CN104619011B - 基于WiFi、ZigBee和RFID组合的室内无线定位的位置服务系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
基于WiFi、ZigBee和RFID组合的室内无线定位的位置服务系统及其实现方法，涉及一种室内无线定位的位置服务系统，本发明为解决现有室内定位系统服务领域小、系统安全性低的问题。本发明包括本地位置服务系统网、远程服务器和用户终端，本地位置服务系统网、远程服务器和用户终端之间利用4G LTE网络进行双向数据传输；本地位置服务系统网包括N个本地位置服务子系统；每个本地位置服务子系统包括WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络、移动终端和本地服务器；WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络包括n个WiFi、ZigBee和RFID组合无线节点。本发明用于定位系统服务中。
Description
技术领域
本发明涉及一种室内无线定位的位置服务系统。
背景技术
随着物联网概念的兴起，工业、农业、商业、军事等领域的研究者越来越关注无线网络，对无线传感网络(Wireless Sensing Networks,WSN)和无线局域网络(WirelessLocal Area Networks,WLAN)等区域的稳健性也提出了更高的要求。传统的室内定位技术主要采用红外线室内定位或超声波室内定位。接收机安装在待定位目标上，作为移动终端接收固定节点发出的信息，按照相应算法解算出目标位置。传统的室内定位服务系统只能提供单一的位置信息，不能提供多信息的对比、分析等后续处理功能。同时，传统的室内定位系统的数据库没有访问限制，系统的安全性不高，且传统室内定位系统会受到多途径效应的影响导致定位精度下降。传统室内定位系统仅局限于本地服务，没有跨区域的位置服务功能，不能满足较大企业用户的使用需求。
发明内容
本发明目的是为了解决现有室内定位系统服务领域小、系统安全性低的问题，提供了一种基于WiFi、ZigBee和RFID组合的室内无线定位的位置服务系统及其实现方法。
本发明所述基于WiFi、ZigBee和RFID组合的室内无线定位的位置服务系统，它包括本地位置服务系统网、远程服务器和用户终端，本地位置服务系统网、远程服务器和用户终端之间利用4G LTE网络进行双向数据传输；
所述本地位置服务系统网包括N个本地位置服务子系统，N为正整数，每个本地位置服务子系统包括WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络、移动终端和本地服务器，WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络向移动终端利用无线信号进行单向数据传输，WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络和本地服务器利用无线信号进行双向数据传输，移动终端和本地服务器利用4G LTE网络进行双向数据传输；
WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络包括n个WiFi、ZigBee和RFID组合无线节点，n个WiFi、ZigBee和RFID组合无线节点以x行y列的矩阵形式安装在室内的顶棚上，其中，n＝x×y；移动终端包括WiFi、ZigBee和RFID组合无线通信模块、第一CPU、显示模块、存储卡和第一4G LTE模块，WiFi、ZigBee和RFID组合无线通信模块的无线信号输出端与第一CPU的无线信号输入端相连接，第一CPU的位置信号输出端与显示模块的位置信号输入端相连接，第一CPU的存储信号输入输出端与存储卡的存储信号输出输入端相连接，第一CPU的信号输入输出端与第一4G LTE模块的信号输入输出端相连接；本地服务器包括工作模式选择模块、固态硬盘、第二CPU和第二4G LTE模块，工作模式选择模块的信号输出端连接固态硬盘的信号输入端，固态硬盘的信号输入输出端连接第二CPU的信号输出输入端，第二4G LTE模块的第一信号输入输出端连接固态硬盘的信号输出输入端，第二4G LTE模块的第二信号输入输出端连接第二CPU的信号输出输入端，第二4G LTE模块的信号输出端连接工作模式选择模块的信号输入端。
本发明所述基于WiFi、ZigBee和RFID组合的室内无线定位的位置服务系统的实现方法，该方法的具体过程包括离线训练、实时位置定位和位置服务；
离线训练的过程是建立无线信息位置数据库，并将数据的详细信息存放到本地服务器的固态硬盘中，将数据的精简信息存放到移动终端的存储卡中；
实时位置定位过程是移动终端在定位空间内任意移动，RFID组合无线通信模块在待定位点接收WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络发出的无线信息，然后将接收到的信息经过第一CPU后发送到本地服务器的二CPU中；
位置服务阶段是将本地位置服务子系统得到的待定位的位置信息通过4G LTE发送到远程服务器中，远程服务器根据本地位置服务子系统提供的位置信息获得该点的监控信息、生活信息、购物信息和安全信息，并对本地位置服务子系统所对应的监控信息、生活信息、购物信息和安全信息进行分析和对比，并进行存储，然后将监控信息、生活信息、购物信息和安全信息发送至用户终端。
