CN104808227A - 用于士兵定位的无线定位装置和无线定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于士兵定位的无线定位装置和无线定位系统，其中无线定位装置包括：至少一个纳米发电机、储能模块、第一无线收发模块以及第一中央处理模块；至少一个纳米发电机用于将机械能转化为电能；储能模块用于为第一中央处理模块和第一无线收发模块供电；第一中央处理模块用于控制第一无线收发模块发出定位信号，以供监测装置接收到定位信号后进行定位。本发明的无线定位装置和无线定位系统，省去了更换电池的繁琐，能够适应野外各种恶劣条件，从而可以很好的实现士兵在野外训练或作战时的精确定位。

Description

用于士兵定位的无线定位装置和无线定位系统

技术领域

本发明涉及军工技术领域，具体涉及一种能够实现士兵在野外训练或作战时的精确定位的无线定位装置和无线定位系统。

背景技术

美国全球定位系统(Global Positioning System，简称：GPS)起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用，其主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。GPS系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。

北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，简称：BDS)是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统，是继美国全球定位系统(GlobalPositioning System，简称：GPS)和俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。BDS系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，并且具有短报文通信能力。

除GPS系统和BDS系统之外，无线射频识别技术(Radio FrequencyIdentification，简称：RFID)正逐渐地渗入到我们的现代生活中。由于RFID技术所带来的高效率及方便性，已经在零售消费品、医药管理、交通运输、国防军工等行业中得到广泛应用，尤其是RFID对物体的唯一识别特性更是激发了人们对物联网的研究兴趣。世界上很多国家都正逐步地增加基于RFID物联网应用的研究力度，日韩两国在未来的信息技术发展规划中均把RFID技术作为一项关键技术。而我国在上个世纪90年代就开始了RFID产业的前瞻性研究和试点应用的探索，国家金卡工程中的非接触式智能卡已经大规模地应用于高速公路站点收费、铁路机车识别管理等方面，并且第二代电子身份证识别在交通驾驶管理、汽车铁路飞机购票登记管理等方面的应用还取得了巨大成功，这一系列的措施和努力都大大推进了社会的信息化进程，产生了巨大的社会效益。目前，RFID技术也被希望应用在军事上的士兵定位系统中。

通过分析已有的士兵定位系统发现，士兵定位系统中的定位装置往往都需要电池进行供电，但是士兵在野外工作时往往会遇到很多意外情况，电池既重且使用时间有限，这些都为士兵的使用带来了极大的不便，因此设计一种无需电池的无线定位装置和无线定位系统是非常有必要的。

发明内容

本发明提供一种用于士兵定位的无线定位装置和无线定位系统，用于解决现有士兵定位系统中的定位装置需要电池供电，携带电池不方便且使用时间有限的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种用于士兵定位的无线定位装置，包括：至少一个纳米发电机、储能模块、第一无线收发模块以及第一中央处理模块；所述至少一个纳米发电机用于将机械能转化为电能；所述储能模块与所述至少一个纳米发电机的输出端连接，用于存储所述至少一个纳米发电机输出的电能；所述储能模块为所述第一中央处理模块和所述第一无线收发模块供电；所述第一中央处理模块与所述第一无线收发模块连接；所述第一中央处理模块用于控制所述第一无线收发模块向监测装置发出定位信号。

可选地，所述第一无线收发模块包括与所述第一中央处理模块连接的RFID发射模块；所述RFID发射模块用于在所述第一中央处理模块控制下以RFID工作方式发出定位信号。

可选地，所述第一无线收发模块还包括与所述第一中央处理模块连接的第一RFID读写模块，用于接收所述监测装置以RFID工作方式发出的远程启动信号，并将所述远程启动信号传递给所述第一中央处理模块；所述第一中央处理模块具体用于识别所述远程启动信号，控制所述RFID发射模块以RFID工作方式发出所述定位信号。

可选地，在没有接收到所述远程启动信号时，所述第一RFID读写模块处于工作模式，所述第一中央处理模块和所述RFID发射模块处于休眠模式。

可选地，无线定位装置还包括：与所述储能模块连接的开关控制模块，用于控制所述储能模块开启或关闭为所述第一中央处理模块和所述第一无线收发模块供电；和／或，在不需要发送所述定位信号时，根据手动控制释放所述储能模块存储的电能。

可选地，所述第一中央处理模块包括用于对所述定位信号进行加密的加密模块。

可选地，所述纳米发电机为摩擦发电机和／或氧化锌纳米发电机；所述摩擦发电机为三层结构、四层结构或者五层结构，所述摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个表面，所述摩擦发电机具有至少两个输出端。

可选地，构成所述摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设有微纳结构。

可选地，所述至少一个纳米发电机设置在所述士兵的鞋底和／或衣服中；在所述士兵的运动过程中，所述纳米发电机发生形变而产生电能。

可选地，所述第一无线收发模块进一步包括与所述第一中央处理模块连接的GPS定位模块、北斗定位模块或北斗GPS双模定位模块。

可选地，所述第一无线收发模块还包括：第一GPS／BDS定位启动模块，用于接收所述监测装置发出的携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号并将该远程启动信号传递给所述第一中央处理模块；所述第一中央处理模块还用于：识别所述携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号，控制所述GPS定位模块、北斗定位模块或北斗GPS双模定位模块以GPS／BDS工作方式进行定位，得到定位结果。

可选地，所述第一RFID读写模块还用于：接收所述监测装置以RFID工作方式发出的携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号，并将所述携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号传递给所述第一中央处理模块；所述第一中央处理模块还用于：识别所述携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号，控制所述GPS定位模块、北斗定位模块或北斗GPS双模定位模块以GPS／BDS工作方式进行定位，得到定位结果。

可选地，在没有接收到所述远程启动信号时，所述第一中央处理模块处于休眠模式。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于士兵定位的无线定位系统，包括：至少一个监测装置以及上述无线定位装置；所述监测装置包括：第二无线收发模块、第二中央处理模块以及第一显示模块；所述第二中央处理模块与所述第二无线收发模块连接，用于根据所述第二无线收发模块接收到的所述定位信号进行定位，得到定位结果；所述第一显示模块与所述第二中央处理模块连接，用于显示所述定位结果。

可选地，所述第二无线收发模块包括第一RFID接收模块；所述第一RFID接收模块用于接收所述无线定位装置以RFID工作方式发出的定位信号并传递给所述第二中央处理模块。

可选地，所述第二无线收发模块还包括第二RFID读写模块；所述第二RFID读写模块用于在所述第二中央处理模块的控制下，以RFID工作方式向所述无线定位装置发出远程启动信号。

