CN107094287B - 一种基于wifi、磁场两级搜索室内行人定位系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所公开的一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位系统，包括移动设备、基站以及检测器，基站分别与移动设备、检测器通过互联网连接，在移动设备上设有第一磁场传感器、WIFI发生器和指纹识别模块，在检测器上设有第二磁场传感器和WIFI采集器，移动设备实时搜索当前位置并结合WIFI信息、当前位置的磁场信息以及指纹识别数据发送给基站，基站用于接收由移动设备发送过来的数据并进行保存；检测器能够检测当前位置信息、自动搜索WIFI信息以及当前的磁场信息并发送给基站，由基站在内部搜索并将所有与检测器在同一位置区域内的数据下载到检测器内，然后进行对比最终找到室内人员位置。该结构能够提高室内人员搜索效率。

Description

一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位系统和方法
技术领域
本发明涉及一种识别领域的室内定位方法，尤其是一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位系统和方法。
背景技术
随着基于位置服务(LBS)需求的不断增加，室内定位近些年受到越来越多的关注。基于WIFI框架室内定位系统由于不需要增加额外的硬件、具有低成本、广泛部署等优点近些年被广泛得到研究。然而，由于无线电信号很容易受到环境干扰，给WIFI定位框架定位带来了极大的挑战，其定位精度得到了很大的限制，通常情况下WIFI定位精度只能能满足3～5米的范围内。随着智能手机内置传感器的普及，磁场传感器被嵌入到智能手机中以探测地球磁场信息；在室内环境中，地球磁场信息容易受到建筑物室内环境扭曲而产生异常，例如钢筋混泥土、柱子、常用电器等，这些装置或设备会干扰磁场，使得室内地磁场在不同区域拥有不同分布，而且磁场信息非常稳定。然后实验表明，在不同区域拥有相同的磁场信息，这给单一利用磁场定位带来了一定的问题，单一的利用WIFI或者磁场定位通常得不到满意的结果，因此如何将磁场和WIFI进行结合从而实现对室内人员的搜索尤为重要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供的一种能够提高室内人员搜索效率的一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位系统和方法。
为了实现上述目的，本发明所设计的一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位系统，包括移动设备、基站以及检测器，所述基站分别与移动设备、检测器通过互联网连接进行数据传输，在移动设备上设有第一磁场传感器、WIFI发生器和指纹识别模块，在检测器上设有第二磁场传感器和WIFI采集器，移动设备由定位使用者进行携带，且移动设备实时搜索当前地理位置信息并结合WIFI信息、当前位置的磁场信息以及指纹识别数据发送给基站，所述基站用于接收由移动设备发送过来的数据并进行保存；所述检测器由搜索者携带并能够检测当前地理位置信息、自动搜索WIFI信息以及当前位置的磁场信息，并发送给基站，由基站在内部搜索并将所有与检测器在同一位置区域内的所有移动设备的相对应数据下载到检测器内，然后进行对比最终找到移动设备。
为了提高搜索效率，在移动设备上还设有磁性信号发射模块和提示模块，在检测器上设有磁场信号接收模块，移动设备上的磁性信号发射模块由三轴线圈构成，向空间辐射电磁场，且磁场信号接收模块也由正交的三轴线圈构成，负责接收空间中的电磁场信号，并经过检测器内部的电磁定位算法根据接收到的数据解算出移动设备的具体位置信息。
本发明还公开了一种利用上述系统的一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位方法，具体包括以下步骤：
步骤一：移动设备出厂设置时自带有一个独有的序列号，将该序列号进行保存，当使用者使用该移动设备时，移动设备将序列号、WIFI信息、使用者指纹信息、地理位置信息以及磁场信息结合一起绑定打包并发送给基站，进行实时保存；其中所述的地理位置信息是通过实时检测所处的位置地点，然后得到该位置地点坐标(Xw，Xy)，以(Xw，Xy)为圆心，以半径为R的位置信息范围作为最终的地理位置信息；所述的磁场信息是坐标(Xw，Yw)当前的磁场指纹信息；所述WIFI信息包括WIFI名称，WIFI强度；
