[發(fā)明專利]自主式移動對象室內(nèi)三維定位跟蹤系統(tǒng)與方法

有效

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• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN104237846B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設計）人: 張金藝;張洪暉;王偉;李建宇;蔡春艷;陳興秀;晏理
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及了一種自主式移動對象室內(nèi)三維定位跟蹤系統(tǒng)與方法，特別是一種具有三維定位功能的自主式移動對象室內(nèi)三維定位跟蹤系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，人們對于位置信息的需求不斷增長，基于位置的服務LBS（Location Based Services）也越來越受到人們關(guān)注。基于位置的服務就是基于地理位置數(shù)據(jù)開展的服務，所以定位技術(shù)是其關(guān)鍵。

目前定位系統(tǒng)依據(jù)定位環(huán)境可分為室外定位和室內(nèi)定位兩種，室外定位主要有全球定位系統(tǒng)（GPS，Global Positioning System）和蜂窩無線定位（Cellular wireless location）。由于室內(nèi)定位的出發(fā)點不同，GPS和蜂窩無線定位系統(tǒng)不再適用于室內(nèi)。所以，目前實現(xiàn)整個基于位置服務的關(guān)鍵是精確、實時的室內(nèi)定位技術(shù)。

現(xiàn)階段研究得最多的室內(nèi)定位技術(shù)是基于射頻信號的定位技術(shù)和算法，它們都需要移動通信基站、無線網(wǎng)絡接入點、信號發(fā)射塔或中繼器等外部設施支持，而且所需測量的信號強度指示RSSI（RSSI，Received Signal Strength Indicator）值等對環(huán)境的依賴性太強，如果室內(nèi)環(huán)境發(fā)生變化，增加或者減少一個遮擋物，都會導致在室內(nèi)的每一個點上的RSSI特性發(fā)生變化，從而導致當前的數(shù)據(jù)庫及定位算法不再適用。可見這些方法所受室內(nèi)環(huán)境的限制太大，只適用于相對簡單和開闊的室內(nèi)環(huán)境，適應性和靈活性較差。

近年來，由于微電機系統(tǒng)（MEMS，Micro Electro Mechanical System）的發(fā)展，各種傳感器尺寸不斷變小，成本降低，出現(xiàn)了各類微傳感器。MEMS微傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、測量范圍大、可靠性好、易于集成到終端設備中等優(yōu)點，使得人們把室內(nèi)定位技術(shù)的目光投向了具有自主特性的慣性導航系統(tǒng)（INS，Inertial Navigation System），自主式導航運用在室內(nèi)定位就不需要引入外界的信息便可完成室內(nèi)三維定位跟蹤。降低了對環(huán)境的依賴性，定位精度不會因為環(huán)境的變化而出現(xiàn)大幅度的波動，穩(wěn)定性和靈活性好。為了提高精準度，配合參考坐標節(jié)點組進行位置修正，既能夠不受室內(nèi)環(huán)境的限制，又能夠獲得較高的精度。

本發(fā)明提出了一種自主式移動對象室內(nèi)三維定位跟蹤系統(tǒng)與方法，采用本發(fā)明，不僅能夠在二維平面內(nèi)實現(xiàn)人、動物、物體等移動對象的定位跟蹤，更能夠在三維空間內(nèi)實現(xiàn)移動對象的定位。適用于各種布局的室內(nèi)定位跟蹤場所，比如機場、火車站、醫(yī)院或商場等大型復雜場所。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的弊端，提供一種自主式移動對象室內(nèi)三維定位跟蹤系統(tǒng)與方法，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，其方法操作簡便、性能優(yōu)異。

為達上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種自主式移動對象室內(nèi)三維定位跟蹤系統(tǒng)，由信息處理主機、總路由器、路由器、信息采集設備、自主式定位跟蹤設備和參考坐標節(jié)點組組成，其特征在于：所述信息處理主機與總路由器之間以有線的方式連接；總路由器與路由器之間以有線的方式連接；路由器與信息采集設備之間以有線的方式連接；信息采集設備與自主式定位跟蹤設備之間以無線的方式連接；自主式定位跟蹤設備與參考坐標節(jié)點組之間以無線的方式連接。

上述的路由器共有n臺，根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模，n的大小可變；信息采集設備一個房間配備一臺，根據(jù)房間的數(shù)量，a和b的大小可變；自主式定位跟蹤設備共有u臺，根據(jù)使用人員的數(shù)量，u的大小可變；參考坐標節(jié)點組共有v臺，根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模，v的大小可變；其中n、a、b、u、v可以全部相等，或者部分相等，或者全部不相等。

上述的參考坐標節(jié)點組有三種構(gòu)成方式：參考坐標節(jié)點組由兩個構(gòu)成直線的參考坐標節(jié)點組成；參考坐標節(jié)點組由三個構(gòu)成等邊三角形的參考坐標節(jié)點組成；參考坐標節(jié)點組由四個構(gòu)成正方形的參考坐標節(jié)點組成；參考坐標節(jié)點組用以上三種構(gòu)成方式任意擺放在房間內(nèi)，其中的一組擺放在房間的門口作為參考原點。