[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

摘要

一种基于路径规划和预测的室内人员定位系统及方法，涉及无线传感器网络室内人和物的定位系统及方法。本发明系统包括定位控制中心、定位信息汇集设备、参考节点设备、未知节点设备；本发明方法是利用PC机和本发明定位系统，通过程序，基于无线网络，经过系统准备阶段和系统运行阶段进行室内人员或物体的定位。本发明具有操作简单，定位准确性高，定位精度高，应用范围广，适用性强，便于推广应用等特点。本发明可广泛应用于室内人员的静、动态定位，也适应于室内物品的静、动态定位。

主权项

一种基于路径规则和预测的室内人员定位系统，其特征在于所述的定位系统包括定位控制中心(1)、定位信息汇集设备(2)、参考节点设备(3)、未知节点设备(4)，所述的定位控制中心(1)通过因特网或USB与所述的信息汇集设备(2)连接，并通过所述的信息汇集设备(2)以无线通信方式与所述的参考节点设备(3)进行连接，所述的参考节点设备(3)通过无线通信与所述的未知节点设备(4)连接；所述的定位控制中心(1)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(3)、所述的未知节点设备(4)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，通过绘图软件制作环境的平面地图，即图片，格式为jpg、bmp、png；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(3)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；2）所述的定位路径设置模块的功能为：通过程序，设置人或者物体在室内的运动路径，对定位结果进行约束，并直观的显示在定位后台界面的地图上，在所述的定位环境地图设置模块实施完成以后，通过程序，输入路径关键点，来表示这条路径，室内的任何路径都能分解成多段直线段的组合，当为曲线段路径时，用多段直线段的组合来表示，所述的定位路径设置模块的实现方法为：首先，根据实际室内建筑格局，选择一条路径，其次，在地图对应位置设置该路径的起点和终点，即：在系统中输入起点的坐标和终点的坐标就能完成这条直线段路径的设置，最后，定位路径设置模型通过程序，根据输入的起点和终点坐标生成该条路径的路径函数，以用于定位，提高定位精度；3）所述的定位修正点设置模块的功能为：通过程序，对定位结果进行修正，提高定位精度，所述的定位修正点设置模块的实现方法为：首先，在地图与路径设置完成以后，在各个路径的拐点处和各个房间的中心位置，设置关键点，设置方法为输入该点的坐标，其次，在实际环境中，在与各个关键点对应的位置进行采样，即采集各个所述的参考节点设备(3)的RSSI值，建立修正点匹配库，修正点匹配库的建立方法在本发明中定位方法部分中有所阐述，最后，设置修正门限值；4）所述的定位信息处理模块的功能为：通过程序，将所述的定位信息汇集设备(2)上传上来的数据进行解析、分析、与计算，根据系统约定的协议，解析数据包，提取与定位计算有用的相关数据，利用本发明提供的定位方法，分析数据，计算并输出定位结果；5）所述的数据库管理模块的功能为：通过程序，存储和读写已构造的路径函数及相关信息、已设置的定位修正点及相关信息及一段时间内的定位结果数据；所述的定位控制中心(1)通过所述的定位信息汇集设备(2)，以无线通信方式与所述的参考节点设备(3)进行信息交互；所述的定位信息汇集设备(2)为无线通信设备，用来收集各个所述的参考节点设备(3)上传的定位信息，并将该信息转发给所述的定位控制中心(1)的中转设备，所述定位信息汇集设备(2)设备能够与所述的参考节点设备(3)进行2.4GHz，即2.405GHz‑2.485GHz无线通信，并以因特网或USB形式与所述的定位控制中心(1)进行信息交换；所述的参考节点设备(3)为具有RSSI测距功能的设备，所述的参考节点设备(3)的数量与定位区域的面积相关，一般每个房间的数量为3~8个，分别装设在定位环境内反映室内建筑格局特点的各处，作为定位的已知的固定坐标点，每个所述的参考节点设备(3)分别以无线通信方式，分别与所述的定位信息汇集设备(2)和所述的未知节点设备(4)进行信息交互，确保对定位环境中的人或物体进行准确定位；所述的未知节点设备(4)为与定位目标绑定在一起的能够周期性广播RSSI信号的设备，作为所述的未知坐标点，所述的未知节点设备(4)数量与被定位目标数量一致，但最多不超过1000个，所述的未知节点设备(4)的作用是用来反映人或物体的位置，每个所述的未知节点设备(4)分别通过无线通信，与每个所述的参考节点设备(3)进行信息交互，用以对定位目标进行定位，确保定位的准确性。