步骤二：检测器进入室内环境时，首先以入口处作为第一检测点，获取坐标(X0，Y0)，确定其对应的坐标位置，然后检测器检测该位置所处的地理位置，并传输给基站，基站获取该位置附近所有移动设备的相对应数据并打包发送给检测器，检测器将数据包进行下载到本地并进行解析；然后检测器以该检测点(X0，Y0)为圆心，以半径为R的位置信息范围检测当前是否有WIFI数据和磁场信息，假如没有，说明未找到移动设备，进入下一步；
步骤三：检测器向前移动R的距离，然后检测该点的坐标(X1，Y1)，并以该检测点为圆心，以半径为R的位置信息范围检测当前是否有WIFI数据和磁场信息，假如没有，说明未找到移动设备，继续步骤三；假如检测到有WIFI信号，读取当前WIFI信息并与下载下来的数据包中的WIFI信息进行对比，如若匹配成功，说明移动设备就在附近，进入下一步；如若未成功，继续步骤三；
步骤四：然后通过第二磁场传感器采集当前磁场，并以该磁场采集点的坐标为中心，以该坐标与R构成的圆进行4等份，在各个分割线上共设置4个磁场采集点，从磁场采集点到下一个采集点的距离以一米作为间隔，然后对对应采集点的磁场进行实时采集并将该采集点进行标识，在采集过程中为了提高采集精度，将4个分割线的两侧也作为采集点进行磁场采集取平均值，并将对应的4个平均值与数据包的磁场进行对比，一旦相同或者相近说明移动设备就在附近几米以内，然后往检测数据相差小的方向走即可实现对移动设备的搜索。
为了提高搜索效率，在步骤四后增加步骤五：此时在行走过程中当检测器越靠近移动设备时，并靠近检测器的设定距离时，通过提示模块提醒，此时移动设备上的磁性信号发射模块由三轴线圈构成，向空间辐射电磁场，且磁场信号接收模块也由正交的三轴线圈构成，负责接收空间中的电磁场信号，并经过检测器内部的电磁定位算法将数据解算出目标物体的位置信息，磁场信号接收模块由三个线圈组成，分三个时段接收电磁场信号，这样最后就得到9组数据，组成了一个3×3的矩阵，这9组中包含了目标物体足够的信息，可以用电磁定位算法解算出移动设备的具体位置信息，使得检测器在最短的时间找到移动设备。
本发明得到的一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位系统和方法，通过移动设备实时搜索当前位置并结合WIFI信息、当前位置的磁场信息以及指纹识别数据发送给基站，所述基站用于接收由移动设备发送过来的数据并进行保存；所述检测器由搜索者携带并能够检测当前位置信息、自动搜索WIFI信息以及当前位置的磁场信息，并发送给基站，由基站在内部搜索并将所有与检测器在同一位置区域内的数据下载到检测器内，然后进行对比最终找到移动设备位置，因此通过上述结构利用磁场与WIFI进行结合实现对室内人员快速搜索的效果。
附图说明
图1是实施例1所提供一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位系统的结构示意图；
图2是实施例中WIFI采集的结构示意图；
图3是实施例1中磁场采集的结构示意图；
图4是实施例2所提供一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位系统的结构示意图。
附图标记中：1.移动设备；2.基站；3.检测器；4.第一磁场传感器；5.指纹识别模块；6.第二磁场传感器；7.WIFI采集器；8.磁性信号发射模块；9.提示模块；10.磁场信号接收模块；11.WIFI发生器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供的一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位系统，包括移动设备1、基站2以及检测器3，所述基站2分别与移动设备1、检测器3通过互联网连接进行数据传输，在移动设备1上设有第一磁场传感器4、WIFI发生器11和指纹识别模块5，在检测器3上设有第二磁场传感器6和WIFI采集器7，移动设备1由定位使用者进行携带，且移动设备1实时搜索当前地理位置信息并结合WIFI信息、当前位置的磁场信息以及指纹识别数据发送给基站2，所述基站2用于接收由移动设备1发送过来的数据并进行保存；所述检测器3由搜索者携带并能够检测当前地理位置信息、自动搜索WIFI信息以及当前位置的磁场信息，并发送给基站2，由基站2在内部搜索并将所有与检测器3在同一位置区域内的所有移动设备的相对应数据下载到检测器3内，然后进行对比最终找到移动设备。
本实施例还公开了一种利用上述系统的一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位方法，具体包括以下步骤：
