CN107124698A - 一种基于LoRa 技术的垂直空间定位装置、方法及系统 - Google Patents

一种基于LoRa 技术的垂直空间定位装置、方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于LoRa技术的垂直空间定位装置、方法及系统，该垂直空间定位装置包括LoRa垂直空间定位单元和LoRa定位终端，所述LoRa垂直空间定位单元包括LoRa云服务器、LoRa网关和LoRa设备节点，所述LoRa设备节点布置点的地理位置及楼层进行登记，并与所述LoRa设备节点的ID绑定，录入所述LoRa云服务器内。本发明的有益效果是：本发明的定位更加精确，从而让人们生活更便利，由于采用LoRa技术，所以功耗和成本可以做到比较低。

Description

一种基于LoRa技术的垂直空间定位装置、方法及系统
技术领域
本发明涉及无线追踪定位领域，尤其涉及一种基于LoRa技术的垂直空间定位装置、方法及系统。
背景技术
现有的GPS和IP网络定位技术给人们的生活带来了极大的便利，但由于定位精度等的问题，在某些情况下还是不能解决所有问题，出现的问题有：
1.当用百度或高德地图等定位时，只能定位一个二维平面的点，具体我们在多高的位置是定位不出来的；
2.当网上购物，自动获取地址时，不能够完全定位，详细的地址还是需要手动填写。
发明内容
本发明提供了一种基于LoRa技术的垂直空间定位装置，包括LoRa垂直空间定位单元和LoRa定位终端，所述LoRa垂直空间定位单元包括LoRa云服务器、LoRa网关和LoRa设备节点，所述LoRa设备节点布置点的地理位置及楼层进行登记，并与所述LoRa设备节点的ID绑定，录入所述LoRa云服务器内。
本发明提供了一种基于LoRa技术的垂直空间定位方法，包括依次执行如下步骤：
A.定位数据包接收步骤：LoRa垂直空间定位单元接收LoRa手机定位app通过LoRa定位终端发送的定位数据包；
B.转发步骤：获取到定位数据包的LoRa设备节点加上LoRa设备节点的ID和RSSI值打包成新的定位协议包，然后发送给LoRa网关；
C.位置计算步骤：LoRa网关通过RSSI定位算法计算出LoRa定位终端与各个LoRa设备节点的相对距离，选择与LoRa定位终端相对距离最近的LoRa设备节点，以该LoRa设备节点的楼层作为参考楼层，该LoRa设备节点的地理位置作为参考地理位置，从而得到LoRa定位终端的空间具体位置；
D.位置发送显示步骤：LoRa网关将获得的LoRa定位终端的空间具体位置发送给LoRa定位终端，LoRa定位终端将空间具体位置发送给LoRa手机定位app，LoRa手机定位app将结果显示给用户。
作为本发明的进一步改进，在所述定位数据包接收步骤中，LoRa垂直空间定位单元接收LoRa手机定位app通过LoRa定位终端按固定的RSSI强度广播的定位数据包，所述定位数据包中包括LoRa定位终端ID号和用户ID号；
在所述位置计算步骤中，LoRa设备节点的楼层及LoRa设备节点的地理位置是从LoRa云服务器中获得的LoRa设备节点的位置信息。
作为本发明的进一步改进，在所述A.定位数据包接收步骤之前还包括如下步骤：
入网认定步骤：LoRa定位终端注册认证入网LoRa垂直空间定位单元；
入网判断步骤：判断LoRa定位终端是否入网成功，若是，那么执行A.定位数据包接收步骤，否则继续执行入网认定步骤。
作为本发明的进一步改进，在所述D.位置发送显示步骤之后还包括如下步骤：
继续工作判断步骤：判断是否继续定位，那么执行A.定位数据包接收步骤，否则结束。
本发明还提供了一种基于LoRa技术的垂直空间定位系统，包括依次执行如下模块：
定位数据包接收模块：用于LoRa垂直空间定位单元接收LoRa手机定位app通过LoRa定位终端发送的定位数据包；
转发模块：用于获取到定位数据包的LoRa设备节点加上LoRa设备节点的ID和RSSI值打包成新的定位协议包，然后发送给LoRa网关；
位置计算模块：用于LoRa网关通过RSSI定位算法计算出LoRa定位终端与各个LoRa设备节点的相对距离，选择与LoRa定位终端相对距离最近的LoRa设备节点，以该LoRa设备节点的楼层作为参考楼层，该LoRa设备节点的地理位置作为参考地理位置，从而得到LoRa定位终端的空间具体位置；
位置发送显示模块：用于LoRa网关将获得的LoRa定位终端的空间具体位置发送给LoRa定位终端，LoRa定位终端将空间具体位置发送给LoRa手机定位app，LoRa手机定位app将结果显示给用户。