可选地，所述RFID工作方式具体采用以下方法其中之一：信号强度定位法、信号到达时间差定位法、RFID方向测量定位法。

可选地，所述监测装置为能移动的飞机；若所述RFID工作方式采用所述信号强度定位法，所述第二中央处理模块具体用于根据所述飞机在至少三个不同的位置接收到的所述定位信号的强度进行定位，得到定位结果；若所述RFID工作方式采用所述信号到达时间差定位法，所述第二中央处理模块具体用于根据所述定位信号到达所述飞机在至少三个不同的位置的时间差值进行定位，得到定位结果；若所述RFID工作方式采用所述RFID方向测量定位法，所述第二中央处理模块具体用于根据所述定位信号到达所述飞机的至少两个不同的位置的传输路径的到达方向进行定位，得到定位结果。

可选地，所述第二无线收发模块还包括：第二GPS／BDS定位启动模块，用于在所述第二中央处理模块的控制下，向所述无线定位装置发出携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于士兵定位的无线定位系统，包括：由多个阅读装置和监测显示中心组成的监测装置以及上述无线定位装置；所述监测显示中心包括：第三无线收发模块、第三中央处理模块以及第二显示模块；所述多个阅读装置设置在固定场所不同的固定位置上，用于接收无线定位装置发送的定位信号，根据定位信号得到定位数据，将所述定位数据发送给所述监测显示中心；所述第三无线收发模块用于接收所述多个阅读装置发送的定位数据；所述第三中央处理模块与所述第三无线收发模块连接，用于根据所述定位数据进行定位，得到定位结果；所述第二显示模块与所述第三中央处理模块连接，用于显示所述定位结果。

可选地，所述阅读装置包括第二REID接收模块、第四中央处理模块和第四无线收发模块；所述第二RFID接收模块用于接收所述无线定位装置以RFID工作方式发出的定位信号并传递给所述第四中央处理模块；所述第四中央处理模块用于根据定位信号计算定位数据；所述第四无线收发模块用于将第四中央处理模块计算得到的定位数据发送至所述监测显示中心。

可选地，所述阅读装置还包括第三RFID读写模块；所述第三RFID读写模块用于在所述第四中央处理模块的控制下，以RFID工作方式向所述无线定位装置发出远程启动信号；或者，所述第四无线收发模块还用于接收所述监测显示中心发送的远程启动命令，并将远程启动命令传递给所述第四中央处理模块；所述第三RFID读写模块用于在所述第四中央处理模块的控制下，以RFID工作方式向所述无线定位装置发出远程启动信号。

可选地，所述RFID工作方式具体采用以下方法其中之一：信号强度定位法、信号到达时间差定位法、RFID方向测量定位法。

可选地，若所述RFID工作方式采用所述信号强度定位法，所述第三中央处理模块具体用于根据位于至少三个不同的位置的阅读装置接收到的所述定位信号的强度数据进行定位，得到定位结果；若所述RFID工作方式采用所述信号到达时间差定位法，所述第三中央处理模块具体用于根据所述定位信号到达位于至少三个不同的位置的阅读装置的时间差值数据进行定位，得到定位结果；若所述RFID工作方式采用所述RFID方向测量定位法，所述第三中央处理模块具体用于根据所述定位信号到达位于至少两个不同的位置的阅读装置的传输路径的到达方向进行定位，得到定位结果。

可选地，所述阅读装置还包括：第三GPS／BDS定位启动模块，用于在所述第四中央处理模块的控制下，向所述无线定位装置发出携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号；或者，所述第四无线收发模块还用于接收所述监测显示中心发送的远程启动命令，并将远程启动命令传递给所述第四中央处理模块；所述第三GPS／BDS定位启动模块用于在所述第四中央处理模块的控制下，向所述无线定位装置发出携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号。

本发明提供的用于士兵定位的无线定位装置和无线定位系统，将纳米发电机与无线定位技术相结合，通过纳米发电机将正常运动和／或震动的能量转化为电能，充分收集了微能量，并将其存储在储能模块中，用于发射信号，从而可以很好的实现士兵在野外训练或作战时的精确定位。利用本发明的用于士兵定位的无线定位装置和无线定位系统，省去了更换电池的繁琐，实现了精确定位，能够适应野外各种恶劣条件。

附图说明

图1a为本发明提供的用于士兵定位的无线定位装置的实施例一的结构框图；

图1b为本发明提供的用于士兵定位的无线定位系统的实施例一中监测装置的结构框图；

图2a为本发明提供的用于士兵定位的无线定位装置的实施例二的结构框图；

图2b为本发明提供的用于士兵定位的无线定位系统的实施例二中一种监测装置的结构框图；

图2c为本发明提供的用于士兵定位的无线定位系统的实施例二中另一种监测装置的结构框图；

图3a为本发明提供的用于士兵定位的无线定位装置的实施例三的结构框图；

图3b为本发明提供的用于士兵定位的无线定位系统的实施例三中一种监测装置的结构框图；

图3c为本发明提供的用于士兵定位的无线定位系统的实施例三中另一种监测装置的结构框图；

图4a为本发明所采用的RFID定位工作方式的方案一的原理图；

图4b为本发明所采用的RFID定位工作方式的方案二的原理图；

图5a和图5b为本发明所采用的RFID定位工作方式的方案三的原理图；

图6a和图6b分别示出了本发明中摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；

图7a和图7b分别示出了本发明中摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；

图8a和图8b分别示出了本发明中摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；

图9a和图9b分别示出了本发明中摩擦发电机的第四种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。

纳米发电机是一种可以将自然界普遍存在的机械能转化为电能的装置，纳米发电机通过收集能量可以驱动各种纳米器件和许多常规电子器件。基于微能量收集技术的纳米发电机可将普遍存在于自然界中的机械能转化为电能，从而为有效的利用无处不在的机械能开辟了一种崭新的途径。作为可持续性自发电器件，纳米发电机在便携式电子产品、微纳系统、物联网传感器、国防以及生物医药等领域有着广泛的应用。本发明将纳米发电机同RFID定位技术或GPS定位技术或BDS定位技术相结合，通过纳米发电机收集微能量，将其存储在储能模块中，用于发射信号，从而可以很好的实现士兵在野外训练或作战时的精确定位。本发明的无线定位装置和无线定位系统具有无需电池供电，定位准确度高，能够适应野外各种恶劣条件等优点。

本发明提供的无线定位系统是由无线定位装置和监测装置两部分组成，或者是由无线定位装置和阅读装置与监测显示中心组成的监测装置两部分组成。其中无线定位装置是基于纳米发电机的自供电装置。下面通过几个具体的实施例分别介绍无线定位系统的具体结构。

图1a为本发明提供的用于士兵定位的无线定位装置的实施例一的结构框图。如图1a所示，该无线定位装置100包括：至少一个纳米发电机110、储能模块120、第一无线收发模块130以及第一中央处理模块140。