步骤一：移动设备1出厂设置时自带有一个独有的序列号，将该序列号进行保存，当使用者使用该移动设备1时，移动设备1将序列号、WIFI信息、使用者指纹信息、地理位置信息以及磁场信息结合一起绑定打包并发送给基站2，进行实时保存；其中所述的地理位置信息是通过实时检测所处的位置地点，然后得到该位置地点坐标(Xw，Xy)，以(Xw，Xy)为圆心，以半径为R的位置信息范围作为最终的地理位置信息；所述的磁场信息是坐标(Xw，Yw)当前的磁场指纹信息；所述WIFI信息包括WIFI名称，WIFI强度；
步骤二：检测器3进入室内环境时，首先以入口处作为第一检测点，获取坐标(X0，Y0)，确定其对应的坐标位置，然后检测器3检测该位置所处的地理位置，并传输给基站2，基站2获取该位置附近所有移动设备1的相对应数据并打包发送给检测器3，检测器3将数据包进行下载到本地并进行解析；然后检测器3以该检测点(X0，Y0)为圆心，以半径为R的位置信息范围检测当前是否有WIFI数据和磁场信息，假如没有，说明未找到移动设备，进入下一步；
如图2所示，步骤三：检测器3向前移动R的距离，然后检测该点的坐标(X1，Y1)，并以该检测点为圆心，以半径为R的位置信息范围检测当前是否有WIFI数据和磁场信息，假如没有，说明未找到移动设备，继续步骤三；假如检测到有WIFI信号，读取当前WIFI信息并与下载下来的数据包中的WIFI信息进行对比，如若匹配成功，说明移动设备就在附近，进入下一步；如若未成功，继续步骤三；
步骤四：然后通过第二磁场传感器6采集当前磁场，并以该磁场采集点的坐标(即WIFI采集时的坐标)为中心，以该坐标与R构成的圆进行4等份，在各个分割线上共设置4个磁场采集点，从磁场采集点到下一个采集点的距离以一米作为间隔，然后对对应采集点的磁场进行实时采集并将该采集点进行标识，在采集过程中为了提高采集精度，将4个分割线的两侧也作为采集点进行磁场采集取平均值，并将对应的4个平均值与数据包的磁场进行对比，一旦相同或者相近说明移动设备就在附近几米以内，然后往检测数据相差小的方向走即可实现对移动设备的搜索。
如图3所示，所述检测器3先以WIFI采集时的坐标的坐标(X2，Y2)为采集点，采集磁场大小并与数据进行对比，不相同也不相近，然后以坐标(X2，Y2)为中心往4个垂直方向即B、C、D、E进行分别采集，首选先往D方向采集，从坐标(X2，Y2)往D方向走1米然后采集周围的磁场并对该采集点进行标识D1，通过采集多点磁场取平均值并保持，再分别对对应的B、C、E按照D的采集方法最终得到4个平均值然后与检测器3内部的数据进行比对，此时由于移动设备1离检测点较远，说明还未找到对象，故还要向B、C、D、E方向进行分别采集，而此时以标识的采集点为中心往前走1米，例如当前在D方向标识有一个坐标，将该坐标往D方向走1米然后采集周围的磁场并对该采集点进行标识D2，通过采集多点磁场取平均值并保持，再分别对对应的B、C、E按照D的采集方法最终得到4个平均值然后与检测器3内部的数据进行比对,此时，D方向上的数据较接近下载的数据，因此说明移动设备1在靠近D的位置处，此时只需要沿着该方向就能够实现对持有移动设备的室内人的位置定位搜索。
实施例2：
如图4所示，本实施例提供的一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位系统，为了提高搜索效率，在移动设备1上还设有磁性信号发射模块8和提示模块9，在检测器3上设有磁场信号接收模块10，移动设备1上的磁性信号发射模块8由三轴线圈构成，向空间辐射电磁场，且磁场信号接收模块10也由正交的三轴线圈构成，负责接收空间中的电磁场信号，并经过检测器3内部的电磁定位算法根据接收到的数据解算出移动设备的具体位置信息。
本实施例还提供了一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人的定位方法，具体步骤是在实施例1的步骤四后增加步骤五：此时在行走过程中当检测器3越靠近移动设备1时，并靠近检测器3的设定距离时，通过提示模块9提醒，此时移动设备1上的磁性信号发射模块8由三轴线圈构成，向空间辐射电磁场，且磁场信号接收模块10也由正交的三轴线圈构成，负责接收空间中的电磁场信号，并经过检测器3内部的电磁定位算法将数据解算出目标物体的位置信息，磁场信号接收模块10由三个线圈组成，分三个时段接收电磁场信号，这样最后就得到9组数据，组成了一个3×3的矩阵，这9组中包含了目标物体足够的信息，可以用电磁定位算法解算出移动设备的具体位置信息，使得检测器3在最短的时间找到移动设备。在本实施例中所述的电磁定位算法是常规技术，因此在此不做具体描述。

