CN106093922B - 一种基于rssi和红外人体感应的室内定位方法 - Google Patents

一种基于rssi和红外人体感应的室内定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法，克服了现有技术中，室内定位技术精度有待提高的问题。该发明包含WiFi定位方法和红外人体感应定位方法，WiFi定位方法是基于RSSI测距方法进行定位，红外人体感应定位方法是通过红外幕帘方法进行定位。步骤1、RSSI测距方法对接收到的手机信号进行计算，获得手机到信号检测装置的距离；步骤2、根据计算出的手机到信号检测装置的距离，可以获得手机所在的位置信息。本发明具有以下优点：定位精度高，可达到1m以内；基于RSSI测距技术使得定位成本低且容易实现；采用红外幕帘探测技术提高了定位的灵敏度且不误报。

Description

一种基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法
技术领域
该发明涉及一种室内定位方法，特别是涉及一种基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法。
背景技术
RSSI是Received Signal Strength Indication的首字母缩写，即接收的信号强度指示。信号接收点根据收到的信号强度计算目标信号在传播过程中的损耗，通过相应的信号传播模型将信号在传播过程中产生的损耗转化为目标信号与信号接收点之间的距离。基于RSSI的测距技术是利用无线电信号随距离增大而有规律衰减的原理来测量节点之间的距离。接收信号强度RSSI与传输距离d之间的关系是。其中n表示信号传播常数，即传播系数；A是一个经验参数，可以通过测量距离已知信号1m处的RSSI值得到。n是用来描述信号强度随距离增加而递减的参量，n的大小依赖于信号所在的环境。可以通过对多组已知信标节点进行测量，选出在该定位环境下的最优的n值。在确定接收的信号强度指示RSSI和距离d之间的关系之后，就可以直接通过获得的RSSI值来确定与信标节点之间的距离。
在自然界中，任何高于绝对温度（-273度）的物体都会产生红外光谱，而不同温度的物体，其释放出的红外能量的波长是不一样的。人体有恒定的体温，一般为37度，所以能够发出波长为10um的红外线。
红外幕帘采用菲涅尔透镜，从而形成超薄的红外探测区域，可达50cm。当人体发射的10um左右的红外线通过菲涅尔透镜聚集到红外感应源上，红外感应源通常采用热释电原件，在接收到人体红外辐射发生变化时就会向外释放电荷，后续的电路经检测处理后就能够产生探测信号。红外幕帘技术的可靠性较高，具有探测灵敏度高、误报率低、探测区域的宽度比较狭窄的优点，将其应用到室内定位领域，能够在很大程度上提高定位的精度。
发明内容
本发明克服了现有技术中，室内定位技术精度有待提高的问题，提供一种成本低、灵敏度高的基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法。
本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法：其包含WiFi定位方法和红外人体感应定位方法，WiFi定位方法是基于RSSI测距方法进行定位，红外人体感应定位方法是通过红外幕帘方法进行定位，其定位流程如下：步骤1、携带手机的人可以在室内的任何位置，室内布置手机信号检测装置，在打开WiFi的情况下，可以接收到手机发出的无线信号及其独有的MAC地址，根据RSSI测距方法对接收到的手机信号进行计算，获得手机到信号检测装置的距离；步骤2、根据计算出的手机到信号检测装置的距离，可以获得手机所在的位置信息，该位置信息是一个范围值，是以该距离为素线长度，信号检测装置为圆锥顶点形成的圆锥体的底面圆轮廓；步骤3、在对手机信号进行检测的同时，安装在手机信号检测装置上的红外幕帘探测器对携带该手机的人进行检测，红外幕帘探测器能够产生夹角为4°-6°的探测幕帘；步骤4、在室内安装多个信号检测装置，使得手机位置所在的圆的半径较小，当该圆的半径在9m以内时，可以获得手机位置信息的精度为1m以内；当圆的半径在5m以内时，手机的定位精度为0.5m以内。
所述WiFi定位方法中，采用多个定向天线作为手机信号功率的接收设备，达到360°范围内信号功率的接收，接收后的手机信号功率传送至服务器，根据不同的定向天线接收到的信号进行手机所在方向的确定，其以距离作为素线长度，以天线所在位置作为锥顶构成的圆锥体的底面圆轮廓，即手机位于接收信号最强的定向天线所限定的范围，进而缩小了待定位手机的位置区域。
所述红外人体感应定位方法的定位过程中如下：过程1、将红外幕帘探测器与定向天线安装在同一个固定设备上，单个的红外幕帘探测器的探测范围有限，需要使用多个探测器完成360°方向的红外人体感应的探测；过程2、在采用定向天线确定的位置区域内，相对应的红外幕帘探测器能够检测出待定位目标手机携带者，进而根据红外幕帘探测器的检测范围确定目标手机携带者所在的区域。