纳米发电机110用于将机械能转化为电能，输出给储能模块120进行存储。这里纳米发电机可以为摩擦发电机和／或氧化锌纳米发电机。摩擦发电机为高分子聚合物绝缘层与高分子聚合物绝缘层摩擦的层状结构发电机，或者金属层与高分子聚合物绝缘层摩擦的层状结构发电机。有关摩擦发电机的具体结构将在后面进行详述。而氧化锌纳米发电机则是通过压电效应将机械能转化为电能。

储能模块120与至少一个纳米发电机110的输出端连接，用于存储至少一个纳米发电机110输出的电能，储能模块120为第一中央处理模块140和第一无线收发模块130供电。可选地，储能模块120包括：整流电路，滤波电路，稳压电路和储能元件。储能模块所包含的任一个电路和／或元件都是可选的，在实际应用中可根据情况而选定。具体地，整流电路与至少一个纳米发电机110的输出端相连，将至少一个纳米发电机110输出的电能进行整流处理。当为多个纳米发电机时，多个纳米发电机的两个输出端并联和／或串联在一起，然后与整流电路连接。整流电路将纳米发电机110输出的电能进行整流处理后，得到单向脉动的直流电，并将该单向脉动的直流电输出至滤波电路。滤波电路与储能元件连接，滤波电路将整流电路输出的单向脉动的直流电进行滤波处理后，得到的直流电输出至储能元件进行存储。储能元件可以选自锂电池、镍氢电池、超级电容器等元件。

第一无线收发模块130与第一中央处理模块140连接，第一中央处理模块140用于控制第一无线收发模块130发出定位信号，以供监测装置接收到定位信号后进行定位。

可选地，该无线定位装置还包括开关控制模块150，开关控制模块150与储能模块120连接。开关控制模块150可以控制储能模块120开启或关闭为第一中央处理模块140和第一无线收发模块130供电。在图1a中，储能模块120与第一无线收发模块130没有直接相连。在实际应用中，储能模块可以与第一中央处理模块的电源输入端连接，由第一中央处理模块间接的为第一无线收发模块供电。

当无需进行定位的时候，士兵可以通过开关控制模块手动控制储能模块关闭供电，一方面能够节省储能模块存储的电量，另一方面能够使第一中央处理模块和第一无线收发模块断电，避免第一无线收发模块误发信号导致士兵位置暴露。当需要进行定位的时候，士兵再通过开关控制模块手动控制储能模块开启供电，让无线定位装置正常工作。

另外，开关控制模块150还可以在无需进行定位的时候，根据手动控制释放储能模块120存储的电能。例如，在不需要发送定位信号时，士兵可以通过手动控制开关控制模块150释放储能模块120存储的电能，以防储能模块120存储了过多的冗余电量。

可选地，第一中央处理模块140包括加密模块，加密模块用于对定位信号进行加密，第一中央处理模块140控制第一无线收发模块130发出该加密后的定位信号，用以防止该定位信号被截获后，泄漏士兵的位置信息。

图1b为本发明提供的用于士兵定位的无线定位系统的实施例一中监测装置的结构框图。如图1b所示，该监测装置200包括：第二无线收发模块210、第二中央处理模块220以及第一显示模块230。

第二无线收发模块210与第二中央处理模块220连接，第二无线收发模块210用于接收无线定位装置发出的定位信号并传递给第二中央处理模块220。

第二中央处理模块220用于根据定位信号进行定位，得到定位结果。可选地，第二中央处理模块220包括解密模块，在定位信号被加密的情况下，解密模块先对定位信号进行解密，再进行定位。

第一显示模块230与第二中央处理模块220连接，用于显示定位结果。

上述无线定位装置100和监测装置200组成本发明的无线定位系统的一实施例。在该无线定位系统中，可以采用多种无线定位技术实现无线定位装置100和监测装置200的交互，例如，可采用RFID定位技术、GPS卫星定位技术或BDS卫星定位技术。

图2a为本发明提供的用于士兵定位的无线定位装置的实施例二的结构框图。如图2a所示，与图1a所示的不同的是，第一无线收发模块具体包括与第一中央处理模块140连接的RFID发射模块180。RFID发射模块180用于在第一中央处理模块140控制下以RFID工作方式发出定位信号。

可选地，第一无线收发模块还包括第一RFID读写模块170，用于接收监测装置以RFID工作方式发出的远程启动信号，并将远程启动信号传递给第一中央处理模块140；第一中央处理模块140具体用于识别该远程启动信号，控制RFID发射模块180以RFID工作方式发出定位信号。在没有接收到监测装置的任何信号时，第一中央处理模块140控制RFID发射模块180不发出任何信号，以免暴露士兵的位置。

进一步的，为了节省储能模块的电量，在无线定位装置没有接收到远程启动信号时，第一RFID读写模块170处于工作模式，用于实时检测是否接收到远程启动信号。可选地，也可以使第一RFID读写模块170内部用于接收远程启动信号的单元处于工作模式，其它处理单元处于休眠模式。第一中央处理模块140和RFID发射模块180处于休眠模式，当第一RFID读写模块170传递过来远程启动信号时，触发第一中央处理模块140由休眠模式转为工作模式，第一中央处理模块140进而控制RFID发射模块180由休眠模式转为工作模式。

图2b为本发明提供的用于士兵定位的无线定位系统的实施例二中一种监测装置的结构框图。如图2b所示，与图1b所示的不同的是，第二无线收发模块具体包括与第二中央处理模块220连接的第一RFID接收模块260。第一RFID接收模块260用于接收无线定位装置以RFID工作方式发出的定位信号，并传递给第二中央处理模块220。

可选地，第二无线收发模块还包括第二RFID读写模块250，用于在第二中央处理模块220的控制下，以RFID工作方式向无线定位装置发出远程启动信号。

图2b所示的监测装置可以为能移动的飞机，飞机在空中飞行的时候，可以在不同的位置接收无线定位装置辐射的电磁波(即定位信号)，据此计算出携带无线定位装置的士兵的位置。

图2c为本发明提供的用于士兵定位的无线定位系统的实施例二中另一种监测装置的结构框图。如图2c所示，该监测装置由多个阅读装置310和监测显示中心320组成。其中监测显示中心320包括第三无线收发模块321、第三中央处理模块322和第二显示模块323。

多个阅读装置310设置在固定场所不同的固定位置上，用于接收无线定位装置发送的定位信号，根据定位信号得到定位数据，将定位数据发送给监测显示中心320。

第三无线收发模块321用于接收多个阅读装置310发送的定位数据；第三中央处理模块322与第三无线收发模块321连接，用于根据定位数据进行定位，得到定位结果；第二显示模块323与第三中央处理模块322连接，用于显示定位结果。

可选地，每个阅读装置310包括第二RFID接收模块311、第四中央处理模块312和第四无线收发模块313。第二RFID接收模块311用于接收无线定位装置以RFID工作方式发出的定位信号并传递给第四中央处理模块312；第四中央处理模块312用于根据定位信号计算定位数据；第四无线收发模块313用于将第四中央处理模块312计算得到的定位数据发送至监测显示中心320。

