[發(fā)明專利]一種用于地下空間的無線定位方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910203175.5
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN110022530B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王巍;黃森;張寧;王盼;江濤
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W4/30;H04W64/00;G01S5/02;G01C21/16
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發(fā)明公開了一種用于地下空間的無線定位方法和系統(tǒng)，包括：在地下空間內(nèi)布置無線接入點(diǎn)并構(gòu)建指紋庫；獲取目標(biāo)對象所在位置的RSSI信息并與指紋庫進(jìn)行匹配，得到目標(biāo)對象所在位置的預(yù)測值，獲取慣性數(shù)據(jù)并進(jìn)行航跡推算，得到目標(biāo)對象所在位置的測量值；采用卡爾曼濾波將所述預(yù)測值和測量值進(jìn)行融合，得到目標(biāo)人員所在位置；當(dāng)?shù)叵驴臻g內(nèi)沒有目標(biāo)對象時，對無線接入點(diǎn)發(fā)送的CSI數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)時檢測是否有非法入侵。本發(fā)明通過卡爾曼濾波將RSSI指紋定位與PDR定位進(jìn)行融合，彌補(bǔ)了RSSI指紋定位與PDR定位各自的缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)在狹窄封閉、距離較長地下空間內(nèi)的準(zhǔn)確定位；僅需部署少量的無線接入點(diǎn)結(jié)合應(yīng)用廣泛的智能手機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，成本較低且操作簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于地下空間的無線定位方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

眾所周知，我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市地下空間建設(shè)和維護(hù)成為保障城市和諧穩(wěn)定的關(guān)鍵要素。諸如地鐵建設(shè)、綜合管廊建設(shè)、海底隧道修建等等，都需要人員定期的維護(hù)，這類區(qū)域?qū)儆诿舾形ｋU(xiǎn)區(qū)域，并且不覆蓋地面上普遍存在的通信基礎(chǔ)設(shè)施，確定區(qū)域內(nèi)目標(biāo)人員的位置與狀態(tài)信息，有利于保護(hù)維護(hù)人員，實(shí)現(xiàn)全面實(shí)時的檢測與調(diào)度，保障區(qū)域安全。

當(dāng)前的無線定位技術(shù)主要有基于藍(lán)牙、ZigBee、UWB(Ultra Wide Band，超寬帶)、RFID(Radio frequency Identification，射頻識別)、WLAN(Wireless Local AreaNetworks，無線局域網(wǎng))的技術(shù)等。其中，近年來無線局域網(wǎng)憑借其長距離、高頻譜利用率、抗干擾等優(yōu)勢獲得了大幅發(fā)展，相關(guān)智能設(shè)備數(shù)量也在迅速增長，因此基于無線局域網(wǎng)的定位與人員檢測技術(shù)也獲得了廣泛的應(yīng)用空間。

一般基于無線局域網(wǎng)的定位中使用的RSSI指紋定位算法，由于設(shè)備的限制，距離無線接入點(diǎn)較遠(yuǎn)的區(qū)域的RSSI不會隨著距離增大出現(xiàn)明顯的變化，因而存在在狹窄封閉、距離較長的地下空間內(nèi)定位精度比較低的缺點(diǎn)。現(xiàn)有地下空間定位系統(tǒng)多通過部署密集的信號節(jié)點(diǎn)，或者采用定制設(shè)備來保障定位精度，然而這些過大的節(jié)點(diǎn)數(shù)目或者對定制設(shè)備的需求將帶來較高的成本投入。

在人員檢測方面，現(xiàn)有的常用方法主要包括微波阻擋探測、超聲波探測、紅外探測、加速度運(yùn)動探測、攝像頭實(shí)時分析等，它們需要額外引入微波探測模塊、超聲波探測模塊、紅外熱釋模塊或加速度傳感器模塊等專用設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，成本較高。

由此可見，現(xiàn)有地下空間無線定位方法存在成本高、定位精度低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于地下空間的無線定位方法和系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有地下空間無線定位方法存在定位精度低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種用于地下空間的無線定位方法，包括以下步驟：

(1)在地下空間內(nèi)布置無線接入點(diǎn)并構(gòu)建指紋庫；

(2)獲取目標(biāo)對象所在位置的RSSI信息并與指紋庫進(jìn)行匹配，得到目標(biāo)對象所在位置的預(yù)測值，獲取慣性數(shù)據(jù)并進(jìn)行航跡推算，得到目標(biāo)對象所在位置的測量值；

(3)采用卡爾曼濾波將所述預(yù)測值和測量值進(jìn)行融合，得到目標(biāo)人員所在位置；

(4)當(dāng)?shù)叵驴臻g內(nèi)沒有目標(biāo)對象時，對無線接入點(diǎn)發(fā)送的CSI數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)時檢測是否有非法入侵。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中所述無線接入點(diǎn)之間距離設(shè)置為100米以內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中所述構(gòu)建指紋庫，具體包括：

在無線接入點(diǎn)之間進(jìn)行等間距的區(qū)域劃分，選取劃分后區(qū)域的中心點(diǎn)作為指紋點(diǎn)；

獲取無線接入點(diǎn)在所述指紋點(diǎn)處的RSSI信息，并上傳至服務(wù)器，構(gòu)建指紋庫。