CN104656075A - 室内定位方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内定位方法与系统，利用接收设备搜索房间内的红外信号，根据搜索到的红外信号确定房间内的发射节点，再根据已知的发射节点的位置信息得到当前房间的位置，完成室内定位。由于借助不能穿墙的红外信号，因而定位结果准确性高，不会受到隔壁房间红外信号的影响。当采用人手必备的手机作为接收设备时，本方法与系统还具有方便快捷的优点。

Description

室内定位方法与系统

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，特别是涉及一种室内定位方法与系统。

背景技术

身处陌生而复杂的环境中，如大型商场、大型医院、高层写字楼等，人们很容易迷失方位，即便有导引图，短时间内也难以判定所处的位置。因此，室内定位技术应运而生。

传统的室内定位方法多以蓝牙或WIFI无线信号广播实现，其信号可穿墙，但受不同墙壁材料影响或大或小，可能给出错误的位置信息，例如身在此室定位结果却在隔壁。

发明内容

基于上述情况，本发明提出了一种室内定位方法与系统，以提高室内定位的准确度，为此，采用的技术方案如下。

一种室内定位方法，包括步骤：

在待定位的房间内，通过接收设备搜索红外信号；

根据搜索到的红外信号确定该红外信号的发射节点；

查找预先存储的各个发射节点的位置信息，将所确定的发射节点的位置作为待定位房间的位置。

一种室内定位系统，包括发射节点和接收设备，所述接收设备包括红外接收传感器、红外信号解调器和房间位置确定模块；

所述发射节点，用于在待定位房间内发射红外信号；

所述红外接收传感器，用于在待定位房间内搜索红外信号；

所述红外信号解调器，用于根据所述红外接收传感器搜索到的红外信号确定该红外信号的发射节点；

所述房间位置确定模块，用于查找预先存储的各个发射节点的位置信息，将其中所述红外解调器所确定的发射节点的位置作为待定位房间的位置。

本发明的室内定位方法与系统，利用接收设备搜索房间内的红外信号，根据搜索到的红外信号确定房间内的发射节点，再根据已知的发射节点的位置信息得到当前房间的位置，完成室内定位。由于借助不能穿墙的红外信号，因而定位结果准确性高，不会受到隔壁房间红外信号的影响。当采用人手必备的手机作为接收设备时，本方法与系统还具有方便快捷的优点。

附图说明

图1为本发明室内定位方法的流程示意图；

图2为发射节点的结构示意图；

图3为房间内发射节点的信号覆盖示意图；

图4为本发明室内定位系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

本发明的室内定位方法，如图1所示，包括步骤：

步骤s101、在待定位的房间内，通过接收设备搜索红外信号。

当用户走到一个未知的房间，需要了解房间的相关信息时，可以打开接收设备的红外接收功能进行红外信号搜索。

步骤s102、根据搜索到的红外信号确定该红外信号的发射节点。

在一个优选的实施例中，所述发射节点如图2、3所示，安装于房间房顶上。每个发射节点包含控制板，电池，红外发射管，锥状遮光罩，以及一定的外壳结构，遮光罩用于保证节点以预设的的锥角θ发射红外光束。锥角θ可调节，但不宜过大或过小，若过小则红外信号覆盖区域较小，若过大则红外信号强度较小。

在本方法的应用场景如一栋建筑内，每个房间都可以安装所述发射节点以便为来访者提供定位支持。普通大小的房间安装一个发射节点即可，较大的会议室等可以安装多个发射节点，每个发射节点拥有一个ID信息，如ID1、ID2、ID3……，并优选地利用一定频率F的基波对ID信息进行调制并广播，且广播中还可以包含校验信息。各发射节点每两次广播间的时间间隔优选地为1秒至X秒间的随机数，X的取值直接影响每次定位所需的平均时长以及单个发射节点的平均功耗。

为了提高定位的有效性，发射节点发射的红外信号应覆盖接收设备在房间内所有可能的活动区域，同时，还应避免相邻两个发射节点的红外信号相互串扰及资源浪费，因此应当对房间内安装发射节点的个数和位置做出合理的设置。而进行设置所需要参考的数据，如图3所示，包括待定位的房间的大小(长与宽)、房间的高度H、接收设备的高度h，以及发射节点的预设锥角θ。例如，在一个高度为3米的房间内，用户的手机作为接收设备，考虑成年人的身高和手机使用习惯，手机离地高度一般在1.2米以下，发射节点的发射锥角一般为120度，则每个发射节点在1.2米高度的覆盖半径是R＝(3m-1.2m)/tan30°＝3.12m。假设该房间较小，长和宽均为4米，经计算，在该房间房顶的中心位置安装1个发射节点即可覆盖1.2米以下的所有区域。当房间变大时，需要的发射节点则不止一个，总的原则是在保证房间内距地板高度h以下水平空间内均有被红外信号覆盖的前提下，对发射节点进行最稀疏化布置，并对每个发射节点的位置信息与ID信息进行记录，并保存到接收设备或服务器。