可选地，每个阅读装置310还包括第三RFID读写模块314，用于在第四中央处理模块312的控制下，以RFID工作方式向无线定位装置发出远程启动信号。

可选地，第四无线收发模块313还用于接收监测显示中心发送的远程启动命令，并将远程启动命令传递给第四中央处理模块312；第三RFID读写模块314用于在第四中央处理模块312的控制下，以RFID工作方式向无线定位装置发出远程启动信号。也即，阅读装置发送远程启动信号是受监测显示中心的控制，当需要远程启动时，第三中央处理模块控制第三无线收发模块向第四无线收发模块发送远程启动命令，第四中央处理模块在接收到远程启动命令后，控制第三RFID读写模块发出远程启动信号。

图2c所示的监测装置中的阅读装置可以具体为在固定场所的不同的固定位置上设置的固定标签，固定标签的位置是已知的。位于不同固定位置的固定标签接收无线定位装置辐射的电磁波(即定位信号)，按照预先设定的方法计算相关的定位数据，将定位数据发送给监测显示中心。监测显示中心作为后台监测站根据定位数据进行士兵的定位，并显示定位结果。

上述实施例二所采用的RFID定位技术可以为：信号强度定位、到达时间差定位和方位测量定位。通过作为目标标签的无线定位装置的信号强度、信号到达的时间差和信号角度来实现士兵的精确定位，以下为三种方案的介绍。

方案一：信号强度定位法

电磁波在自由空间中传输时，信号强度会随着传播距离的增大而衰减。根据Friis电磁波传输理论，如果目标标签在自由空间中以额定功率辐射电磁波，空气中任一点的接收功率仅与距离有关。Friis电磁波自由空间传播模型为：

$P_{\mathrm{ri}}=\frac{P_t*G_{\mathrm{ri}}*G_t*{\mathrm{\λ}}^2}{{(4\mathrm{\π}*D_i)}^2}---\left(1\right)$

其中，P_ri是表示第i个阅读器接收到的目标标签信号的功率，P_t是表示目标标签的发射功率，G_ri和G_t分别表示第i个阅读器和目标标签天线的增益，λ表示电磁波的波长，Di表示标签到第i个阅读器的距离。这里阅读器指代的是飞机或阅读装置。如果阅读器为飞机，则第i个阅读器指代的是位于第i个位置的飞机。

在实际的RFID定位系统中，P_ri可以测量得到，P_t、G_ri、G_t都是已知的，因此可以计算出第i个阅读器距离目标标签的距离D_i。选取三个位置坐标已知的阅读器，计算出D₁、D₂、D₃，目标标签就是在以三个阅读器为圆心，以D₁、D₂、D₃为半径的圆的交点处，参照图4a所示。

本实施例中，可以使用可移动的飞机当作阅读器，士兵携带的无线定位装置作为目标标签。例如，飞机在飞行过程中，向无线定位装置发送远程启动信号(发送远程启动信号为可选的，也可以不发送)；无线定位装置接收到远程启动信号后，据此向飞机发射定位信号；飞机在飞行过程中在三个位置A、B和C处接收到定位信号，飞机中的第二中央处理模块根据飞机在这三个不同的位置接收到的定位信号的强度进行定位，得到定位结果。可选地，飞机也可以在多于三个的位置接收定位信号，得到多个定位结果，将多个定位结果进行统计分析使得最终的定位结果更为精确。

本实施例中，也可以使用多个阅读装置当作阅读器，士兵携带的无线定位装置作为目标标签。例如，预先在固定场所的几个已知位置(A、B和C)布置阅读装置，每个阅读装置向无线定位装置发送远程启动信号(发送远程启动信号为可选的，也可以不发送)；无线定位装置接收到远程启动信号后，据此向每个阅读装置发射定位信号；位于A、B和C处的阅读装置接收到定位信号，阅读装置中的第四中央处理模块计算定位信号的强度数据作为定位数据，阅读装置将定位数据发送给监测显示中心；监测显示中心的第三中央处理模块根据定位数据进行定位，得到定位结果。可选地，也可以在多于三个的位置布置阅读装置，得到多个定位结果，将多个定位结果进行统计分析使得最终的定位结果更为精确。

方案二：信号到达时间差定位法(TDOA)

该方法的基本思想是基于测量信号到达多个测量装置的时间差值来判断移动的目标标签的位置坐标。信号到达时间差定位法主要是利用双曲线模型来计算目标标签的位置坐标。这种时差无源定位采用的是超长基线，例如基线长为9km。电波在自由空间是以光速传播的，对于二维平面的时差定位，在超长基线时，若能直接求取信号到达基线两端的两个监测站的时间差，则可确定一条双曲线。如图4b所示，B(0，Y₂)，C(X₁，0)是配置于超长基线两端的两个阅读器，它们距离辐射源T(X₃，Y₃)的距离分别为r₁和r₂。这两个距离可以表示为r₁=C×t₁和r₂=C×t₂，其中C是信号的传播速度，即电磁波在自由空间传播的速度；t₁和t₂是电波由辐射源传播到阅读器B和C的时间。令T为信号到达两个监测站的时间差，则有：

T=t₂-t₁=r₂／C-r₁／C=(r₂-r₁)／C   (2)

上述公式表明到两个阅读器的距离差为定值，即在二维平面表示一个双曲线。对于平面而言，定位时只有两个双曲线才能交出一点，这时至少需要3个阅读器才能对辐射源定位。需要指出的是两条双曲线在平面内通常有不止一个交点。当然，当辐射源存在于天线的一侧，且不满半个圆周的范围内时，将有唯一的解。阅读器接收到辐射源信号的时间分别为T_A、T_B、T_C。设已知各阅读器地理经纬度坐标A(0，0)、B(0，Y₂)、C(X₁，0)，当通过阅读器测量出接收到信号的时间差即可算出目标点T的地理坐标。具体的计算公式如下：

$T_1=T_C-T_A=\frac{1}{C}(\sqrt{[{(X_3-X_1)}^2+{Y_3}^2}-\sqrt{(X_3^2+{Y_3}^2)}),$ T到C和A时间差  (3)

$T_2=T_B-T_A=\frac{1}{C}(\sqrt{[{X_3^2+(Y_3-Y_2)}^2}-\sqrt{(X_3^2+{Y_3}^2)}),$ T到B和A时间差  (4)

当通过阅读器测量出T1和T2，并将已知各阅读器地理经纬度坐标A(0，0)、B(0，Y₂)、C(X₁，0)带入上述公式后，可以算出目标点T(X₃，Y₃)的地理坐标。

