[发明专利]一种基于三维多点无线与微惯导的室内定位系统、方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种基于三维多点无线与微惯导的室内定位系统、方法及扩展型室内控制系统。

背景技术

在一些特定的室内自动控制领域，例如，随动风扇及空调（随人体的移动，自动转向功能）、家庭安防、游戏机游戏控制器、机器人、自动吸尘器及自走吸尘器、家电遥控器、老人小孩看护系统或医疗看护系统、玩具室（包括遥控车、遥控飞机）、视讯会议系统、自动跟踪摄像头及子跟踪摄像机、停车场管理系统、仓库管理系统、货运包裹管理系统、酒店旅客管理系统、博物馆、展会管理等，这些室内控制系统必须使用到定位系统，目前室内定位系统使用较多的定位技术为单独的无线射频三角定位技术或单独的惯性导航传感器，但是，对于单独的无线射频三角定位技术，其定位精度有3-5米的定位误差，另外还有容易被电波干扰、对人体及金属遮挡敏感、多径传输、饶射传输的缺点，而且，不同的无线模块其发射功率、接收感度及天线的方向性等的一致性差；对于单独的惯性导航传感器的定位，虽然不怕遮挡，还能在短时间里高精度的使用，但误差却会随着使用时间的加长而增加，定位精度也会快速恶化，因此只能应用于误差容许较大的情形，在行人、动物或汽车的较大物体的定位上已经是非常的勉强，几乎是不能用的。对于像在地上跑的玩具车、游戏外设、遥控器、自走吸尘器等高精度的定位还束手无策。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述定位精度差的缺陷，提供一种定位精度高的基于三维多点无线与微惯导的室内定位系统、方法及扩展型室内控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于三维多点无线与微惯导的室内定位系统，包括标定装置及装设在目标物上的感测装置，而且，所述标定装置包括：

装设在室内至少三个特定位置的至少三个第一无线收发单元，用于每隔第一预设时间发射一次信号；

所述感测装置包括：

惯性传感单元，包括加速度传感器和/或陀螺，用于感测目标物的运动；及

第二无线收发单元，用于在接收到每个第一无线收发单元所发射的信号时，产生一响应信号；

处理单元，用于分别根据所述惯性传感单元所感测的目标物的运动计算目标物的第一空间坐标，及根据所述第二无线收发单元所产生的响应信号计算目标物的第二空间坐标，并将第一空间坐标与第二空间坐标进行融合处理，以获得目标物的最终空间坐标。

在本发明所述的定位系统中，所述感测装置还包括气压计，所述处理单元还用于根据所述气压计所测量的气压计算目标物的高度，并将第一空间坐标、第二空间坐标、所计算的高度进行融合处理，以获得目标物的最终空间坐标。

在本发明所述的定位系统中，所述感测装置还包括用于感测目标物周围环境磁场变化的地磁传感单元，所述处理单元还用于根据所述地磁传感单元所感测的磁场变化计算目标物的方向，并将第一空间坐标、第二空间坐标、所计算的方向进行融合处理，以获得目标物的最终空间坐标。

在本发明所述的定位系统中，

所述标定装置还包括：

装设在室内多个特定位置上的多个红外LED；

第一运算单元，用于控制所述多个红外LED发出红外调制信号；

所述感测装置还包括：

CMOS光学定位传感单元，用于检测所述多个红外LED所发出的红外调制信号；

所述处理单元，还用于根据所述CMOS光学定位传感单元所检测的红外调制信号计算目标物的第三空间坐标，并将第一空间坐标、第二空间坐标及第三空间坐标进行融合处理，以获得目标物的最终空间坐标；或者，

所述感测装置还包括：

装设在目标物上的多个特定位置上的多个红外LED；

第二运算单元，用于控制所述多个红外LED发出红外调制信号；

所述标定装置还包括：

CMOS光学定位传感单元，用于检测所述多个红外LED所发出的红外调制信号；而且，

所述处理单元，还用于根据CMOS光学定位传感单元所检测的红外调制信号计算目标物的第三空间坐标，并将第一空间坐标、第二空间坐标及第三空间坐标进行融合处理，以获得目标物的最终空间坐标；。

在本发明所述的定位系统中，所述感测装置还包括：

超声波探测单元，用于探测目标物离周围空间的障碍物的距离；