所述红外人体感应定位方法中,信号检测装置的四周都安装红外幕帘探测器，从而使得红外幕帘探测的范围能够覆盖成一个圆形，提高探测范围。
与现有技术相比，本发明基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法具有以下优点：其在室内定技术位领域中有以下三方面的优势：定位精度高，可达到1m以内；基于RSSI测距技术使得定位成本低且容易实现；采用红外幕帘探测技术提高了定位的灵敏度且不误报。因此，本发明推动了室内定位技术的发展。
附图说明
图1是本发明基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法中基于RSSI测距定位技术的原理图；
图2是本发明基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法中红外幕帘探测区域的正视结构示意图；
图3是本发明基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法中红外幕帘探测区域的俯视结构示意图；
图4是本发明基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法中目标定位的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法作进一步说明：如图所示，本发明提出的室内定位系统融合了RSSI测距和红外幕帘探测技术，具有较高的定位精度，其定位流程如下：1、携带手机的人可以在室内的任何位置，室内布置手机信号检测装置，在打开WIFI的情况下，可以接收到手机发出的无线信号级其独有的MAC地址。根据RSSI测距技术对接收到的手机信号进行计算，获得手机到信号检测装置的距离；
2、根据计算出的手机到信号检测装置的距离，可以获得手机所在的位置信息。当然，该位置信息是一个范围值，是以该距离为素线长度，信号检测装置为圆锥顶点形成的圆锥体的底面圆轮廓；
3、在对手机信号进行检测的同时，安装在手机信号检测装置上的红外幕帘探测器对携带该手机的人进行检测。红外幕帘探测器能够产生狭窄角度的探测幕帘，可达到4°-6°。这样，对于圆心角为4°-6°的圆弧的长度也会非常小；
4、在室内安装多个信号检测装置，使得手机位置所在的圆的半径较小。当该圆的半径在9m以内时，可以获得手机位置信息的精度为1m以内；当圆的半径在5m以内时，手机的定位精度为0.5m以内；
5、为了使得红外幕帘探测的范围能够覆盖成一个圆形，需要在信号检测装置的四周都安装红外幕帘探测器，从而提高探测范围。
如图所示，本发明包含WiFi定位技术和红外人体感应定位技术。其中，WiFi定位技术是基于RSSI测距方法进行定位的；红外人体感应是通过红外幕帘技术进行定位的。
基于RSSI测距的定位方法在实施的过程中包含以下步骤：
1、完善手机信号接收设备。在WiFi的环境中，采用定向天线作为手机信号功率的接收设备。定向天线的信号接收范围有限，为了能够达到方向在360°范围内的信号功率的接收，需要多个定向天线组合起来。这样，组合后的定向天线就可以接收到位于其四周的手机信号；
2、基于RSSI的测距定位。通过手机信号接收设备，即定向天线对手机信号的接收，将接收到的手机信号功率传送至服务器，从而根据RSSI进行距离的计算；
3、基于RSSI计算的距离可以限定待定位的目标手机所在的区域是：以距离作为素线长度，以天线所在位置作为锥顶构成的圆锥体的底面圆轮廓；
4、由于定向天线接收信号的范围有限，可以根据不同的定向天线接收到的信号进行手机所在方向的确定，即手机位于接收信号最强的定向天线所限定的范围，进而缩小了待定位手机的位置区域。
结合红外幕帘技术进一步缩小待定位手机的定位范围。单个的红外幕帘探测器的作用范围比较小，其夹角的大小可达到4°-6°。所以，本发明就是将定向天线和红外幕帘探测器结合起来使用，达到提高室内定位精度的要求。红外幕帘技术在定位过程中的具体实施如下：1、将红外幕帘探测器与定向天线安装在同一个固定设备上。同样，单个的红外幕帘探测器的探测范围有限，需要使用多个探测器才能够完成360°方向的红外人体感应的探测；
2、在采用定向天线确定的位置区域内，相对应的红外幕帘探测器能够检测出待定位目标手机携带者，进而根据红外幕帘探测器的检测范围确定目标手机携带者所在的区域。
由于手机的MAC地址是唯一的，RSSI测距技术能够通过接收的手机信号强度计算出手机与信号接收点之间的距离，进而获得手机的位置信息。该种定位技术的定位目标明确，容易实施，但是获得的目标位置范围较大。红外幕帘探测技术产生的探测范围很小，并且灵敏度高，但是探测的目标不够明确。本发明结合了两者的优势，既能够确定需要定位的目标，又在很大程度上提高了定位精度，其精度可达到1m以内。所以，这种室内定位方法具有很高的应用价值，适合大规模推广。