概括而言，TDOA测向法的优点有：

(1、)采用时差法不存在相位模糊问题，因此，基线长度可以不受限制，使用长基线可以使测向精度得以提高，同时避免了天线间的互耦影响，使测向精度进一步提高；

(2)不存在基线长度一定时，频段内高端测向精度高、低端测向精度低的问题；

(3)设备简单，对设备的一致性要求低，可利用现有设备进行改装，因此价格低廉。

本实施例中，可以使用可移动的飞机当作阅读器，士兵携带的无线定位装置作为目标标签(辐射源)。例如，飞机在飞行过程中，向无线定位装置发送远程启动信号(发送远程启动信号为可选的，也可以不发送)；无线定位装置接收到远程启动信号后，据此向飞机发射定位信号；飞机在飞行过程中在三个位置A、B和C处接收到定位信号，飞机中的第二中央处理模块根据定位信号到达飞机在这三个不同位置的时间差值进行定位，得到定位结果。可选地，飞机也可以在多于三个的位置接收定位信号，得到多个定位结果，将多个定位结果进行统计分析使得最终的定位结果更为精确。

本实施例中，也可以使用多个阅读装置当作阅读器，士兵携带的无线定位装置作为目标标签(辐射源)。例如，预先在固定场所的几个已知位置(A、B和C)布置阅读装置，每个阅读装置向无线定位装置发送远程启动信号(发送远程启动信号为可选的，也可以不发送)；无线定位装置接收到远程启动信号后，据此向每个阅读装置发射定位信号；位于A、B和C处的阅读装置接收到定位信号，阅读装置中的第四中央处理模块计算定位信号到达该阅读装置的时间作为定位数据，阅读装置将定位数据发送给监测显示中心；监测显示中心的第三中央处理模块根据定位信号到达三个不同位置的阅读装置的时间差值数据进行定位，得到定位结果。可选地，也可以在多于三个的位置布置阅读装置，得到多个定位结果，将多个定位结果进行统计分析使得最终的定位结果更为精确。

方案三：RFID方向测量定位法(AOA)

该方案要求每一个阅读器都安装天线阵列，天线阵列是用来测试目标标签向阅读器发射电磁波的方向角。阅读器可以通过这些天线阵列，测出从目标标签发射的电磁波到阅读器的传输路径的到达方向(电波的入射角)，RFID定位系统可以通过此入射角来获得目标标签的位置信息。

如图5a所示，一般来说，目标标签处于天线阵列的远磁场区场，因此从目标标签发射的电磁波，可以看作是平面波，则相隔距离为d的相邻阵元所接收到的来自同一目标标签的到达角为θ的相位差Φ可由下式计算：

Φ=2πdcosθ／λ   (5)

在式(5)中，λ表示空中传播的无线电磁波的波长，对于不同的天线阵元，我们可以测出他们接收信号的相位差Φ，于是可以计算出来电磁波信号的到达角θ。在此定位方法中，同样要求所有的阅读器在时间上一定要同步，在实际应用中，这点是很难做到的。

如图5b所示，测得阅读器R1、R2的无线电磁波的到达角分别为α₁、α₂，目标标签就位于经过阅读器R₁、R₂且以tan(α₁)、tan(α₂)为斜率的直线交点处。可以计算出两个阅读器接收到同一个目标标签信号的到达角度，可以利用几何知识计算出目标标签的位置坐标。

本实施例中，可以使用可移动的飞机当作阅读器，士兵携带的无线定位装置作为目标标签。例如，飞机在飞行过程中，向无线定位装置发送远程启动信号(发送远程启动信号为可选的，也可以不发送)；无线定位装置接收到远程启动信号后，据此向飞机发射定位信号；飞机在飞行过程中在两个位置R₁和R₂处接收到定位信号，飞机中的第二中央处理模块根据定位信号到达飞机这两个不同的位置的传输路径的到达方向进行定位，得到定位结果。可选地，飞机也可以在多于两个的位置接收定位信号，得到多个定位结果，将多个定位结果进行统计分析使得最终的定位结果更为精确。

本实施例中，也可以使用多个阅读装置当作阅读器，士兵携带的无线定位装置作为目标标签。例如，预先在固定场所的几个已知位置(R₁和R₂)布置阅读装置，每个阅读装置向无线定位装置发送远程启动信号(发送远程启动信号为可选的，也可以不发送)；无线定位装置接收到远程启动信号后，据此向每个阅读装置发射定位信号；位于R₁和R₂处的阅读装置接收到定位信号，阅读装置中的第四中央处理模块计算定位信号到达该阅读装置的传输路径的到达方向作为定位数据，阅读装置将定位数据发送给监测显示中心；监测显示中心的第三中央处理模块根据定位数据进行定位，得到定位结果。可选地，也可以在多于两个的位置布置阅读装置，得到多个定位结果，将多个定位结果进行统计分析使得最终的定位结果更为精确。

图3a为本发明提供的用于士兵定位的无线定位装置的实施例三的结构框图。如图3a所示，本实施例在上述实施例二的基础上，第一无线收发模块进一步包括与第一中央处理模块140连接的北斗GSP双模定位模块160。该北斗GPS双模定位模块160用于利用GPS和／或BDS的方式进行定位，得到定位结果，将定位结果反馈给监测装置。本实施例的无线定位系统兼容BDS、GPS和RFID工作方式。

可选地，第一无线收发模块还包括第一GPS／BDS定位启动模块190，用于接收监测装置发出的携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号并将该远程启动信号传递给第一中央处理模块140；第一中央处理模块140还用于：识别携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号，控制北斗GPS双模定位模块160以GPS／BDS工作方式进行定位，得到定位结果。

替代图3a的另一种实施方式是，第一无线收发模块不包括第一GPS／BDS定位启动模块，而是由第一RFID读写模块170完成其功能。具体地，第一RFID读写模块170还用于接收监测装置以RFID工作方式发出的携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号，并将携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号传递给第一中央处理模块140；第一中央处理模块140用于识别携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号，控制北斗GPS双模定位模块160以GPS／BDS工作方式进行定位，得到定位结果。

监测装置所发出的远程启动信号中携带GPS定位信息的作用是通知无线定位装置采用GPS工作方式进行定位；监测装置所发出的远程启动信号中携带BDS定位信息的作用是通知无线定位装置采用BDS工作方式进行定位。

在没有接收到监测装置的任何指令时，第一中央处理模块140可以控制北斗GPS双模定位模块160不发出任何信号，以免暴露士兵的位置。

进一步的，为了节省储能模块的电量，在无线定位装置没有接收到远程启动信号时，第一RFID读写模块或第一GPS／BDS定位启动模块处于工作模式，用于实时检测是否接收到远程启动信号。可选地，也可以使第一RFID读写模块或第一GPS／BDS定位启动模块内部用于接收远程启动信号的单元处于工作模式，其它处理单元处于休眠模式。第一中央处理模块140和北斗GPS双模定位模块160处于休眠模式。当第一RFID读写模块或第一GPS／BDS定位启动模块传递过来远程启动信号时，触发第一中央处理模块140和北斗GPS双模定位模块160由休眠模式转为工作模式。

