[發(fā)明專利]復(fù)雜未知室內(nèi)環(huán)境中人員定位系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710100033.7
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN106851578B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于波
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺(tái)中飛海裝科技有限公司
• 主分類號(hào): H04W4/02
• 分類號(hào): H04W4/02;H04W4/029;H04W4/33;H04W64/00
• 代理公司: 北京聿華聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 張文娟;朱繪

本發(fā)明公開了一種復(fù)雜未知室內(nèi)環(huán)境中人員定位方法和系統(tǒng)。該方法包括：預(yù)先根據(jù)對建筑物的估測信息、設(shè)置在建筑物附近的三個(gè)基站的位置信息和各基站之間的位置信息，建模生成建筑物的室內(nèi)結(jié)構(gòu)圖以及各基站在建筑物附近的位置示意圖；根據(jù)移動(dòng)過程中人員的行走航向、行走位移和行走時(shí)間計(jì)算出人員移動(dòng)的路徑；提取采集的數(shù)據(jù)變化特征值，對所述數(shù)據(jù)變化特征進(jìn)行聚類分析，判斷當(dāng)前人員的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否滿足地理標(biāo)簽屬性，若滿足，且有已知地理標(biāo)簽與之相匹配則將當(dāng)前人員位置匹配到該室內(nèi)結(jié)構(gòu)圖的對應(yīng)的地理標(biāo)簽處。本發(fā)明實(shí)施例具有應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，定位精度高，系統(tǒng)穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，適用場合為消防滅火、特警執(zhí)行任務(wù)或者反恐演習(xí)等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)雜未知室內(nèi)環(huán)境中人員定位系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前，我國正處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌和社會(huì)轉(zhuǎn)型期，城市化建設(shè)步伐加快，各類致災(zāi)因素明顯增多，重特大火災(zāi)和其他各類災(zāi)害事故時(shí)有發(fā)生，災(zāi)害規(guī)模不斷擴(kuò)大。面對復(fù)雜的滅火救援形勢，一個(gè)不容忽視的問題就是我國廣大消防指戰(zhàn)員在滅火救援中出現(xiàn)傷亡的比例正在逐步增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1997年至2006年10年間，全國消防員犧牲131人，傷殘1610人；而2007年至2009年僅3年間，全國就有153名消防員犧牲，500余人傷殘。我國平均每年有近30名消防員犧牲、近300名消防員受傷甚至致殘。從近年消防案例來看，造成消防隊(duì)員傷亡的重要原因是火災(zāi)現(xiàn)場情況復(fù)雜，消防員防護(hù)裝備落后，指揮員對現(xiàn)場情況缺乏全面了解，不清楚消防隊(duì)員在滅火救援過程中所處位置及實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，只能在外邊“干著急”，既不能對滅火進(jìn)行詳細(xì)指揮，又不能有效地組織后續(xù)救援工作。由于室內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性和對定位精度和安全性的特殊要求，使得室內(nèi)無線定位技術(shù)有著不同于普通定位系統(tǒng)的鮮明特點(diǎn)。室內(nèi)定位范圍相對較小，因此對定位的精度要求相對而言較室外定位要求較高。室內(nèi)信號(hào)微弱，且反射現(xiàn)象嚴(yán)重，故要求定位算法對各種誤差的魯棒性要強(qiáng)。室內(nèi)定位的應(yīng)用場合通常決定了定位設(shè)備簡單、功耗小、計(jì)算量和通信開銷也不能太大，在特殊場合還需要考慮不對室內(nèi)其它設(shè)備造成干擾。

當(dāng)前室內(nèi)定位較為流行的是超寬帶(UWB)技術(shù)、射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)以及基于RSSI技術(shù)的WIFI室內(nèi)定位。三者能實(shí)現(xiàn)較為精確的室內(nèi)定位。然而，這三種定位技術(shù)均需要事先在建筑物內(nèi)已知位置布置好節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)高。UWB定位精度較高，但是定位距離較短；RFID系統(tǒng)定位精度由參考標(biāo)簽的位置決定，參考標(biāo)簽的位置會(huì)影響定位。系統(tǒng)為了提高定位精度需要增加參考標(biāo)簽的密度，然而密度較高會(huì)產(chǎn)生較大的干擾，影響信號(hào)強(qiáng)度。因?yàn)橐ㄟ^公式計(jì)算歐幾里德公式得到參考標(biāo)簽和待定標(biāo)簽的距離，所以計(jì)算量較大；WIFI定位采集數(shù)據(jù)工作量大，而且為了達(dá)到較高的精度，固定點(diǎn)AP的位置測算設(shè)置比較繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是需要提供一種無需事先在建筑物內(nèi)已知位置布置節(jié)點(diǎn)、定位精度較高，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，適用場合為消防滅火、特警執(zhí)行任務(wù)或者反恐演習(xí)等的復(fù)雜未知室內(nèi)環(huán)境中的人員定位系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本申請的實(shí)施例首先提供了一種復(fù)雜未知室內(nèi)環(huán)境中人員定位方法，該方法包括：預(yù)先根據(jù)對建筑物的估測信息、設(shè)置在建筑物附近的三個(gè)基站的位置信息和各基站之間的位置信息，建模生成建筑物的室內(nèi)結(jié)構(gòu)圖以及各基站在建筑物附近的位置示意圖，根據(jù)移動(dòng)過程中的人員的行走航向、行走位移和行走時(shí)間計(jì)算出人員移動(dòng)的路徑；提取采集的數(shù)據(jù)變化特征值，對所述數(shù)據(jù)變化特征進(jìn)行聚類分析，判斷當(dāng)前人員的運(yùn)動(dòng)特征是否滿足地理標(biāo)簽屬性，若滿足，但是沒有已有的地理標(biāo)簽與之相匹配，則在所述室內(nèi)結(jié)構(gòu)圖中將當(dāng)前人員位置標(biāo)注為相應(yīng)的新的地理標(biāo)簽；若可以匹配到已有的地理標(biāo)簽，則將當(dāng)前人員位置匹配到該室內(nèi)結(jié)構(gòu)圖的對應(yīng)的地理標(biāo)簽處，從而對計(jì)算出的路徑進(jìn)行修正得到人員定位信息。

優(yōu)選地，該方法還包括如下至少一個(gè)步驟：在計(jì)算出人員移動(dòng)的路徑之前，還采用零速校正技術(shù)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償；獲取移動(dòng)過程中的人員與三個(gè)基站之間的距離，基于各個(gè)距離進(jìn)一步對修正后的人員定位信息進(jìn)行輔助估算。