[發(fā)明專利]一種基于超聲波、wifi與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的室內(nèi)定位定向方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410756643.9
• 申請(qǐng)日: 2014-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN104614705A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳沖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳沖
• 主分類號(hào): G01S5/02
• 分類號(hào): G01S5/02;G01S15/08
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)定位定向方法，具體地說就是一種基于超聲波、wifi與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的室內(nèi)定位定向方法。用以解決室內(nèi)無法用GPS或者北斗導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)物體進(jìn)行定位和定向的問題。

背景技術(shù)

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的快速增加，人們對(duì)定位與導(dǎo)航的需求日益增大，尤其在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境，如機(jī)場(chǎng)大廳、展廳、倉(cāng)庫(kù)、超市、圖書館、地下停車場(chǎng)、礦井等環(huán)境中，常常需要確定移動(dòng)終端或其持有者、設(shè)施與物品在室內(nèi)的位置信息。但是受定位時(shí)間、定位精度以及復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境等條件的限制，比較完善的定位技術(shù)目前還無法很好地利用。因此，提出了許多室內(nèi)定位技術(shù)解決方案，如A-GPS定位技術(shù)、超聲波定位技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、紅外線技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、超寬帶技術(shù)、無線局域網(wǎng)路、光跟蹤定位技術(shù)，以及圖像分析、信標(biāo)定位、電腦視覺定位技術(shù)等等。這些室內(nèi)定位技術(shù)從總體上可歸納為幾類，即GNSS技術(shù)(如偽衛(wèi)星等)，無線定位技術(shù)(無線通信信號(hào)、射頻無線標(biāo)簽、超聲波、光跟蹤、無線感測(cè)器定位技術(shù)等)，其它定位技術(shù)(電腦視覺、航位推算等)，以及GNSS和無線定位組合的定位技術(shù)(A-GPS或A-GNSS)。

室內(nèi)GPS或者北斗衛(wèi)星定位技術(shù)

GPS或者北斗是目前應(yīng)用最為廣泛的定位技術(shù)。當(dāng)接收機(jī)在室內(nèi)工作時(shí)，由于信號(hào)受建筑物的影響而大大衰減，定位精度也很低，要想達(dá)到室外一樣直接從衛(wèi)星廣播中提取導(dǎo)航數(shù)據(jù)和時(shí)間信息是不可能的。

室內(nèi)無線定位技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，新興的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如wifi，zigbee，藍(lán)牙、紅外線、超聲波、和超寬帶等，在室內(nèi)定位方面得到了廣泛應(yīng)用。但上述定位技術(shù)都或多或少存在一些缺陷。如紅外傳輸距離短、定位受障礙物影響較大。超聲波受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大，同時(shí)需要大量的底層硬體設(shè)施投資，成本太高。

除了以上提及的定位技術(shù)，還有基於電腦視覺、光跟蹤定位、基於圖像分析、磁場(chǎng)以及信標(biāo)定位等。此外，還有基於圖像分析的定位技術(shù)、信標(biāo)定位、三角定位等。不管是GPS定位技術(shù)還是利用無線感測(cè)器網(wǎng)路或其他定位手段進(jìn)定位都有其局限性，而且不能定向。未來室內(nèi)定位技術(shù)的趨勢(shì)是多種定位技術(shù)相結(jié)合，將超聲波定位技術(shù)與無線定位技術(shù)有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)長(zhǎng)，則既可以提供較好的精度和響應(yīng)速度，又可以覆蓋較廣的范圍，實(shí)現(xiàn)無縫的、精確的定位。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有方法存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于wifi、超聲波和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的室內(nèi)定位定向方法。其能夠?qū)⒏鞣N定位方法的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行融合，克服各種定位方法的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速、大空間的高精度定位與定向。

為解決上述問題，本發(fā)明采用以下方法：一種基于wifi、超聲波和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的室內(nèi)定位方法，包括wifi發(fā)射裝置、超聲波發(fā)射裝置、wifi接收裝置、超聲波接收裝置、信號(hào)存儲(chǔ)裝置、信號(hào)處理裝置、定位輸出裝置。

其特征是，所述wifi發(fā)射裝置，布置于室內(nèi)不同位置，用于發(fā)射wifi信號(hào)；同時(shí)還有wifi發(fā)射裝置布置于需要定位的物體上，在發(fā)射wifi信號(hào)的同時(shí)，攜帶是否啟動(dòng)超聲波發(fā)射的指令。

所述超聲波發(fā)射裝置，布置于室內(nèi)不同位置，用于發(fā)射超聲波信號(hào)，其發(fā)射超聲波的指令受wifi信號(hào)控制。

所述wifi接收裝置，布置在需要定位的物體的前端和后端，用于接收wifi發(fā)射裝置發(fā)射的信號(hào)，在實(shí)現(xiàn)定位的同時(shí)確定物體移動(dòng)方向。同時(shí)也布置在超聲波發(fā)射裝置中，用于接收啟動(dòng)超聲波發(fā)射的指令。

所述超聲波接收裝置，布置在需要定位的物體的前端和后端，用于接收超聲波發(fā)射裝置發(fā)射的信號(hào)，在實(shí)現(xiàn)定位的同時(shí)，根據(jù)前端和后段接收信號(hào)的差異，確定物體移動(dòng)方向。

所述信號(hào)存儲(chǔ)裝置，存儲(chǔ)超聲波和wifi信號(hào)。

所述信號(hào)處理裝置，處理存儲(chǔ)在信號(hào)存儲(chǔ)裝置中的超聲波信號(hào)和wifi信號(hào)，向不同的裝置傳遞信號(hào)。

所述定位輸出裝置，根據(jù)需要定位的物體采集到的wifi信號(hào)和超聲波信號(hào)，依據(jù)大數(shù)據(jù)分析模塊生成的模型，輸出物體的位置信息和運(yùn)動(dòng)方向信息。

所述大數(shù)據(jù)分析模塊，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)清理、訓(xùn)練模型、模型校驗(yàn)和模型生成。

本發(fā)明的有益效果是：發(fā)揮超聲波定位裝置精度高、wifi定位裝置范圍廣的各自優(yōu)勢(shì)，根據(jù)情況利用超聲波定位裝置對(duì)位置進(jìn)行校正，即不需要超聲波定位裝置一直工作；而wifi定位裝置則可以一直不間斷發(fā)送定位信息，只在需要精確位置信息時(shí)才請(qǐng)求超聲波定位。另外，由于超聲波定位裝置復(fù)雜昂貴、wifi定位裝置簡(jiǎn)單便宜，這樣搞低搭配，可以有效提供一套經(jīng)濟(jì)性的解決方案。