上述例子是发射节点锥角已定的条件下，根据其他信息确定房间内安装发射节点的个数与位置。当房间内的发射节点已经安装好，即个数与位置已不可改变的情况下，如果房间内的红外信号没有满足全覆盖的要求，或者信号之间存在串扰，则可以通过调节发射节点的锥角来改善。

在考虑实现红外信号全覆盖时的具体步骤如下：

获取待定位的房间的房间高度以及用户手持接收设备的最高高度；

根据所述房间高度、最高高度以及所述发射节点发射红外信号的预设锥角计算红外信号的覆盖半径；

获取待定位的房间的大小信息，根据所述覆盖半径以及待定位的房间的大小信息调整发射节点的预设锥角，使发射节点发射的红外信号达到所述全覆盖。

在考虑避免信号串扰时的具体步骤如下：

判断是否检测到待定位的房间内其他发射节点所发射的红外信号；

若是，则获取该其他发射节点的发射信息(发射信息包括位置与锥角，可以由用户来输入)，并根据所述覆盖半径、待定位的房间的大小信息以及其他发射节点的发射信息调整本发射节点发射红外信号的锥角。

接收设备利用红外接收传感器，优选地仅接收以频率F调制的红外信号，并对其解调，校验成功后获得ID信息IDx(如ID3)。接收设备持续接收X秒，通常情况下便可获取身边可接收到的所有发射节点的ID号，使用者也可稍稍改变接收设备与人体的相对位置，以避免人体对红外信号的遮挡作用。

步骤s103、查找预先存储的各个发射节点的位置信息，将所确定的发射节点的位置作为待定位房间的位置。

假设接收设备同时接收到ID3、ID4、ID6三个节点的红外广播，则说明设备目前处于这三个节点的共同覆盖的区域，结合提前记录的包含各个发射节点分布情况的位置信息即可获知设备在建筑内所处的位置。

本发明室内定位系统是与上述定位方法对应的系统，如图4所示，包括发射节点和接收设备，所述接收设备包括红外接收传感器、红外信号解调器和房间位置确定模块。

所述发射节点，用于在待定位房间内发射红外信号；

所述红外接收传感器，用于在待定位房间内搜索红外信号；

所述红外信号解调器，用于根据所述红外接收传感器搜索到的红外信号确定该红外信号的发射节点；

所述房间位置确定模块，用于查找预先存储的各个发射节点的位置信息，将其中所述红外解调器所确定的发射节点的位置作为待定位房间的位置。

作为一个优选的实施例，所述发射节点，安装于房顶，包括控制板、电池、红外发射管、锥状遮光罩和外壳结构，所述红外发射管在所述锥状遮光罩的作用下以锥角发射红外信号。

作为一个优选的实施例，所述发射节点在满足全覆盖的前提下，在房顶上呈最稀疏化布置，所述全覆盖为：红外信号覆盖房间内用户手持接收设备活动时的全部区域。

作为一个优选的实施例，所述发射节点还包括：

高度获取模块，用于获取待定位的房间的房间高度以及用户手持接收设备的最高高度；

覆盖半径确定模块，用于根据所述房间高度、最高高度以及所述发射节点发射红外信号的预设锥角计算红外信号的覆盖半径；

锥角调节模块，用于获取待定位的房间的大小信息，根据所述覆盖半径以及待定位的房间的大小信息调整发射节点的预设锥角，使发射节点发射的红外信号达到所述全覆盖。

作为一个优选的实施例，所述锥角调节模块，还用于判断是否检测到待定位的房间内其他发射节点所发射的红外信号；若是，则获取该其他发射节点的发射信息(发射信息包括位置与锥角，可以由用户来输入)，并根据所述覆盖半径、待定位的房间的大小信息以及其他发射节点的发射信息调整本发射节点发射红外信号的锥角。