作为本发明的进一步改进，在所述定位数据包接收模块中，LoRa垂直空间定位单元接收LoRa手机定位app通过LoRa定位终端按固定的RSSI强度广播的定位数据包，所述定位数据包中包括LoRa定位终端ID号和用户ID号；
在所述位置计算模块中，LoRa设备节点的楼层及LoRa设备节点的地理位置是从LoRa云服务器中获得的LoRa设备节点的位置信息。
作为本发明的进一步改进，在所述定位数据包接收模块之前还包括执行如下模块：
入网认定模块：用于LoRa定位终端注册认证入网LoRa垂直空间定位单元；
入网判断模块：用于判断LoRa定位终端是否入网成功，若是，那么执行定位数据包接收模块，否则继续执行入网认定模块。
作为本发明的进一步改进，在所述位置发送显示模块之后还包括执行如下模块：
继续工作判断模块：用于判断是否继续定位，那么执行定位数据包接收模块，否则结束。
本发明的有益效果是：本发明的定位更加精确，从而让人们生活更便利，由于采用LoRa技术，所以功耗和成本可以做到比较低。
附图说明
图1是本发明的原理架构图。
图2是本发明的LoRa垂直空间定位场景图。
图3是本发明的LoRa定位终端结构示意图。
图4是本发明的垂直空间定位方法流程图。
图5是本发明的一优选实施例的垂直空间定位方法流程图。
图6是本发明的LoRa手机定位app软件模块图。
图7是本发明的LoRa垂直定位算法原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种基于LoRa技术的垂直空间定位装置，包括LoRa垂直空间定位单元和LoRa定位终端，所述LoRa垂直空间定位单元包括LoRa云服务器、LoRa网关和LoRa设备节点，所述LoRa设备节点布置点的地理位置及楼层进行登记，并与所述LoRa设备节点的ID绑定，录入所述LoRa云服务器内。
LoRa网关包括中央处理器、LoRa通信模块、电源模块、以太网模块或GSM/GPRS模块或3G/4G/5G模块或WIFI模块、外围设备接口等。LoRa设备节点包括中央处理器、LoRa模块、电源模块。LoRa定位终端包括中央处理器、LoRa模块、电源模块、Micro USB接口或Mini USB或USB-C(USB Type-C)接口。中央处理器可以是8位MCU、16位的MCU、32的MCU、DSP、FPGA或多核处理器，电源模块可以是各类型的锂电池、蓄电池、电力供电、太阳能供电、风力供电等。外围设备接口可以是ISP、UART、I 2C、GPIO、USB、HDMI、VGA、Type C接口等。智能手机为能够运行定位app的智能手机。LoRa手机定位app为将LoRa定位终端发送过来的位置信息数据通过转换，在手机上人性化的显示。RSSI定位算法为任何一种能够通过RSSI强度的变化值计算出目标的相对位置的算法。
在使用当中，个人手持经Micro USB或Mini USB或USB-C(USB Type-C)接口插有LoRa定位终端的智能手机，打开LoRa手机定位app，就可以获取当前LoRa定位终端在空间的位置及地址。定位原理为：第一步，在布置LoRa垂直空间定位系统时，事先将LoRa设备节点布置点的地理位置及楼层登记好，并与设备节点ID绑定，录入LoRa云服务器；第二步，在智能手机插上LoRa定位终端并打开LoRa手机定位app后，LoRa手机定位app会通过LoRa定位终端发送定位数据包到LoRa垂直空间定位系统中，获取到该数据包的LoRa设备节点会再加上自己的设备ID和RSSI值，然后发给LoRa网关处理，LoRa网关通过RSSI定位算法计算出LoRa定位终端与各个LoRa设备节点的相对位置；第三步，选择相对距离最近的LoRa设备节点，以该设备节点的楼层作为参考楼层，该设备节点的地理位置作为参考地理位置，从而得到LoRa定位终端的空间位置，最后将该空间位置依次下发至LoRa手机定位app，供用户使用。
如图1所示，LoRa云服务器和LoRa网关之间通过3G、4G或IP网通讯，LoRa网关和LoRa设备节点以及LoRa设备节点和LoRa定位终端之间通过LoRa通讯。
如图2所示，在高楼中布置好基于LoRa技术的垂直空间定位装置，在高楼里不同楼层不同房间各安装一个LoRa设备节点，一个小区安装一个LoRa网关，然后LoRa网关连接到LoRa云服务器。当在某高楼某层某房间的用户将LoRa定位终端插在智能手机上，然后打开插有LoRa定位终端的智能手机，就可进行空间定位至某层某房间。