Claims (2)

1.一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位方法，其特征在于，包括移动设备(1)、基站(2)以及检测器(3)，所述基站(2)分别与移动设备(1)、检测器(3)通过互联网连接进行数据传输，在移动设备(1)上设有第一磁场传感器(4)、WIFI发生器(11)和指纹识别模块(5)，在检测器(3)上设有第二磁场传感器(6)和WIFI采集器(7)，移动设备(1)由定位使用者进行携带，且移动设备(1)实时搜索当前地理位置信息并结合WIFI信息、当前位置的磁场信息以及指纹识别数据发送给基站(2)，所述基站(2)用于接收由移动设备(1)发送过来的数据并进行保存；所述检测器(3)由搜索者携带并能够检测当前地理位置信息、自动搜索WIFI信息以及当前位置的磁场信息，并发送给基站(2)，由基站(2)在内部搜索并将所有与检测器(3)在同一位置区域内的所有移动设备的相对应数据下载到检测器(3)内，然后进行对比最终找到移动设备；
在移动设备(1)上还设有磁性信号发射模块(8)和提示模块(9)，在检测器(3)上设有磁场信号接收模块(10)，移动设备(1)上的磁性信号发射模块(8)由三轴线圈构成，向空间辐射电磁场，且磁场信号接收模块(10)也由正交的三轴线圈构成，负责接收空间中的电磁场信号，并经过检测器(3)内部的电磁定位算法根据接收到的数据解算出移动设备的具体位置信息；
具体包括以下步骤：
步骤一：移动设备(1)出厂设置时自带有一个独有的序列号，将该序列号进行保存，当使用者使用该移动设备(1)时，移动设备(1)将序列号、WIFI信息、使用者指纹信息、地理位置信息以及磁场信息结合一起绑定打包并发送给基站(2)，进行实时保存；其中所述的地理位置信息是通过实时检测所处的位置地点，然后得到该位置地点坐标(Xw，Xy)，以(Xw，Xy)为圆心，以半径为R的位置信息范围作为最终的地理位置信息；所述的磁场信息是坐标(Xw，Yw)当前的磁场指纹信息；所述WIFI信息包括WIFI名称，WIFI强度；
步骤二：检测器(3)进入室内环境时，首先以入口处作为第一检测点，获取坐标(X0，Y0)，确定其对应的坐标位置，然后检测器(3)检测该位置所处的地理位置，并传输给基站(2)，基站(2)获取该位置附近所有移动设备(1)的相对应数据并打包发送给检测器(3)，检测器(3)将数据包进行下载到本地并进行解析；然后检测器(3)以该检测点(X0，Y0)为圆心，以半径为R的位置信息范围检测当前是否有WIFI数据和磁场信息，假如没有，说明未找到移动设备，进入下一步；
步骤三：检测器(3)向前移动R的距离，然后检测该点的坐标(X1，Y1)，并以该检测点为圆心，以半径为R的位置信息范围检测当前是否有WIFI数据和磁场信息，假如没有，说明未找到移动设备，继续步骤三；假如检测到有WIFI信号，读取当前WIFI信息并与下载下来的数据包中的WIFI信息进行对比，如若匹配成功，说明移动设备就在附近，进入下一步；如若未成功，继续步骤三；
步骤四：然后通过第二磁场传感器(6)采集当前磁场，并以该磁场采集点的坐标为中心，以该坐标与R构成的圆进行4等份，在各个分割线上共设置4个磁场采集点，从磁场采集点到下一个采集点的距离以一米作为间隔，然后对对应采集点的磁场进行实时采集并将该采集点进行标识，在采集过程中为了提高采集精度，将4个分割线的两侧也作为采集点进行磁场采集取平均值，并将对应的4个平均值与数据包的磁场进行对比，一旦相同或者相近说明移动设备就在附近几米以内，然后往检测数据相差小的方向走即可实现对移动设备的搜索。
2.根据权利要求1所述的一种基于WIFI、磁场两级搜索室内行人定位方法，其特征在于：在步骤四后增加步骤五：此时在行走过程中当检测器(3)越靠近移动设备(1)时，并靠近检测器(3)的设定距离时，通过提示模块(9)提醒，此时移动设备(1)上的磁性信号发射模块(8)由三轴线圈构成，向空间辐射电磁场，且磁场信号接收模块(10)也由正交的三轴线圈构成，负责接收空间中的电磁场信号，并经过检测器(3)内部的电磁定位算法将数据解算出目标物体的位置信息，磁场信号接收模块(10)由三个线圈组成，分三个时段接收电磁场信号，这样最后就得到9组数据，组成了一个3×3的矩阵，这9组中包含了目标物体足够的信息，可以用电磁定位算法解算出移动设备的具体位置信息，使得检测器(3)在最短的时间找到移动设备。
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