CN101094137A - 一种基于无线传输网络的室内定位系统及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无线传输网络的室内定位系统，该系统是由无线网络和上位管理服务器组成；无线网络包括依次传输无线信号的移动节点、展台节点、传输节点、中心处理节点，中心处理节点通过计算机通讯接口与上位管理服务器连接；每个节点都包括互相连接的无线通讯模块、中央处理器和存储器、电源模块。本发明还涉及一种基于无线传输网络的室内定位方法，包括以下步骤：a.移动节点依次向发卡节点、展台节点、收卡节点发送信息；b.发卡节点、收卡节点、展台节点向中心处理节点传输信息；c.中心处理节点将信息传到管理服务器；d.通过管理服务器查询。本发明的有益效果是，实现了室内的精确定位。

Description

一种基于无线传输网络的室内定位系统及定位方法

(一)技术领域

本发明涉及无线定位系统，特别涉及一种基于无线传输网络的室内定位系统和定位方法。

(二)背景技术

近年来，随着人们对定位信息的需求与日俱增，像GPS这样的室外定位系统得到了越来越广泛的应用，为在开阔的室外环境中工作的各类用户提供了极大的帮助。与此同时，煤矿、医院、机场、展馆、购物中心、仓库，地下停车场等等都需要使用准确的室内定位信息，对可用空间、人员或者库存物资实现高效的管理，完善自身的功能。GPS定位系统仅适用于室外，而目前室内定位系统的开发与设计也引起了人们的关注。目前多数科技馆还没有采用定位系统，科技馆面向的观众大部分是儿童，儿童在馆内不好找的现象也很多。

(三)发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种能够进行人员定位查询的基于无线传输网络的室内定位系统和定位方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的基于无线传输网络的室内定位系统，其特殊之处在于：该系统是由无线网络和上位管理服务器组成；无线网络包括依次传输无线信号的移动节点、展台节点、传输节点、中心处理节点，中心处理节点通过计算机通讯接口与上位管理服务器连接；每个节点都包括互相连接的无线通讯模块、中央处理器和存储器、电源模块。

本发明的基于无线传输网络的室内定位系统，无线网络还包括直接向中心处理节点发送无线信号的发卡节点和收卡节点。发卡节点放置在入口的位置，以便知道游客的参观开始，收卡节点放在出口的位置，以便知道游客参观路线的结束，便于统计某个游客的位置和参观等信息。

本发明的基于无线传输网络的室内定位系统，由于电池的能量有限，要考虑节能，每个节点还都包括有连接在电源模块上的充电电路。

本发明的基于无线传输网络的室内定位方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

a.在房间入口对移动节点进行编号后发给游客，在发卡节点进行登记，使游客和移动节点编号一一对应，然后移动节点向发卡节点报告信息，移动节点被游客携带着在参观展台的时候，每隔一定时间主动向展台节点发送信息，若游客走到房间出口，移动节点向收卡节点发送信息；

b.发卡节点或收卡节点直接向中心处理节点传输信息，或者展台节点通过一定步骤向中心处理节点传输信息；

展台节点向中心处理节点传输信息的步骤是：

b1.离游客最近的展台节点收到移动节点的信息后，判断其信号

强度值和信号质量，根据一定的信号衰减模型计算出移动节点所在的位置，即游客位置，然后向传输节点报告信息，

b2.传输节点将信息传输到中心处理节点；

c.中心处理节点将信息比较分析后，根据距离展台节点的位置最终确定游客的位置信息，进行简单存储后，再通过有线的方式传到管理服务器上；

d.通过管理服务器查询参观者的具体位置、展品访问次数等信息。

本发明的有益效果是，实现了室内的精确定位，结构简单，可靠性高，无线节点具有体积小、可充电、抗干扰、功耗低等优点，主要用于科技馆，实现馆内的人员定位和展品关注度设计、展台当前人数统计，还可以作为科技馆内的展品，并且也可用于其它场所内的定位，如煤矿、医院、机场、消防等众多行业领域中。

(四)附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图为本发明的结构示意图。

图1为系统硬件连接图，图2为中心处理节点结构框图，图3为充电电路图，图4为工作流程图。

(五)具体实施方式

附图1-4为本发明的一种具体实施例。

本发明的基于无线传输网络的室内定位系统，是由无线网络和上位管理服务器组成；无线网络包括依次传输无线信号的移动节点、展台节点、传输节点、中心处理节点，中心处理节点通过计算机通讯接口与上位管理服务器连接；无线网络还包括直接向中心处理节点发送无线信号的发卡节点和收卡节点，这两个节点分别置于房间的入口和出口。每个节点都包括互相连接的无线通讯模块、中央处理器和存储器、电源模块，还包括有连接在电源模块上的充电电路。如图2所示。每个节点在硬件设计上都是相同的，在传输距离和软件功能实现上是不同的。

本发明的基于无线传输网络的室内定位系统，采用无线节点和上位管理服务器实现了一种自组织网络，主要用于科技馆，具体是在科技管内部署静止节点，人员随身带一个移动节点，通过中心处理节点把人员的位置实时的传输到上位管理服务器上，由上位管理服务器来实现科普展品和人员的馆内定位、查询等功能，还可用来演示无线传感器网络技术。系统需要配合后台的控制软件和数据库来使用。