本发明的优点：本发明所述基于多种无线传输组合的室内无线定位的位置服务系统根据用户的授权程度提供不同的数据库进行算法匹配，保护室内的环境信息，提高系统的安全性。利用事先建立的无线网络数据库，避免了由于多路径效应造成的定位精度下降问题。并且，本发明的远程服务器将各个本地位置服务子系统采集计算到的位置信息、监控信息、生活信息、购物信息、安全信息等进行存储、分析、对比等操作，扩展了定位系统的服务领域。
附图说明
图1和图2是本发明所述基于WiFi、ZigBee和RFID组合的室内无线定位的位置服务系统的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述基于WiFi、ZigBee和RFID组合的室内无线定位的位置服务系统，它包括本地位置服务系统网5、远程服务器6和用户终端7，本地位置服务系统网5、远程服务器6和用户终端7之间利用4G LTE网络进行双向数据传输；
所述本地位置服务系统网5包括N个本地位置服务子系统4，N为正整数，每个本地位置服务子系统4包括WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络1、移动终端2和本地服务器3，WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络1向移动终端2利用无线信号进行单向数据传输，WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络1和本地服务器3利用无线信号进行双向数据传输，移动终端2和本地服务器3利用4G LTE网络进行双向数据传输；
WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络1包括n个WiFi、ZigBee和RFID组合无线节点，n个WiFi、ZigBee和RFID组合无线节点以x行y列的矩阵形式安装在室内的顶棚上，其中，n＝x×y；移动终端2包括WiFi、ZigBee和RFID组合无线通信模块2-1、第一CPU2-2、显示模块2-3、存储卡2-4和第一4G LTE模块2-5，WiFi、ZigBee和RFID组合无线通信模块2-1的无线信号输出端与第一CPU2-2的无线信号输入端相连接，第一CPU2-2的位置信号输出端与显示模块2-3的位置信号输入端相连接，第一CPU2-2的存储信号输入输出端与存储卡2-4的存储信号输出输入端相连接，第一CPU2-2的信号输入输出端与第一4G LTE模块2-5的信号输入输出端相连接；本地服务器3包括工作模式选择模块3-1、固态硬盘3-2、第二CPU3-3和第二4G LTE模块3-4，工作模式选择模块3-1的信号输出端连接固态硬盘3-2的信号输入端，固态硬盘3-2的信号输入输出端连接第二CPU3-3的信号输出输入端，第二4G LTE模块3-4的第一信号输入输出端连接固态硬盘3-2的信号输出输入端，第二4G LTE模块3-4的第二信号输入输出端连接第二CPU3-3的信号输出输入端，第二4G LTE模块3-4的信号输出端连接工作模式选择模块3-1的信号输入端。
具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，存储卡2-4为离线本地数据库，离线本地数据库是基于第一CPU2-2的运算结果和存储卡2-4的数据存储管理库，用于对数据进行组织、存储和管理。
具体实施方式三：本实施方式对实施方式一作进一步说明，固态硬盘3-2为远程无线网络信息数据库，包括WiFi强度指纹数据库、ZigBee信息数据库和RFID信息数据库，是基于第二CPU3-3的运算结果和固态硬盘3-2的数据存储管理库，用于对数据进行组织、存储和管理。
具体实施方式四：本实施方式所述基于权利要求1所述基于WiFi、ZigBee和RFID组合的室内无线定位的位置服务系统的实现方法，该方法的具体过程包括离线训练、实时位置定位和位置服务；
离线训练的过程是建立无线信息位置数据库，并将数据的详细信息存放到本地服务器3的固态硬盘3-2中，将数据的精简信息存放到移动终端2的存储卡2-4中；
实时位置定位过程是移动终端2在定位空间内任意移动，RFID组合无线通信模块(2-1)在待定位点接收WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络1发出的无线信息，然后将接收到的信息经过第一CPU2-2后发送到本地服务器3的二CPU(3-3)中；
位置服务阶段是将本地位置服务子系统4得到的待定位的位置信息通过4G LTE发送到远程服务器6中，远程服务器6根据本地位置服务子系统4提供的位置信息获得该点的监控信息、生活信息、购物信息和安全信息，并对本地位置服务子系统4所对应的监控信息、生活信息、购物信息和安全信息进行分析和对比，并进行存储，然后将监控信息、生活信息、购物信息和安全信息发送至用户终端7。
本实施方式中，使用者的授权和安全等级较高，可提供基于远程无线网络信息数据库的室内定位服务，并且相应的位置匹配算法是在本地服务器3的第二CPU3-3中完成的。
本实施方式中，工作模式选择模块3-1根据移动终端2中第一CPU(2-2发送的工作模式信息，控制固态硬盘3-2将其中存储的无线网络信息数据发送到第二CPU3-3中，按照一定的算法，与待定位点接收到的无线网络信号进行匹配，找出和待定位点位置无线信号特征最接近的参考点，通过参考点的位置坐标得到当前位置坐标的估计值；并且，本地服务器3根据接收到的WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络1发出的无线信息，监测各个WiFi、ZigBee和RFID组合无线节点，n个WiFi、ZigBee和RFID组合无线节点的工作状况，对无法进行正常工作的无线节点进行反馈，便于进行整个系统的维护和修理。