如图3所示，LoRa定位终端主要由机身、LoRa天线、Micro USB或Mini USB或USB-C接口构成。
准备工作：在高楼的每层每个房间布置一个或多个LoRa设备节点，登记好每个LoRa设备节点的精确地理位置信息及楼层、房间号等，并与LoRa ID绑定，录入至LoRa云服务器。根据LoRa设备节点布置情况，布置安装LoRa网关，使其通讯良好，并将LoRa网关地理位置信息录入至LoRa云服务器。
如图4所示，本发明还公开了一种基于LoRa技术的垂直空间定位方法，包括依次执行如下步骤：
定位数据包接收步骤：LoRa垂直空间定位单元接收LoRa手机定位app通过LoRa定位终端发送的定位数据包，具体为：LoRa垂直空间定位单元接收LoRa手机定位app通过LoRa定位终端按固定的RSSI强度广播的定位数据包，所述定位数据包中包括LoRa定位终端ID号和用户ID号；
转发步骤：获取到定位数据包的LoRa设备节点加上LoRa设备节点的ID和RSSI值打包成新的定位协议包，然后发送给LoRa网关；
位置计算步骤：LoRa网关通过RSSI定位算法计算出LoRa定位终端与各个LoRa设备节点的相对距离，选择与LoRa定位终端相对距离最近的LoRa设备节点，以该LoRa设备节点的楼层作为参考楼层，该LoRa设备节点的地理位置作为参考地理位置，从而得到LoRa定位终端的空间具体位置，其中，LoRa设备节点的楼层及LoRa设备节点的地理位置是从LoRa云服务器中获得的LoRa设备节点的位置信息；
位置发送显示步骤：LoRa网关将获得的LoRa定位终端的空间具体位置发送给LoRa定位终端，LoRa定位终端将空间具体位置发送给LoRa手机定位app，LoRa手机定位app将结果显示给用户。
如图5所示，定位数据包接收步骤之前还包括如下步骤：
入网认定步骤：LoRa定位终端注册认证入网LoRa垂直空间定位单元；
入网判断步骤：判断LoRa定位终端是否入网成功，若是，那么执行A.定位数据包接收步骤，否则继续执行入网认定步骤。
如图5所示，位置发送显示步骤之后还包括如下步骤：
继续工作判断步骤：判断是否继续定位，那么执行A.定位数据包接收步骤，否则结束。
如图7所示，已知LoRa设备节点的经纬度、在某街道某楼某层某房间，LoRa定位终端通过RSSI算法获得离其最近的LoRa设备节点，以该LoRa设备节点的位置信息作为参考，从而进行定位。
本发明还公开了一种基于LoRa技术的垂直空间定位系统，包括依次执行如下模块：
定位数据包接收模块：用于LoRa垂直空间定位单元接收LoRa手机定位app通过LoRa定位终端发送的定位数据包；
转发模块：用于获取到定位数据包的LoRa设备节点加上LoRa设备节点的ID和RSSI值打包成新的定位协议包，然后发送给LoRa网关；
位置计算模块：用于LoRa网关通过RSSI定位算法计算出LoRa定位终端与各个LoRa设备节点的相对距离，选择与LoRa定位终端相对距离最近的LoRa设备节点，以该LoRa设备节点的楼层作为参考楼层，该LoRa设备节点的地理位置作为参考地理位置，从而得到LoRa定位终端的空间具体位置；
位置发送显示模块：用于LoRa网关将获得的LoRa定位终端的空间具体位置发送给LoRa定位终端，LoRa定位终端将空间具体位置发送给LoRa手机定位app，LoRa手机定位app将结果显示给用户。
在所述定位数据包接收模块中，LoRa垂直空间定位单元接收LoRa手机定位app通过LoRa定位终端按固定的RSSI强度广播的定位数据包，所述定位数据包中包括LoRa定位终端ID号和用户ID号；
在所述位置计算模块中，LoRa设备节点的楼层及LoRa设备节点的地理位置是从LoRa云服务器中获得的LoRa设备节点的位置信息。
在所述定位数据包接收模块之前还包括执行如下模块：
入网认定模块：用于LoRa定位终端注册认证入网LoRa垂直空间定位单元；
入网判断模块：用于判断LoRa定位终端是否入网成功，若是，那么执行定位数据包接收模块，否则继续执行入网认定模块。
在所述位置发送显示模块之后还包括执行如下模块：
继续工作判断模块：用于判断是否继续定位，那么执行定位数据包接收模块，否则结束。
本发明的定位更加精确，从而让人们生活更便利，由于采用LoRa技术，所以功耗和成本可以做到比较低。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于LoRa技术的垂直空间定位装置，其特征在于：包括LoRa垂直空间定位单元和LoRa定位终端，所述LoRa垂直空间定位单元包括LoRa云服务器、LoRa网关和LoRa设备节点，所述LoRa设备节点布置点的地理位置及楼层进行登记，并与所述LoRa设备节点的ID绑定，录入所述LoRa云服务器内。