本发明的基于无线传输网络的室内定位系统，如图1所示，是通过在科技馆内部署一些静止节点，在每个展品上放置一个展台节点，如有的展品面积比较大，可以放置多个展台节点，对这些节点进行编号，并存放在后台数据库里，然后在适当的位置放置一些转发信息的传输节点，负责向中心处理节点上传展台节点上传过来的数据信息，另外还有两个特殊的节点，即发卡节点和收卡节点，可以知道游客参观路线的开始和结束，以便统计某个游客的位置和参观等信息。各节点的所有数据信息最后都传输到中心处理节点上，中心处理节点通过串口的方式和管理服务器通信，最后通过管理服务器输入要查找的游客编号可以知道游客的位置或者参观路线等信息。中心处理节点由信息中心和数据信息库构成。

本发明的基于无线传输网络的室内定位系统，每个节点采用780mA.h的锂电池供电，由于电池的能量有限，使用一段时间后能量会耗尽，所以除了在软件上考虑节能之外，还在节点上设置了充电电路。如图3所示，采用4V~6V充电，U1为电池充电器，该充电器配有一个通道晶体管LED，具备电流感应及反向放电保护功能，可以简化设计所需的元件数量，U1的1脚是状态指示，LED可以作为充电指示灯，在充电的时候灯就亮，电充满后灯就灭了，U1的3脚是电池控制输出，U2为锂电池，U3为稳压器，U3的5管脚为电压输出管脚，为3.3V的电压，可以直接给芯片供电，c3为旁路电容，可降低输出噪声，c4为输出电容。

本发明的基于无线传输网络的室内定位系统，无线网络采用ZigBee协议，实现了分层的树型网络拓扑结构，可以动态自组织形成网络，在中心处理节点重新启动后，下面所有的节点可以动态自组加入网络，降低了布网、建网的复杂程度，并可根据现场需要灵活改变网络的拓扑结构。

本发明的基于无线传输网络的室内定位方法，如图4所示，包括以下步骤：

a.在房间入口对移动节点进行编号后发给游客，在发卡节点进行登记，使游客和移动节点编号一一对应，然后移动节点向发卡节点报告信息，移动节点被游客携带着在参观展台的时候，每隔一定时间主动向展台节点发送信息，若游客走到房间出口，移动节点向收卡节点发送信息；

b.发卡节点或收卡节点直接向中心处理节点传输信息，或者展台节点通过一定步骤向中心处理节点传输信息；

展台节点向中心处理节点传输信息的步骤是：

b1.离游客最近的展台节点收到移动节点的信息后，判断其信号强度值和信号质量，根据一定的信号衰减模型计算出移动节点所在的位置，即游客位置，然后向传输节点报告信息，

b2.传输节点将信息传输到中心处理节点；

c.中心处理节点将信息比较分析后，根据距离展台节点的位置最终确定游客的位置信息，进行简单存储后，再通过有线的方式传到管理服务器上；

d.通过管理服务器查询参观者的具体位置、展品访问次数等信息。

本发明的基于无线传输网络的室内定位系统，上位管理系统的任务是，按照有限区域无线传感器网络移动定位、信息采集和展馆管理的工作要求，主要提供展区详细介绍、游客参观路线查询、游客功能区内定位、展区关注度统计、展区当前游客数查询、网络拓扑结构展示等功能。

Claims (4)

1.一种基于无线传输网络的室内定位系统，其特征在于：它是由无线网络和上位管理服务器组成；无线网络包括依次传输无线信号的移动节点、展台节点、传输节点、中心处理节点，中心处理节点通过计算机通讯接口与上位管理服务器连接；每个节点都包括互相连接的无线通讯模块、中央处理器和存储器、电源模块。

2.根据权利要求1所述的基于无线传输网络的室内定位系统，其特征在于：无线网络还包括直接向中心处理节点发送无线信号的发卡节点和收卡节点。

3.根据权利要求1所述的基于无线传输网络的室内定位系统，其特征在于：每个节点还都包括有连接在电源模块上的充电电路。

4.一种基于无线传输网络的室内定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.在房间入口对移动节点进行编号后发给游客，在发卡节点进行登记，使游客和移动节点编号一一对应，然后移动节点向发卡节点报告信息，移动节点被游客携带着在参观展台的时候，每隔一定时间主动向展台节点发送信息，若游客走到房间出口，移动节点向收卡节点发送信息；

b.发卡节点或收卡节点直接向中心处理节点传输信息，或者展台节点通过一定步骤向中心处理节点传输信息；

展台节点向中心处理节点传输信息的步骤是：

b1.离游客最近的展台节点收到移动节点的信息后，判断其信号强度值和信号质量，根据一定的信号衰减模型计算出移动节点所在的位置，即游客位置，然后向传输节点报告信息，

b2.传输节点将信息传输到中心处理节点；

c.中心处理节点将信息比较分析后，根据距离展台节点的位置最终确定游客的位置信息，进行简单存储后，再通过有线的方式传到管理服务器上；

d.通过管理服务器查询参观者的具体位置、展品访问次数等信息。

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