作为一个优选的实施例，所述发射节点，还用于按照预定频率的基波对本发射节点的ID信息进行调制并广播；所述红外接收传感器搜索的是所述预定频率的红外信号。

作为一个优选的实施例，所述房间位置确定模块预先存储的各个发射节点的位置信息包括楼层与房间号。

由于本室内定位系统与上述室内定位方法的技术特征是相对应的，相同的解释不再赘述。

综上，本发明利用红外信号的传输特点进行室内定位，克服了信号串扰对定位的影响，提高了定位准确性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种室内定位方法，其特征在于，包括步骤：

在待定位的房间内，通过接收设备搜索红外信号；

根据搜索到的红外信号确定该红外信号的发射节点；

查找预先存储的各个发射节点的位置信息，将所确定的发射节点的位置作为待定位房间的位置。

2.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，

所述发射节点为安装于房顶的红外信号发射装置，并呈锥角发射红外信号。

3.根据权利要求2所述的室内定位方法，其特征在于，

所述发射节点在满足全覆盖的前提下，在房顶上呈最稀疏化布置；

所述全覆盖为：红外信号覆盖房间内用户手持接收设备活动时的全部区域。

4.根据权利要求3所述的室内定位方法，其特征在于，还包括步骤：

获取待定位的房间的房间高度以及用户手持接收设备的最高高度；

根据所述房间高度、最高高度以及所述发射节点发射红外信号的预设锥角计算红外信号的覆盖半径；

获取待定位的房间的大小信息，根据所述覆盖半径以及待定位的房间的大小信息调整发射节点的预设锥角，使发射节点发射的红外信号达到所述全覆盖。

5.根据权利要求4所述的室内定位方法，其特征在于，还包括步骤：

判断是否检测到待定位的房间内其他发射节点所发射的红外信号；

若是，则获取该其他发射节点的发射信息，并根据所述覆盖半径、待定位的房间的大小信息以及其他发射节点的发射信息调整本发射节点发射红外信号的锥角。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的室内定位方法，其特征在于，

所述发射节点为按照预定频率的基波对本发射节点的ID信息进行调制并广播的发射节点；

通过接收设备搜索的是所述预定频率的红外信号。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的室内定位方法，其特征在于，

预先存储的各个发射节点的位置信息包括楼层与房间号。

8.一种室内定位系统，其特征在于，

包括发射节点和接收设备，所述接收设备包括红外接收传感器、红外信号解调器和房间位置确定模块；

所述发射节点，用于在待定位房间内发射红外信号；

所述红外接收传感器，用于在待定位房间内搜索红外信号；

所述红外信号解调器，用于根据所述红外接收传感器搜索到的红外信号确定该红外信号的发射节点；

所述房间位置确定模块，用于查找预先存储的各个发射节点的位置信息，将其中所述红外解调器所确定的发射节点的位置作为待定位房间的位置。

9.根据权利要求8所述的室内定位系统，其特征在于，

所述发射节点，安装于房顶，包括控制板、电池、红外发射管、锥状遮光罩和外壳结构，所述红外发射管在所述锥状遮光罩的作用下以锥角发射红外信号。

10.根据权利要求9所述的室内定位系统，其特征在于，

所述发射节点在满足全覆盖的前提下，在房顶上呈最稀疏化布置，

所述全覆盖为：红外信号覆盖房间内用户手持接收设备活动时的全部区域。

11.根据权利要求10所述的室内定位系统，其特征在于，所述发射节点还包括：

高度获取模块，用于获取待定位的房间的房间高度以及用户手持接收设备的最高高度；

覆盖半径确定模块，用于根据所述房间高度、最高高度以及所述发射节点发射红外信号的预设锥角计算红外信号的覆盖半径；

锥角调节模块，用于获取待定位的房间的大小信息，根据所述覆盖半径以及待定位的房间的大小信息调整发射节点的预设锥角，使发射节点发射的红外信号达到所述全覆盖。

12.根据权利要求11所述的室内定位系统，其特征在于，

所述锥角调节模块，还用于判断是否检测到待定位的房间内其他发射节点所发射的红外信号；若是，则获取该其他发射节点的发射信息，并根据所述覆盖半径、待定位的房间的大小信息以及其他发射节点的发射信息调整本发射节点发射红外信号的锥角。

13.根据权利要求8至12任意一项所述的室内定位系统，其特征在于，

所述发射节点，还用于按照预定频率的基波对本发射节点的ID信息进行调制并广播；

所述红外接收传感器搜索的是所述预定频率的红外信号。