本实施例所采用的GPS或BDS工作方式的具体工作原理与现有技术相同，在此不再赘述。

上述图3a所示的实施例利用的是北斗GPS双模定位模块，即无线定位系统兼容BDS和GPS两种工作方式，但本发明不仅限于此，本发明可仅适用其中一种工作方式。例如，将上述北斗GPS双模定位模块替换为仅支持BDS工作方式的北斗定位模块或仅支持GPS工作方式的GPS定位模块。

图3b为本发明提供的用于士兵定位的无线定位系统的实施例三中一种监测装置的结构框图。如图3b所示，本实施例在上述实施例二的基础上，第二无线收发模块进一步包括：第二GPS／BDS定位启动模块240和第一接收模块290。其中，第二GPS／BDS定位启动模块240用于在第二中央处理模块220的控制下，向无线定位装置发出携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号；第一接收模块290用于接收GPS定位模块、北斗定位模块或北斗GPS双模定位模块返回的定位结果。

图3c为本发明提供的用于士兵定位的无线定位系统的实施例三中另一种监测装置的结构框图。如图3c所示，本实施例在上述实施例二的基础上，阅读装置进一步包括：第三GPS／BDS定位启动模块315；监测显示中心进一步包括：第二接收模块324。其中，第三GPS／BDS定位启动模块315用于在第四中央处理模块312的控制下，向无线定位装置发出携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号；或者，所述第四无线收发模块还用于接收所述监测显示中心发送的远程启动命令，并将远程启动命令传递给所述第四中央处理模块；所述第三GPS／BDS定位启动模块用于在所述第四中央处理模块的控制下，向所述无线定位装置发出携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号。第二接收模块324用于接收GPS定位模块、北斗定位模块或北斗GPS双模定位模块返回的定位结果。

在以上各实施例中，北斗GPS双模定位模块可以采用型号如CC50-BG或UM220的芯片元件；也可将北斗GPS双模定位模块替换为单独的BDS芯片，如BDS940，或者替换为单独的GPS芯片，如HOLUX GM-210。第一RFID读写模块、第二RFID读写模块和第三RFID读写模块可以采用型号如RLM100的芯片元件，RFID发射模块可以采用型号如MC33493的芯片元件，第一RFID接收模块和第二RFID接收模块可以采用型号如CC1101的芯片元件。

本发明上述各实施例中所提到的纳米发电机可以为氧化锌纳米发电机和／或摩擦发电机。其中氧化锌纳米发电机可以为四层结构或五层结构，氧化锌纳米发电机具有两个输出端，它通过氧化锌纳米线阵列的压电效应将机械能转化为电能，并通过输出端输出。

摩擦发电机可以为三层结构、四层结构和五层结构。各层结构的摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个表面，构成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设有微纳结构；摩擦发电机至少具有两个输出端。下面通过四个具体示例介绍摩擦发电机的具体结构。

示例一

摩擦发电机的第一种结构如图6a和图6b所示。图6a和图6b分别示出了本发明中摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。如图6a和6b所示，该摩擦发电机为三层结构，包括：依次层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，以及第二电极层13；其中，第一电极层11设置在第一高分子聚合物绝缘层12的第一侧表面上；第一高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面朝向第二电极层13设置，第一高分子聚合物绝缘层12和第二电极层13之间构成摩擦界面，第一电极层11和第二电极层13构成摩擦发电机的输出端。

当该摩擦发电机受到压力时，第二电极层13与第一高分子聚合物绝缘层12表面相互摩擦产生静电荷，从而导致第一电极层11和第二电极层13之间出现电势差。由于第一电极层11和第二电极层13之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而向储能模块发送正向电信号。当该摩擦发电机受到的压力减小或消失时，这时形成在第一电极层11和第二电极层13之间的内电势减小或消失，此时已平衡的第一电极层11和第二电极层13之间将再次产生反向的电势差，从而向储能模块发送反向电信号。

对于示例一的摩擦发电机，第一高分子聚合物绝缘层12为选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。

第一电极层11所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。

第二电极层13所用材料与上述第一电极层11中的金属或合金所用材料相同，此处不再赘述。

可选地，构成摩擦界面的两个结构中的至少一个结构上设有微纳结构。如图6b所示，第一高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面上设有微纳结构19。当摩擦发电机受到挤压时，微纳结构19能够使第一高分子聚合物绝缘层12与第二电极层13的相对表面更好地接触摩擦，并在第一电极层11和第二电极层13处感应出较多的电荷。上述的微纳结构19具体可以采取如下两种可能的实现方式：第一种方式为，该微纳结构是微米级或纳米级的非常小的凹凸结构。第二种方式为，该微纳结构是纳米级孔状结构。

示例二

摩擦发电机的第二种结构如图7a和图7b所示。图7a和图7b分别示出了本发明中摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。如图7a和7b所示，该摩擦发电机为四层结构，包括：依次层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，第二高分子聚合物绝缘层14以及第二电极层13；其中，第一电极层11设置在第一高分子聚合物绝缘层12的第一侧表面上；第二电极层13设置在第二高分子聚合物绝缘层14的第一侧表面上；第一高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层14的第二侧表面相对设置，第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层14之间形成摩擦界面，第一电极层11和第二电极层13构成摩擦发电机的输出端。

当该摩擦发电机受到压力时，第二高分子聚合物绝缘层14与第一高分子聚合物绝缘层12表面相互摩擦产生静电荷，从而导致第一电极层11和第二电极层13之间出现电势差。由于第一电极层11和第二电极层13之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而向储能模块发送正向电信号。当该摩擦发电机受到的压力减小或消失时，这时形成在第一电极层11和第二电极层13之间的内电势减小或消失，此时已平衡的第一电极层11和第二电极层13之间将再次产生反向的电势差，从而向储能模块发送反向电信号。

第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层14所用材料分别与上述示例一中的第一高分子聚合物绝缘层可选用的材料相同。第一电极层11和第二电极层13所用材料分别与上述示例一中的第一电极层可选用的材料相同。

可选地，构成摩擦界面的两个结构中的至少一个结构上设有微纳结构。如图7b所示，第一高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面上设有微纳结构19。当摩擦发电机受到挤压时，微纳结构19能够使第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层14的相对表面更好地接触摩擦，并在第一电极层11和第二电极层13处感应出较多的电荷。上述的微纳结构19具体可以采取如下两种可能的实现方式：第一种方式为，该微纳结构是微米级或纳米级的非常小的凹凸结构。第二种方式为，该微纳结构是纳米级孔状结构。