本发明中，根据使用者的授权和安全等级，提供基于远程无线网络数据库和基于本地离线数据库的两种定位服务，确保了室内信息的安全性，避免了信息的泄露。同时，基于WiFi/Zigbee/RFID组合的无线定位与位置服务系统提供了远程服务器，相对于传统的室内定位服务系统，本系统除了可以提供待定位点的位置信息，还可以提供该位置的监控信息、生活信息、购物信息以及安全信息，并且对多个带定位点的位置服务信息进行分析和比对，并根据用户的授权等级将相应的结果发送至用户接收机。
Claims (4)
1.基于WiFi、ZigBee和RFID组合的室内无线定位的位置服务系统，其特征在于，它包括本地位置服务系统网(5)、远程服务器(6)和用户终端(7)，本地位置服务系统网(5)、远程服务器(6)和用户终端(7)之间利用4G LTE网络进行双向数据传输；
所述本地位置服务系统网(5)包括N个本地位置服务子系统(4)，N为正整数，每个本地位置服务子系统(4)包括WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络(1)、移动终端(2)和本地服务器(3)，WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络(1)向移动终端(2)利用无线信号进行单向数据传输，WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络(1)和本地服务器(3)利用无线信号进行双向数据传输，移动终端(2)和本地服务器(3)利用4G LTE网络进行双向数据传输；
WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络(1)包括n个WiFi、ZigBee和RFID组合无线节点，n个WiFi、ZigBee和RFID组合无线节点以x行y列的矩阵形式安装在室内的顶棚上，其中，n＝x×y；移动终端(2)包括WiFi、ZigBee和RFID组合无线通信模块(2-1)、第一CPU(2-2)、显示模块(2-3)、存储卡(2-4)和第一4G LTE模块(2-5)，WiFi、ZigBee和RFID组合无线通信模块(2-1)的无线信号输出端与第一CPU(2-2)的无线信号输入端相连接，第一CPU(2-2)的位置信号输出端与显示模块(2-3)的位置信号输入端相连接，第一CPU(2-2)的存储信号输入输出端与存储卡(2-4)的存储信号输出输入端相连接，第一CPU(2-2)的信号输入输出端与第一4GLTE模块(2-5)的信号输入输出端相连接；本地服务器(3)包括工作模式选择模块(3-1)、固态硬盘(3-2)、第二CPU(3-3)和第二4G LTE模块(3-4)，工作模式选择模块(3-1)的信号输出端连接固态硬盘(3-2)的信号输入端，固态硬盘(3-2)的信号输入输出端连接第二CPU(3-3)的信号输出输入端，第二4G LTE模块(3-4)的第一信号输入输出端连接固态硬盘(3-2)的信号输出输入端，第二4G LTE模块(3-4)的第二信号输入输出端连接第二CPU(3-3)的信号输出输入端，第二4G LTE模块(3-4)的信号输出端连接工作模式选择模块(3-1)的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的基于WiFi、ZigBee和RFID组合的室内无线定位的位置服务系统，其特征在于，存储卡(2-4)为离线本地数据库，离线本地数据库是基于第一CPU(2-2)的运算结果和存储卡(2-4)的数据存储管理库，用于对数据进行组织、存储和管理。
3.根据权利要求1所述的基于WiFi、ZigBee和RFID组合的室内无线定位的位置服务系统，其特征在于，固态硬盘(3-2)为远程无线网络信息数据库，包括WiFi强度指纹数据库、ZigBee信息数据库和RFID信息数据库，是基于第二CPU(3-3)的运算结果和固态硬盘(3-2)的数据存储管理库，用于对数据进行组织、存储和管理。
4.基于权利要求1所述室内无线定位的位置服务系统的实现方法，其特征在于，该方法的具体过程包括离线训练、实时位置定位和位置服务；
离线训练的过程是建立无线信息位置数据库，并将数据的详细信息存放到本地服务器(3)的固态硬盘(3-2)中，将数据的精简信息存放到移动终端(2)的存储卡(2-4)中；
实时位置定位过程是移动终端(2)在定位空间内任意移动，RFID组合无线通信模块(2-1)在待定位点接收WiFi、ZigBee和RFID组合无线网络(1)发出的无线信息，然后将接收到的信息经过第一CPU(2-2)后发送到本地服务器(3)的二CPU(3-3)中；
位置服务阶段是将本地位置服务子系统(4)得到的待定位的位置信息通过4G LTE发送到远程服务器(6)中，远程服务器(6)根据本地位置服务子系统(4)提供的位置信息获得该位置的监控信息、生活信息、购物信息和安全信息，并对本地位置服务子系统(4)所对应的监控信息、生活信息、购物信息和安全信息进行分析和对比，并进行存储，然后将监控信息、生活信息、购物信息和安全信息发送至用户终端(7)。
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