[发明专利]基于路径规则和预测的室内人员定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络定位技术领域，具体涉及无线传感器网络室内环境中人和物的定位系统及方法。

背景技术

随着传感器技术、计算机网络技术和无线通信技术的发展，无线传感器网络的应用越来越广泛。定位是无线传感器网络的重要支撑技术，引入位置信息，使无线传感器网络的监测数据变得更有意义。现有的位置服务系统，大多应用在室外，如GPS系统。但在实际应用过程中，常常需要对室内情况下的人和物体进行定位，如矿道求灾、医疗护理（老人/小孩监护）、室内导游、监所管理、人员物品跟踪、机器人定位、仓库管理、军事、物流等。因此，对室内环境中的人和物体的定位具有重要的意义。

现有无线传感器网络室内定位系统及方法，如2012年3月28日公布（公布号为CN102395195A）的“一种提高非视距环境下定位精度的方法”专利，公开的方法是在信号传输的经验模型基础之上，通过增加隔墙因子和传输因子得到信号的传输模型；然后计算移动台的信号与固定基站的定位偏差，进而得到移动台的信号对应于固定基站的定位圆环；通过定位圆环之间的重叠区域得到移动基站的位置估计区域；最后，对信号的传输路径损耗取平均值，并用多元线性回归的方法对移动台的信号强度估计得到移动台的位置。该专利存在的主要缺点：1）定位方法单一，适用能力差。该专利中，采用的定位方法的实质是基于RSSI的多边定位方法，即通过对室内RSSI测距的精确建模来提高测距，并用多元线性回归进行数值处理，减小误差。该定位精度提高的根本因素是依赖于对室内的RSSI建模是否准确。在对RSSI建模时，该专利通过增加隔墙因子和传输因子对经典模型进行改进。但隔墙因子具有不确定性，很难在多个场合内适用，且由于各个建筑墙体对无线信号的衰减作用各不相同，很难用统一的模型来刻画。即使在某一种建筑室内中，墙体的种类也有多种，并且除了墙体外，室内的其它物体也会对RSSI造成很大的干扰。2）定位精度不高，定位一致性不好。该专利的定位系统，在实际应用中，在某个房间或大厅内的定位精度可能较好，但在由多个房间构成的室内复杂环境下，定位精度不高。且由于室内环境对RSSI的强干扰的影响，导致定位的一致性极差，常出现时而定位较好，时而偏差很大的情况。3）对动态物体的定位性能较差，不能反映目标的运动轨迹。该专利由于定位精度和一致性不高，在室内情况下，由于室内人员的运动特性，定位结果无法很好的显示人员的位置变动情况，且常出现其运动轨迹与实际格局不符合的情况，例如，定位结果上一时刻显示人的位置在走道，而下一时刻则直接穿墙而过，显示在房间里了，与实际应用不符，定位的准确性差。

发明内容

本发明的目的是针对现有无线传感器网络的室内的定位系统及方法的不足，提供一种基于路径规划和预测的室内人员定位系统和方法，实现了对室内环境中的人和物体的准确定位。具有定位精确高，定位结果稳定、适用性强、应用范围广等特点。

实现本发明目的的技术方案是：一种基于路径规则和预测的室内人员定位系统，主要包括定位控制中心、定位信息汇集设备、参考节点设备、未知节点设备。所述的定位控制中心通过因特网（Internet）或USB与所述的信息汇集设备连接，并通过所述的信息汇集设备以无线通信方式与所述的参考节点设备进行连接，所述的参考节点设备通过无线通信与所述的未知节点设备连接。

所述的定位控制中心为装载有计算机程序的定位环境地图设置模块、定位路径设置模块、定位修正点设置模块、定位信息处理模块和数据库管理模块的PC机。所述PC机中各个计算机程序模块完成的功能如下：

1）所述定位环境地图设置模块的功能为：通过程序，将定位环境以图片的形式，直观的显示在用户面前，图片相当于定位环境的平面地图，所有的所述的参考节点设备、所述的未知节点设备都显示在地图中对应的位置，方便用户实时了解定位情况。所述的定位环境地图设置模块的实现方法为：首先，通过绘图软件（如：Visio/CAD）制作环境的平面地图（即图片，格式为jpg、bmp、png等）；然后，将该图片加载到本系统的安装目录下，供所述的定位环境地图设置模块调用；其次，根据地图尺寸与实际尺寸的比例关系设置比例尺；再次，将所述的参考节点设备在实际中的位置对应标示在地图相应的位置，方便用户直观了解节点布局；最后，将定位算法计算的结果显示在地图中。这样，用户能很直观的了解定位的情况。