查閱按鍵。優(yōu)選地，可相互定位的計步器還包括蜂鳴器，所述蜂鳴器與所述MPU主控制器連接，所述蜂鳴器起到提示的作用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的可相互定位的計步器，除了計步器功能外，還加入了定位功能，其采用CSS實時定位方式，定位精度可達(dá)到室內(nèi)2米和室外I米，比基于場強方式定位的ZIGBEE、Wi-Fi、RFID抗干擾能力強，同時又克服了 GPS無法進行室內(nèi)定位的短處。


圖I為本發(fā)明實施例中可相互定位的計步器的模塊框圖；圖2為本發(fā)明實施例中可相互定位的計步器的定位圖；圖3為以兩個手持設(shè)備之間的測量距離來闡述CSS在任意兩點之間的無線測距原理圖。
具體實施例方式為了本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施例進行闡述。請參見圖I-圖3，圖I為本發(fā)明實施例中可相互定位的計步器的模塊框圖；圖2為本發(fā)明實施例中可相互定位的計步器的定位圖；圖3為以兩個手持設(shè)備之間的測量距離來闡述CSS在任意兩點之間的無線測距原理圖。本發(fā)明實施例提供的可相互定位的計步器，包括MPU主控制器、重力感應(yīng)器、距離及位置處理模塊、無線收發(fā)單元及顯示屏，重力感應(yīng)器、距離及位置處理模塊、無線收發(fā)單元和顯示屏分別與MPU主控制器連接，其中MPU主控制器負(fù)責(zé)對各模塊的功能協(xié)調(diào)工作，數(shù)據(jù)處理運算，狀態(tài)監(jiān)視；重力感應(yīng)器負(fù)責(zé)計算行走或跑步的數(shù)量，并根據(jù)步數(shù)與步長的乘積得出行走或跑步的距離；距離及位置處理模塊負(fù)責(zé)向后臺服務(wù)器報告本計步器處在由4個CSS無線基站圍成的區(qū)域中的位置；無線收發(fā)單元負(fù)責(zé)收發(fā)與本計步器進行位置綁定的其它計步器的位置數(shù)據(jù)；顯示屏負(fù)責(zé)顯示本計步器的步數(shù)，或者顯示本計步器與其它計步器的相對位置，或者顯示本計步器在基站信號范圍內(nèi)的位置?？上嗷ザㄎ坏挠嫴狡鬟€包括按鍵，按鍵與MPU主控制器連接。按鍵包括功能設(shè)置按鍵和狀態(tài)查閱按鍵。
可相互定位的計步器還包括蜂鳴器，蜂鳴器與MPU主控制器連接，蜂鳴器起到提示的作用。距離及位置處理模塊的具體處理流程如下首先，當(dāng)距離及位置處理模塊探測到有CSS基站信號時，會以一定的時間間隔向基站發(fā)出請求通信，當(dāng)找到4個基站時，會發(fā)出同步信號給基站；接著進行測量此計步器與4個基站的之間的距離，并把測量到的4個距離傳送到后臺電腦上，在電腦上顯示此計步器在CSS基站信號區(qū)域內(nèi)的位置。如果本計步器沒有與其它的任何一個計步器進行綁定，則本計步器的無線收發(fā)單元不工作，處于休眠狀態(tài)。如果本計步器與其它的一個或多個進行綁定，則可以接收通過后臺發(fā)來的與本計步器進行綁定的其它的計步器位置數(shù)據(jù)。接收下來的其它計步器的位置數(shù)據(jù)與本計步器的位置進行相減，差值即為本計步器與其它計步器的相對位置，從而實現(xiàn)了計步器與計步器之間的相互定位。如圖2所示，計步器I與各站點之間的距離分別為dAl，dBl, dCl，dDl， 當(dāng)計步器I進行移動時，(^1，(^1，(1(1，(101也隨之改變，因此，計步器1的位置可以實時確定。計步器2與各站點之間的距離如圖2所示，分別為dA2，dB2, dC2，dD2，當(dāng)計步器2進行移動時，dA2，dB2，dC2，dD2也隨之改變，因此，計步器2的位置可以實時確定。其它進入上圖2所示區(qū)域的計步器的位置確定方式與計步器I相似，在此不再累述。請參見圖3，以兩個手持設(shè)備之間的測量距離來闡述CSS在任意兩點之間的無線測距原理如下t_p=(t_roundA-t_replyA+t_roundB-t_replyB) /4信號單次傳輸?shù)木嚯x為d，整個測量過程中，產(chǎn)生了四次傳輸過程(即為4d)，以及兩次等待回復(fù)時間(t_replyA、t_replyB),所以單次測量時間計算如下 d=C*(t_roundA-t_replyB+t_roundB-t_replyA)/4C為無線信號傳輸?shù)乃俣瘸Ａ?