CN104202728A - 一种基于rssi的室内导航装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于RSSI的室内导航装置及方法，该装置包括如下模块：蓝牙模块、Wi-Fi模块、客户端模块和服务器模块。蓝牙模块布置室内已知坐标的蓝牙锚节点，客户端内的蓝牙单元接收蓝牙锚节点信号，根据RSSI估算出与锚节点的距离，并通过Wi-Fi模块实现与服务器端数据通信的高速收发，服务器端预先保存室内位置场景信息，根据客户端传送的RSSI信号对其进行实时接收、处理和反馈，准确定位出客户端位置，客户端通过显示单元实时显示三维立体图像。根据本发明，客户端无需额外硬件开销和GPS辅助，即可实现室内位置的精确导航，成本低廉、性能稳定，适合室内停车场等环境下手机终端的实时导航。

Description

一种基于RSSI的室内导航装置及方法
技术领域
本发明涉及一种导航装置及方法，特别的涉及一种基于RSSI的室内导航装置及方法。
背景技术
室内导航是目前科技信息中的一项重要技术，基于位置的服务(Location Based Service，LBS)在移动互联网时代将拥有广阔的应用前景。随着智能手机的蓬勃发展和广泛普及，特别是伴随着Android和iPhone手机软件系统的提升，为LBS的实现提供了一个便捷的平台，不仅成本低廉，而且容易形成较大的产业规模。
目前，室内定位主要有射频识别、Zigbee、超声波、红外线、视频、超宽带等技术，目前在不借助外界辅助的条件下，都无法直接应用在手机上。
客户端手机定位主要使用两类技术：GPS和基于移动运营网基站的定位。但由于在室内情况下，电磁波信号传播受到干扰和屏蔽，GPS在大多数情况下无法在室内环境下使用，而基于移动运营网基站的定位精度太低，无法满足用户在室内情况下手机的精确定位。因此，提出一种室内环境下无外界辅助的手机精确定位成为了一种迫切的技术需求。
蓝牙定位是一种基于接收的信号强度指示(Received SignalStrength Indication，RSSI)的定位方式，和以上技术相比，基于蓝牙技术的手机客户端定位具有操作简便、成本较低、实用性强等优点，并得到了广泛应用。本发明提出了一种基于RSSI的室内导航装置及方法，客户端无需额外硬件开销和GPS辅助，即可实现室内位置的精确导航，成本低廉、性能稳定，适合室内停车场等环境下手机终端的实时导航。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于RSSI的室内导航装置及方法，该装置包括服务器模块、Wi-Fi模块、客户端模块和蓝牙模块，各个模块协同运转，保证了室内环境下客户端位置信息的实时收发与显示。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于RSSI的室内导航装置，包括服务器模块(101)、Wi-Fi模块(102)、客户端模块(103)和蓝牙模块(104)。
优选的，所述服务器模块(101)用于根据客户端模块(103)传送的RSSI信号对其进行实时接收、处理和反馈，并根据预先存储的室内位置场景信息，准确定位出客户端位置，并将该信息传送至客户端模块(103)。
优选的，所述Wi-Fi模块(102)用于提高服务器模块(101)与客户端模块(103)之间数据传输速率。
优选的，所述客户端模块(103)用于接收室内场景中蓝牙模块(104)中蓝牙锚节点发送的信号，根据RSSI测算出所述客户端模块(103)与已知位置坐标的蓝牙锚节点距离信息，并将该信息传输通过所述Wi-Fi模块(102)至服务器模块(101)，同时实时显示服务器模块(101)传送过来的三维位置信息。
可选的，所述客户端模块(103)可以采用Android或iPhone手机终端或者平板电脑。
优选的，所述蓝牙模块(104)用于通过布置室内场景中的蓝牙锚节点位置信息，发送蓝牙信号至所述客户端模块(103)，蓝牙锚节点位置信息已预先存储至所述服务器模块(101)中的数据库中。
可选的，所述服务器模块(101)中的数据库可以为下述中的一种或多种：Oracle数据库、MySQL数据库或SQL 2012数据库。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于RSSI的室内导航方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：客户端扫描周围蓝牙锚节点所发射出的信号，并根据RSSI估测出客户端与所述周围蓝牙锚节点的距离信息；
步骤S2：客户端通过Wi-Fi将距离信息传送至服务器主控中心；
步骤S3：主控中心根据客户端周围锚节点位置信息和客户端至其周围锚节点的距离信息，利用三维定位法，计算出客户端的精确位置信息；
步骤S4：将客户端所在位置与室内场景进行匹配，并将其最终的三维信息通过Wi-Fi传输至客户端；
步骤S5：客户端接收主控中心传送的位置三维信息，并通过显示单元实时显示其所在位置。
可选的，所述步骤S5之后还包括可选步骤S6，客户端异常信息处理，包括当客户端周围锚节点无法支持客户端定位时，主控中心发送异常信息至客户端。
附图说明
图1显示了本发明优选实施例的基于RSSI的接收信号强度与传播距离关系效果分析图；
图2显示了本发明优选实施例的基于RSSI的室内导航装置原理框图；
图3显示了本发明优选实施例的基于RSSI的室内导航方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1显示了本发明优选实施例的基于RSSI的接收信号强度与传播距离关系效果分析图。