2.根据权利要求1所述的垂直空间定位装置，其特征在于：LoRa云服务器和LoRa网关之间通过3G、4G或IP网通讯，LoRa网关和LoRa设备节点以及LoRa设备节点和LoRa定位终端之间通过LoRa通讯。
3.一种基于LoRa技术的垂直空间定位方法，其特征在于，包括依次执行如下步骤：
A.定位数据包接收步骤：LoRa垂直空间定位单元接收LoRa手机定位app通过LoRa定位终端发送的定位数据包；
B.转发步骤：获取到定位数据包的LoRa设备节点加上LoRa设备节点的ID和RSSI值打包成新的定位协议包，然后发送给LoRa网关；
C.位置计算步骤：LoRa网关通过RSSI定位算法计算出LoRa定位终端与各个LoRa设备节点的相对距离，选择与LoRa定位终端相对距离最近的LoRa设备节点，以该LoRa设备节点的楼层作为参考楼层，该LoRa设备节点的地理位置作为参考地理位置，从而得到LoRa定位终端的空间具体位置；
D.位置发送显示步骤：LoRa网关将获得的LoRa定位终端的空间具体位置发送给LoRa定位终端，LoRa定位终端将空间具体位置发送给LoRa手机定位app，LoRa手机定位app将结果显示给用户。
4.根据权利要求3所述的垂直空间定位方法，其特征在于，
在所述定位数据包接收步骤中，LoRa垂直空间定位单元接收LoRa手机定位app通过LoRa定位终端按固定的RSSI强度广播的定位数据包，所述定位数据包中包括LoRa定位终端ID号和用户ID号；
在所述位置计算步骤中，LoRa设备节点的楼层及LoRa设备节点的地理位置是从LoRa云服务器中获得的LoRa设备节点的位置信息。
5.根据权利要求4所述的垂直空间定位方法，其特征在于，在所述A.定位数据包接收步骤之前还包括如下步骤：
入网认定步骤：LoRa定位终端注册认证入网LoRa垂直空间定位单元；
入网判断步骤：判断LoRa定位终端是否入网成功，若是，那么执行A.定位数据包接收步骤，否则继续执行入网认定步骤。
6.根据权利要求5所述的垂直空间定位方法，其特征在于，在所述D.位置发送显示步骤之后还包括如下步骤：
继续工作判断步骤：判断是否继续定位，那么执行A.定位数据包接收步骤，否则结束。
7.一种基于LoRa技术的垂直空间定位系统，其特征在于，包括依次执行如下模块：
定位数据包接收模块：用于LoRa垂直空间定位单元接收LoRa手机定位app通过LoRa定位终端发送的定位数据包；
转发模块：用于获取到定位数据包的LoRa设备节点加上LoRa设备节点的ID和RSSI值打包成新的定位协议包，然后发送给LoRa网关；
位置计算模块：用于LoRa网关通过RSSI定位算法计算出LoRa定位终端与各个LoRa设备节点的相对距离，选择与LoRa定位终端相对距离最近的LoRa设备节点，以该LoRa设备节点的楼层作为参考楼层，该LoRa设备节点的地理位置作为参考地理位置，从而得到LoRa定位终端的空间具体位置；
位置发送显示模块：用于LoRa网关将获得的LoRa定位终端的空间具体位置发送给LoRa定位终端，LoRa定位终端将空间具体位置发送给LoRa手机定位app，LoRa手机定位app将结果显示给用户。
8.根据权利要求7所述的垂直空间定位系统，其特征在于，
在所述定位数据包接收模块中，LoRa垂直空间定位单元接收LoRa手机定位app通过LoRa定位终端按固定的RSSI强度广播的定位数据包，所述定位数据包中包括LoRa定位终端ID号和用户ID号；
在所述位置计算模块中，LoRa设备节点的楼层及LoRa设备节点的地理位置是从LoRa云服务器中获得的LoRa设备节点的位置信息。
9.根据权利要求8所述的垂直空间定位系统，其特征在于，在所述定位数据包接收模块之前还包括执行如下模块：
入网认定模块：用于LoRa定位终端注册认证入网LoRa垂直空间定位单元；
入网判断模块：用于判断LoRa定位终端是否入网成功，若是，那么执行定位数据包接收模块，否则继续执行入网认定模块。
10.根据权利要求9所述的垂直空间定位系统，其特征在于，在所述位置发送显示模块之后还包括执行如下模块：
继续工作判断模块：用于判断是否继续定位，那么执行定位数据包接收模块，否则结束。
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