，由于t_roundA, t_roundB, t_replyA, t_replyB能夠通過基帶時鐘測量出來，因此單次信號傳輸?shù)臅r間，傳輸距離也能夠計算出來測量兩點之間的距離是由信號發(fā)出到返回到發(fā)射點的等待時間差來決定，距離越長，時間差也越大；反之，距離越短，時間差值也就越小。完成一個周期后，接收端和發(fā)送端相互交換。由此，可以看出，測量兩點的距離，在這兩點之間進行了互為主從的時間差計算，再取其平均值，因此這種測量方式的誤差更小一些。另外這種測量方式最大的優(yōu)點是，只要能接收到的地方就能進行測量。測量距離的誤差控制在一個比較小的范圍后，在平面中，該計步器的定位的精度也可進一步提高，最高可控制在2米以內(nèi)，因此對于對井下作業(yè)這類安全級別要求比較高的場合更為合適。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的可相互定位的計步器，除了計步器功能外，還加入了定位功能，其采用CSS實時定位方式，定位精度可達(dá)到室內(nèi)2米和室外I米，比基于場強方式定位的ZIGBEE、Wi-Fi、RFID抗干擾能力強，同時又克服了 GPS無法進行室內(nèi)定位的短處。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所 示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種可相互定位的計步器，其特征在于，包括MPU主控制器、重力感應(yīng)器、距離及位置處理模塊、無線收發(fā)單元及顯示屏，所述重力感應(yīng)器、所述距離及位置處理模塊、所述無線收發(fā)單元和所述顯示屏分別與所述MPU主控制器連接，其中 所述MPU主控制器負(fù)責(zé)對各模塊的功能協(xié)調(diào)工作，數(shù)據(jù)處理運算，狀態(tài)監(jiān)視； 所述重力感應(yīng)器負(fù)責(zé)計算行走或跑步的數(shù)量，并根據(jù)步數(shù)與步長的乘積得出行走或跑步的距離； 所述距離及位置處理模塊負(fù)責(zé)向后臺服務(wù)器報告本計步器處在由4個CSS無線基站圍成的區(qū)域中的位置； 所述無線收發(fā)單元負(fù)責(zé)收發(fā)與本計步器進行位置綁定的其它計步器的位置數(shù)據(jù)； 所述顯示屏負(fù)責(zé)顯示本計步器的步數(shù)，或者顯示本計步器與其它計步器的相對位置，或者顯示本計步器在基站信號范圍內(nèi)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可相互定位的計步器，其特征在于，還包括按鍵，所述按鍵與所述MPU主控制器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可相互定位的計步器，其特征在于，所述按鍵包括功能設(shè)置按鍵和狀態(tài)查閱按鍵。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可相互定位的計步器，其特征在于，還包括蜂鳴器，所述蜂鳴器與所述MPU主控制器連接，所述蜂鳴器起到提示的作用。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可相互定位的計步器，包括MPU主控制器、重力感應(yīng)器、距離及位置處理模塊、無線收發(fā)單元及顯示屏，所述重力感應(yīng)器、所述距離及位置處理模塊、所述無線收發(fā)單元和所述顯示屏分別與所述MPU主控制器連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的可相互定位的計步器，除了計步器功能外，還加入了定位功能，其采用CSS實時定位方式，定位精度可達(dá)到室內(nèi)2米和室外1米，比基于場強方式定位的ZIGBEE、Wi-Fi、RFID抗干擾能力強，同時又克服了GPS無法進行室內(nèi)定位的短處。
文檔編號G01C22/00GK102829796SQ201210301010
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者楊華寶, 符勇 申請人:深圳市豪恩安全科技有限公司