如图1所示，本发明中仿真基于RSSI的接收信号强度与传播距离关系，图中横坐标代表信号传播距离，单位为米，变化范围从0～30米，纵坐标代表客户端接收到的信号强度，取值范围从-65dbm到-35dbm，图1中右上角代表信号的发射功率，分别为-46dbm、-42dbm、-40dbm和-38dbm，由图1可知，当信号传播距离在0～5米时，接收信号的功率下降速率较快，当传播距离在5～30米时，接收信号功率变化较缓慢，所以我们以5米为分界线，在室内场景中，每隔5米搭建一个蓝牙锚节点，这样可根据客户端所接收蓝牙信号的强度，更容易反推出该客户端与蓝牙锚节点的距离测量值。
图2显示了本发明优选实施例的基于RSSI的室内导航装置原理框图。
如图2所示，本发明优选实施例中，服务器模块(101)与Wi-Fi模块(102)建立双向连接，客户端模块(103)与Wi-Fi模块(102)建立双向连接，服务器模块(101)通过Wi-Fi模块(102)实现与客户端模块(103)数据的双向收发；蓝牙模块(104)与客户端模块(103)建立单向连接，客户端模块(103)通过估测已接收蓝牙信号的信号强度，估计其与所述蓝牙模块(104)中蓝牙锚节点距离。
服务器模块(101)根据客户端模块(103)传送的RSSI信号对其进行实时接收、处理和反馈，并根据预先存储的室内位置场景信息，准确定位出客户端位置，并将该信息传送至客户端模块(103)。
Wi-Fi模块(102)能够提高服务器模块(101)与客户端模块(103)之间数据传输速率。
客户端模块(103)能够接收室内场景中蓝牙模块(104)中蓝牙锚节点发送的信号，根据RSSI测算出所述客户端模块(103)与已知位置坐标的蓝牙锚节点距离信息，并将该信息传输通过所述Wi-Fi模块(102)至服务器模块(101)，同时实时显示服务器模块(101)传送过来的三维位置信息。
蓝牙模块(104)通过布置室内场景中的蓝牙锚节点位置信息，发送蓝牙信号至所述客户端模块(103)，蓝牙锚节点位置信息已预先存储至所述服务器模块(101)中的数据库中。
图3显示了本发明优选实施例的基于RSSI的室内导航方法流程图。
如图3所示，本发明提出的基于RSSI的室内导航方法包括如下步骤：
步骤S1：客户端扫描周围蓝牙锚节点所发射出的信号，并根据RSSI估测出客户端与所述周围蓝牙锚节点的距离信息；
步骤S2：客户端通过Wi-Fi将距离信息传送至服务器主控中心；
步骤S3：主控中心根据客户端周围锚节点位置信息和客户端至其周围锚节点的距离信息，利用三维定位法，计算出客户端的精确位置信息；
步骤S4：将客户端所在位置与室内场景进行匹配，并将其最终的三维信息通过Wi-Fi传输至客户端；
步骤S5：客户端接收主控中心传送的位置三维信息，并通过显示单元实时显示其所在位置。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种基于RSSI的室内导航装置，包括如下模块：服务器模块(101)、Wi-Fi模块(102)、客户端模块(103)和蓝牙模块(104)，其特征在于：
服务器模块(101)与Wi-Fi模块(102)建立双向连接，客户端模块(103)与Wi-Fi模块(102)建立双向连接，服务器模块(101)通过Wi-Fi模块(102)实现与客户端模块(103)数据的双向收发；蓝牙模块(104)与客户端模块(103)建立单向连接，客户端模块(103)通过估测已接收蓝牙信号的信号强度，估计其与所述蓝牙模块(104)中蓝牙锚节点距离。
2.根据权利要求1所述的基于RSSI的室内导航装置，其特征在于：所述服务器模块(101)用于根据客户端模块(103)传送的RSSI信号对其进行实时接收、处理和反馈，并根据预先存储的室内位置场景信息，准确定位出客户端位置，并将该信息传送至客户端模块(103)。
3.根据权利要求1所述的基于RSSI的室内导航装置，其特征在于：所述Wi-Fi模块(102)用于提高服务器模块(101)与客户端模块(103)之间数据传输速率。
4.根据权利要求1所述的基于RSSI的室内导航装置，其特征在于：所述客户端模块(103)用于接收室内场景中蓝牙模块(104)中蓝牙锚节点发送的信号，根据RSSI测算出所述客户端模块(103)与已知位置坐标的蓝牙锚节点距离信息，并将该信息传输通过所述Wi-Fi模块(102)至服务器模块(101)，同时实时显示服务器模块(101)传送过来的三维位置信息。
5.根据权利要求1所述的基于RSSI的室内导航装置，其特征在于：所述蓝牙模块(104)用于通过布置室内场景中的蓝牙锚节点位置信息，发送蓝牙信号至所述客户端模块(103)，蓝牙锚节点位置信息已预先存储至所述服务器模块(101)中的数据库中。
6.一种基于RSSI的室内导航方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：客户端扫描周围蓝牙锚节点所发射出的信号，并根据RSSI估测出客户端与所述周围蓝牙锚节点的距离信息；
步骤S2：客户端通过Wi-Fi将距离信息传送至服务器主控中心；
步骤S3：主控中心根据客户端周围锚节点位置信息和客户端至其周围锚节点的距离信息，利用三维定位法，计算出客户端的精确位置信息；
步骤S4：将客户端所在位置与室内场景进行匹配，并将其最终的三维信息通过Wi-Fi传输至客户端；
步骤S5：客户端接收主控中心传送的位置三维信息，并通过显示单元实时显示其所在位置。
7.根据权利要求6所述的基于RSSI的室内导航方法，其特征在于：所述步骤S5之后，还包括可选步骤S6，客户端异常信息处理，包括当客户端周围锚节点无法支持客户端定位时，主控中心发送异常信息至客户端。
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