Claims (4)

1.一种基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法，其特征在于：其包含WiFi定位方法和红外人体感应定位方法，WiFi定位方法是基于RSSI测距方法进行定位，红外人体感应定位方法是通过红外幕帘方法进行定位，其定位流程如下：
步骤1、携带手机的人可以在室内的任何位置，室内布置手机信号检测装置，在打开WiFi的情况下，可以接收到手机发出的无线信号及其独有的MAC地址，根据RSSI测距方法对接收到的手机信号进行计算，获得手机到信号检测装置的距离；
步骤2、根据计算出的手机到信号检测装置的距离，可以获得手机所在的位置信息，该位置信息是一个范围值，是以该距离为素线长度，信号检测装置为圆锥顶点形成的圆锥体的底面圆轮廓；
步骤3、在对手机信号进行检测的同时，安装在手机信号检测装置上的红外幕帘探测器对携带该手机的人进行检测，红外幕帘探测器能够产生夹角为4°-6°的探测幕帘；
步骤4、在室内安装多个信号检测装置，使得手机位置所在的圆的半径较小，当该圆的半径在9m以内时，可以获得手机位置信息的精度为1m以内；当圆的半径在5m以内时，手机的定位精度为0.5m以内。
2.根据权利要求1所述的基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法，其特征在于：所述WiFi定位方法中，采用多个定向天线作为手机信号功率的接收设备，达到360°范围内信号功率的接收，接收后的手机信号功率传送至服务器，根据不同的定向天线接收到的信号进行手机所在方向的确定，手机所在位置以距离作为素线长度，以天线所在位置作为锥顶构成的圆锥体的底面圆轮廓，即手机位于接收信号最强的定向天线所限定的范围，进而缩小了待定位手机的位置区域。
3.根据权利要求1所述的基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法，其特征在于：所述红外人体感应定位方法的定位过程中如下：
过程1、将红外幕帘探测器与定向天线安装在同一个固定设备上，单个的红外幕帘探测器的探测范围有限，需要使用多个探测器完成360°方向的红外人体感应的探测；
过程2、在采用定向天线确定的位置区域内，相对应的红外幕帘探测器能够检测出待定位目标手机携带者，进而根据红外幕帘探测器的检测范围确定目标手机携带者所在的区域。
4.根据权利要求1所述的基于RSSI和红外人体感应的室内定位方法，其特征在于：所述红外人体感应定位方法中,信号检测装置的四周都安装红外幕帘探测器，从而使得红外幕帘探测的范围能够覆盖成一个圆形，提高探测范围。
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