浙江工业大学尹姝获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江工业大学申请的专利一种高校教学使用的物联网协作定位实验系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120236445B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510706616.9,技术领域涉及:G09B19/00;该发明授权一种高校教学使用的物联网协作定位实验系统及方法是由尹姝;付明磊;杨旭升设计研发完成,并于2025-05-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种高校教学使用的物联网协作定位实验系统及方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种高校教学使用的物联网协作定位实验系统及方法,包所述方法包括硬件模块和软件模块,具备测试验证、数据采集与融合、时间同步、自组网络通信及接口配置功能;实验系统包含惯性测量单元IMU、全球导航卫星系统GNSS和V2X等传感器单元,包括:初始化新节点并配置传感器接口,通过时间同步与补偿模块实现高精度时间同步,采集GNSS、IMU和V2X数据并通过融合定位算法实现协作定位,将结果和原始数据存储或导出至上位机进行分析,生成可视化实验结果;且实现了高校教学环境下物联网协作定位实验的多功能平台,能够提升实验教学效果和学生实践能力。
本发明授权一种高校教学使用的物联网协作定位实验系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种高校教学使用的物联网协作定位实验方法,基于高校教学使用的物联网协作定位实验系统,其特征在于,系统包括硬件装置和软件模块,其中硬件装置包括GNSS接收机单元1、IMU单元2、V2X单元3、上位机电脑4、WIFI单元5、储存卡6及控制器; 所述GNSS接收机单元1、IMU单元2、V2X单元3、WIFI单元5、储存卡6均与所述的控制器相连,所述上位机电脑4通过串口或WIFI单元5与控制器相连; 所述IMU单元2用于获取自身运动状态与姿态信息,联合GNSS接收机单元1与V2X单元3信息实现协作定位; 所述V2X单元3用于获取路侧节点以及周围运动节点信息,并与周围节点实现局域网联,获取与周围节点的相对距离,实现协作定位; 软件模块包括自组网络通信模块、数据采集模块、时间同步与补偿模块、数据处理与计算模块、数据记录模块、接口配置与管理模块、网联控制模块;所述数据处理与计算模块通过接口配置与管理模块及网联控制模块分别与数据采集模块、时间同步与补偿模块、自组网络模块、数据记录模块相连,用于对采集到的数据进行定位、时间同步与补偿、自组网络通信、数据记录; 方法包括以下步骤: S1、初始化新节点,配置传感器接口并通过自组网络通信模块配置节点ID实现新节点的局域网联;其中,节点指网络中的定位设备终端,新节点指加入网络的新设备终端; S2、初始化后的新节点通过时间同步与补偿模块获取同步信号P和标准全局时间,通过同步信号P是否触发,判断是否进行时间同步,若触发则通过构建时钟模型进行新节点本地时间的时钟校正将本地时间同步到全局标准时间轴,实现高精度时间同步;若没有触发进行下一步; 所述步骤S2具体包括: S21、时间同步与补偿模块按固定时间间隔Δt通过信号线向节点控制器发送同步信号P,同时通过数据线发送此刻的全局标准时间TPt给节点控制器; S22、节点控制器接收到同步信号P后触发外部中断,在中断程序内获取当前时刻的本地时间LPt; S23、判断与前一次信号是否连续,通过上一步骤读到的本地时间LPt与上一次读取到同步信号时保存的本地时间LPt-进行做差,即: ΔtDIFF=LPt-LPt-1 其中LPt-在初始化时被默认设0表示上一次同步信号P触发时的本地时间,LPt是本次同步信号P触发时的本地时间,若其时间差与固定的时间间隔的差值在误差范围内,则认为信号连续,进入下一步;如下式所示: |ΔtDIFF-Δt|εt2 其中εt是预定义的容忍误差范围,Δt表示同步信号P的固定时间间隔; 若不满足条件则认为上一次信号丢失或此次信号为初始化后的首次捕获到同步信号P的瞬间,对这两种情况都跳过S24,直接进行S25; S24、根据S23的判断,若同步信号连续,进行时间同步步骤,根据公式: Lt=LPt=TPt-+Δt-Δtint3 其中Lt是节点控制器实时维持的本地时间,Δtint是节点控制器的中断延迟,根据节点控制器的硬件特性和中断机制设定;然后进入下一步,读取并解码获取TPt; S25、读取并解码发送同步信号P时刻的时间TPt,更新TPt-和LPt- TPt-=TPt4 LPt-=TPt-=TPt5 至此,节点时间同步完成; S26、晶振误差补偿:每秒内时间L[t]_ms通过系数θ=Δerr1s根据下式进行对齐; 其中,Δerr1s表示晶振频率误差; S3、通过数据采集模块获取GNSS、IMU以及V2X的数据通过时间同步与补偿模块将不同传感器不同时间戳的数据同步到统一的时间上,通过融合定位算法实现基于物联网的协作定位,并将结果和原始数据进行本地储存,判断是否需要导出数据,若需要进行下一步,否则重新回到S2循环; S4、通过相关接口导出实验结果和原始数据到上位机电脑中,通过对原始数据与基准值差分处理得到实验参考真值,进行实验环节中的结果数据分析、对比,生成可视化数据并记录实验结果,从而完成一整套物联网协作定位的实验与数据分析。
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