示例三

摩擦发电机的第三种结构如图8a和图8b所示。图8a和图8b分别示出了本发明中摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。如图8a和8b所示，该摩擦发电机为五层结构，包括：依次层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，居间薄膜层15，第二高分子聚合物绝缘层14以及第二电极层13；其中，第一电极层11设置在第一高分子聚合物绝缘层12的第一侧表面上；第二电极层13设置在第二高分子聚合物绝缘层14的第一侧表面上；居间薄膜层15为聚合物薄膜层，设置在第一高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层14的第二侧表面之间，第一高分子聚合物绝缘层12和居间薄膜层15之间形成摩擦界面，和／或，第二高分子聚合物绝缘层14和居间薄膜层15之间形成摩擦界面，第一电极层11和第二电极层13构成摩擦发电机的输出端。

其中，居间薄膜层15和第一高分子聚合物绝缘层12相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构(图未示)，和／或居间薄膜层15和第二高分子聚合物绝缘层14相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构19，关于微纳结构的具体设置方式可参照上文描述，此处不再赘述。

在图8a和8b所示的实现方式中，居间薄膜层15是一层聚合物薄膜，因此实质上与图7a和图7b所示的实现方式类似，仍然是通过聚合物(居间薄膜层15)和聚合物(第一高分子聚合物绝缘层12)和／或聚合物(居间薄膜层15)和聚合物(第二高分子聚合物绝缘层14)之间的摩擦来发电的。因此，关于图8a和8b所示的摩擦发电机的工作原理此处不再赘述。

对于示例三中的摩擦发电机，第一高分子聚合物绝缘层12、第二高分子聚合物绝缘层14和居间薄膜层15分别选自上述示例一中列举的第一高分子聚合物绝缘层可选用的材料。第一电极层11和第二电极层13所用材料与示例一中的第一电极层可选用的材料相同。

示例四

摩擦发电机的第四种结构如图9a和图9b所示。图9a和图9b分别示出了本发明中摩擦发电机的第四种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。如图9a和9b所示，该摩擦发电机也为五层结构，包括：依次层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，居间电极层16，第二高分子聚合物绝缘层14以及第二电极层13；其中，第一电极层11设置在第一高分子聚合物绝缘层12的第一侧表面上；第二电极层13设置在第二高分子聚合物绝缘层14的第一侧表面上；居间电极层16设置在第一高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层14的第二侧表面之间，第一高分子聚合物绝缘层12和居间电极层16之间形成摩擦界面，和／或，第二高分子聚合物绝缘层14和居间电极层16之间形成摩擦界面，居间电极层16、第一电极层11和第二电极层13中的任意两者或三者构成摩擦发电机的输出端。

其中，第一高分子聚合物绝缘层12相对居间电极层16的面和居间电极层16相对第一高分子聚合物绝缘层12的面中的至少一个面上设置有微纳结构(图未示)和／或第二高分子聚合物绝缘层14相对居间电极层16的面和居间电极层16相对第二高分子聚合物绝缘层14的面中的至少一个面上设置有微纳结构(图未示)。

图9a和9b所示的摩擦发电机的工作原理与图8a和8b所示的摩擦发电机的工作原理类似。区别仅在于，当图9a和9b所示的摩擦发电机的各层受到压力而形变时，是由居间电极层16与第一高分子聚合物绝缘层12和／或居间电极层16与第二高分子聚合物绝缘层14的表面相互摩擦来产生静电荷的。因此，关于图9a和9b所示的摩擦发电机的工作原理此处不再赘述。

对于示例四中的摩擦发电机，第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层14分别选自上述示例一中列举的第一高分子聚合物绝缘层可选用的材料。第一电极层11和第二电极层13所用材料与示例一中的第一电极层11所用材料相同。居间电极层16所用材料与示例一中的第二电极层13所用材料相同。

上述纳米发电机可以设置在士兵的鞋底或衣服中。在士兵的运动过程中，纳米发电机发生形变而产生电能。

本发明上述各实施例提供的无线定位装置和无线定位系统，将纳米发电机与GPS定位技术或BDS定位技术或RFID定位技术相结合，通过纳米发电机将正常运动和／或震动的能量转化为电能，充分收集了微能量，并将其存储在储能模块中，用于发射信号，从而可以很好的实现士兵在野外训练或作战时的精确定位。利用本发明的无线定位装置和无线定位系统，省去了更换电池的繁琐，实现了精确定位，能够适应野外各种恶劣条件。

本发明中所提到的各种模块均为由硬件实现的电路，虽然其中某些模块集成了软件，但本发明所要保护的是集成软件对应的功能的硬件电路，而不仅仅是软件本身。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (25)

1.一种用于士兵定位的无线定位装置，其特征在于，包括：至少一个纳米发电机、储能模块、第一无线收发模块以及第一中央处理模块；

所述至少一个纳米发电机用于将机械能转化为电能；所述储能模块与所述至少一个纳米发电机的输出端连接，用于存储所述至少一个纳米发电机输出的电能；所述储能模块为所述第一中央处理模块和所述第一无线收发模块供电；

所述第一中央处理模块与所述第一无线收发模块连接；所述第一中央处理模块用于控制所述第一无线收发模块向监测装置发出定位信号。

2.根据权利要求1所述的无线定位装置，其特征在于，所述第一无线收发模块包括与所述第一中央处理模块连接的RFID发射模块；

所述RFID发射模块用于在所述第一中央处理模块控制下以RFID工作方式发出定位信号。

3.根据权利要求2所述的无线定位装置，其特征在于，所述第一无线收发模块还包括与所述第一中央处理模块连接的第一RFID读写模块，用于接收所述监测装置以RFID工作方式发出的远程启动信号，并将所述远程启动信号传递给所述第一中央处理模块；

所述第一中央处理模块具体用于识别所述远程启动信号，控制所述RFID发射模块以RFID工作方式发出所述定位信号。

4.根据权利要求3所述的无线定位装置，其特征在于，在没有接收到所述远程启动信号时，所述第一RFID读写模块处于工作模式，所述第一中央处理模块和所述RFID发射模块处于休眠模式。

5.根据权利要求1所述的无线定位装置，其特征在于，还包括：与所述储能模块连接的开关控制模块，用于控制所述储能模块开启或关闭为所述第一中央处理模块和所述第一无线收发模块供电；和／或，在不需要发送所述定位信号时，根据手动控制释放所述储能模块存储的电能。

6.根据权利要求1所述的无线定位装置，其特征在于，所述第一中央处理模块包括用于对所述定位信号进行加密的加密模块。

7.根据权利要求1-6任一项所述的无线定位装置，其特征在于，所述纳米发电机为摩擦发电机和／或氧化锌纳米发电机；

所述摩擦发电机为三层结构、四层结构或者五层结构，所述摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个表面，所述摩擦发电机具有至少两个输出端。

8.根据权利要求7所述的无线定位装置，其特征在于，构成所述摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设有微纳结构。

9.根据权利要求1所述的无线定位装置，其特征在于，所述至少一个纳米发电机设置在所述士兵的鞋底和／或衣服中；在所述士兵的运动过程中，所述纳米发电机发生形变而产生电能。

10.根据权利要求2或3所述的无线定位装置，其特征在于，所述第一无线收发模块进一步包括与所述第一中央处理模块连接的GPS定位模块、北斗定位模块或北斗GPS双模定位模块。

11.根据权利要求10所述的无线定位装置，其特征在于，

所述第一无线收发模块还包括：第一GPS／BDS定位启动模块，用于接收所述监测装置发出的携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号并将该远程启动信号传递给所述第一中央处理模块；所述第一中央处理模块还用于：识别所述携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号，控制所述GPS定位模块、北斗定位模块或北斗GPS双模定位模块以GPS／BDS工作方式进行定位，得到定位结果。

12.根据权利要求10所述的无线定位装置，其特征在于，所述第一RFID读写模块还用于：接收所述监测装置以RFID工作方式发出的携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号，并将所述携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号传递给所述第一中央处理模块；

所述第一中央处理模块还用于：识别所述携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号，控制所述GPS定位模块、北斗定位模块或北斗GPS双模定位模块以GPS／BDS工作方式进行定位，得到定位结果。

13.根据权利要求11或12所述的无线定位装置，其特征在于，在没有接收到所述远程启动信号时，所述第一中央处理模块处于休眠模式。

14.一种用于士兵定位的无线定位系统，其特征在于，包括：至少一个监测装置以及权利要求1-13任一项所述的无线定位装置；所述监测装置包括：第二无线收发模块、第二中央处理模块以及第一显示模块；

所述第二中央处理模块与所述第二无线收发模块连接，用于根据所述第二无线收发模块接收到的所述定位信号进行定位，得到定位结果；

所述第一显示模块与所述第二中央处理模块连接，用于显示所述定位结果。

15.根据权利要求14所述的无线定位系统，其特征在于，所述第二无线收发模块包括第一RFID接收模块；

所述第一RFID接收模块用于接收所述无线定位装置以RFID工作方式发出的定位信号并传递给所述第二中央处理模块。

16.根据权利要求15所述的无线定位系统，其特征在于，所述第二无线收发模块还包括第二RFID读写模块；

所述第二RFID读写模块用于在所述第二中央处理模块的控制下，以RFID工作方式向所述无线定位装置发出远程启动信号。

17.根据权利要求15所述的无线定位系统，其特征在于，所述RFID工作方式具体采用以下方法其中之一：信号强度定位法、信号到达时间差定位法、RFID方向测量定位法。

18.根据权利要求17所述的无线定位系统，其特征在于，所述监测装置为能移动的飞机；

若所述RFID工作方式采用所述信号强度定位法，所述第二中央处理模块具体用于根据所述飞机在至少三个不同的位置接收到的所述定位信号的强度进行定位，得到定位结果；

若所述RFID工作方式采用所述信号到达时间差定位法，所述第二中央处理模块具体用于根据所述定位信号到达所述飞机在至少三个不同的位置的时间差值进行定位，得到定位结果；

若所述RFID工作方式采用所述RFID方向测量定位法，所述第二中央处理模块具体用于根据所述定位信号到达所述飞机的至少两个不同的位置的传输路径的到达方向进行定位，得到定位结果。

19.根据权利要求14或15或16所述的无线定位系统，其特征在于，所述第二无线收发模块还包括：第二GPS／BDS定位启动模块，用于在所述第二中央处理模块的控制下，向所述无线定位装置发出携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号。

20.一种用于士兵定位的无线定位系统，其特征在于，包括：由多个阅读装置和监测显示中心组成的监测装置以及权利要求1-13任一项所述的无线定位装置；所述监测显示中心包括：第三无线收发模块、第三中央处理模块以及第二显示模块；

所述多个阅读装置设置在固定场所不同的固定位置上，用于接收无线定位装置发送的定位信号，根据定位信号得到定位数据，将所述定位数据发送给所述监测显示中心；

所述第三无线收发模块用于接收所述多个阅读装置发送的定位数据；

所述第三中央处理模块与所述第三无线收发模块连接，用于根据所述定位数据进行定位，得到定位结果；

所述第二显示模块与所述第三中央处理模块连接，用于显示所述定位结果。

21.根据权利要求20所述的无线定位系统，其特征在于，所述阅读装置包括第二RFID接收模块、第四中央处理模块和第四无线收发模块；

所述第二RFID接收模块用于接收所述无线定位装置以RFID工作方式发出的定位信号并传递给所述第四中央处理模块；

所述第四中央处理模块用于根据定位信号计算定位数据；

所述第四无线收发模块用于将第四中央处理模块计算得到的定位数据发送至所述监测显示中心。

22.根据权利要求21所述的无线定位系统，其特征在于，所述阅读装置还包括第三RFID读写模块；

所述第三RFID读写模块用于在所述第四中央处理模块的控制下，以RFID工作方式向所述无线定位装置发出远程启动信号；

或者，所述第四无线收发模块还用于接收所述监测显示中心发送的远程启动命令，并将远程启动命令传递给所述第四中央处理模块；所述第三RFID读写模块用于在所述第四中央处理模块的控制下，以RFID工作方式向所述无线定位装置发出远程启动信号。

23.根据权利要求21所述的无线定位系统，其特征在于，所述RFID工作方式具体采用以下方法其中之一：信号强度定位法、信号到达时间差定位法、RFID方向测量定位法。

24.根据权利要求23所述的无线定位系统，其特征在于：

若所述RFID工作方式采用所述信号强度定位法，所述第三中央处理模块具体用于根据位于至少三个不同的位置的阅读装置接收到的所述定位信号的强度数据进行定位，得到定位结果；

若所述RFID工作方式采用所述信号到达时间差定位法，所述第三中央处理模块具体用于根据所述定位信号到达位于至少三个不同的位置的阅读装置的时间差值数据进行定位，得到定位结果；

若所述RFID工作方式采用所述RFID方向测量定位法，所述第三中央处理模块具体用于根据所述定位信号到达位于至少两个不同的位置的阅读装置的传输路径的到达方向进行定位，得到定位结果。

25.根据权利要求21或22所述的无线定位系统，其特征在于，所述阅读装置还包括：第三GPS／BDS定位启动模块，用于在所述第四中央处理模块的控制下，向所述无线定位装置发出携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号；

或者，所述第四无线收发模块还用于接收所述监测显示中心发送的远程启动命令，并将远程启动命令传递给所述第四中央处理模块；所述第三GPS／BDS定位启动模块用于在所述第四中央处理模块的控制下，向所述无线定位装置发出携带有GPS／BDS定位信息的远程启动信号。