CN108665584A - 一种出入口行人进出判断系统及方法 - Google Patents

一种出入口行人进出判断系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种出入口行人进出判断系统及方法系统包括数据库、后台服务器和移动终端，所述的移动终端通过无线网络连接到后台服务器，所述的后台服务器通过数据库管理系统连接数据库。方法包括所述数据库包含房间信息表、房间出入口信息表的采集、传感器部署信息表、移动终端信息表、传感器信息表、判断结果信息表，进出、经过出入口的行为判定等等。本发明很好的解决了现有房间的出入判断依靠定位坐标计算等缺点，只要智能移动终端安装相应app，获取定位传感器信号，能够上网就可自动实现房间出入口进出的判断，实验正确率为90％。

Description

一种出入口行人进出判断系统及方法
技术领域
本发明涉及信息技术领域，特别是物联网、移动互联网和地理信息系统的交叉领域，特别是一种出入口行人进出判断系统及方法。
背景技术
人们80％的时间和业务是在室内展开的，存在着巨大的室内空间位置服务需求。低成本、高精度、高实时性的室内定位技术仍然是世界难题。基于射频信号(WIFI/蓝牙/RFID等)的定位技术由于低成本和相对精度，得到业界广泛关注。
出入口的定位是室内精确定位的基础和难点之一，大都采用实时坐标计算或位置指纹匹配计算定位两种方式，存在着定位时间较长，准确率较低以及定位计算复杂等问题。
由人体、墙壁的遮挡引起的射频信号信号量衰减变化存在一致性，如公式1所示，
公式1被称为经典对数模型，是耶鲁大学用2.4GHz的无线通信模块，在常规环境下测试得到的。式中：d为收发设备的间距，d0为某参考距离(一般取值为1m)，ρ、分别为距离d和d0处的接收信号功率；β为路径距离衰减系数，依赖于周围环境和建筑物的类型。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种低成本，高效率，高实时性的出入口行人进出判断系统及方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种出入口行人进出判断系统，包括数据库、后台服务器和移动终端，所述的移动终端通过无线网络连接到后台服务器，所述的后台服务器通过数据库管理系统连接数据库，所述数据库包括房间信息表、房间出入口信息表、传感器部署信息表、移动终端信息表、传感器信息表、判断结果信息表，所述的房间信息表用于标识房间的物理空间位置；所述的房间出入口信息表和传感器部署信息表用于标识物理空间和传感器空间的对应关系；所述的移动终端信息表用于采集移动终端的MAC地址或SIM卡号码作为唯一定位服务对象身份的标识；所述的传感器信息表用于采集移动终端、传感器标识、传感器信号强度、当前时刻；所述的判断结果信息表用于表达当前时刻移动终端所处位置附件的房间号及出入口出入、经过的行为信息。
一种出入口行人进出判断方法，步骤包括：
A)房间信息采集：采集房间的标识信息，所述标识信息包括楼层、门牌号、编号，采集房间的结构信息，所述结构信息与外部空间连接的出入口，采集房间的物理信息，所述物理信息包括出入口的尺寸；
B)出入口信息采集：串联在一起的多扇门认定为同一个出入口，设其整体宽度为D，设数量d＝[D/5]，则每[D/d]距离作为出入口一个进出判断单元；
C)定位传感器的部署：部署d对传感器，传感器类型为射频信号，部署的位置为以判断单元的中心点为原点，水平方向取其中垂线，沿其中垂线背向延伸距离不少于1m，不大于4m，取相应位置作为部署点，当实际物理尺寸受限时候，保持1m到4m的距离即可实现，不需要绝对位置；
D)传感器信息采集：采集定位用传感器的MAC地址作为身份标识，内外传感器分别记为I、O，采集行人移动终端的SIM卡号作为身份标识M，当发现I、O或M有变化时，重新采集移动终端的MAC地址或SIM卡卡号；动态采集传感器的RSSI值对；
E)定位信号的动态采集：移动终端实时获取定位传感器的信号量，依次设为It-1，It，It+1，……，Ot-1，Ot，Ot+1，……，其他判断单元成对的信号依次类推，依次获取信号值最大的2对，通过移动网络发送到后台服务器，存入传感器信息表；
F)后台出入口单元进出的判断以以下现象依次发生为特征：
①It，Ot的值相比It-1，Ot-1的值不同时减小；
②It，Ot的差值在10dm以内；
③若It+1，相比It值增大，同时Ot+1相比Ot的值减小；
④或It+1，相比It值减小，同时Ot+1相比Ot的值增大；
⑤触发进出出入口的判断，判断结果存入判断结果信息表；
后台服务器经过出入口的判定以以下现象依次发生为特征：
①It，Ot的值相比It-1，Ot-1的值不同时减小；
②It，Ot的差值在10dm以内；
③若It+1，相比It值增大，同时Ot+1相比Ot的值增大；
④或It+1，相比It值减小，同时Ot+1相比Ot的值减小；
⑤触发经过出入口的判断，判断结果存入判断结果信息表。
进一步的，步骤C)定位传感器的部署具体为：
C1)部署d对传感器，d＝[D/5]，传感器可为射频如蓝牙、iBeacon、WIFI；
C2)部署的位置为以出入判断单元在地面投影的中心点为原点，水平方向取投影的中垂线，沿其中垂线分别背向延伸距离2m，取相应位置记为PO、PI；
C3)若延伸距离受实际物理尺寸限制，保持延伸1m到4m的距离，取相应位置记为PO、PI；
C4)取PO、PI在天花板的垂足作为部署点。
进一步的，步骤D)传感器信息采集具体为：
D1)采集定位用传感器的MAC地址作为传感器标识，记为I、O；
D2)采集行人移动终端的SIM卡号作为身份标识M；
D3)当I、O或M有变化时，重新采集移动终端的MAC地址或SIM卡卡号；
D4)移动终端实时采集传感器I、O的RSSI值，记为<M，I，O>。
进一步的，步骤D)传感器信息采集之后进行传感器信号量滤波，主要步骤如下：
1)设置射频信号发送频率为100ms，采集周期为600ms；
2)构建分段拟合过滤函数，公式为
3)选取第一分段内(RSSI>-76.49)的RSSI值为可用值，对筛选的信号量采取均值滤波，结果作为采集周期内的RSSI值。
相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明通过构建出入行为发生时的信号特征模型，用于大规模、实时性要求较高的室内出入口定位应用，符合低成本、高精度的定位需求。本发明很好的解决了现有房间的出入判断依靠定位坐标计算等缺点，只要智能移动终端安装相应app，获取定位传感器信号了，能够上网就可自动实现房间出入口进出的判断，实验正确率为90％。
附图说明
图1为本发明的系统框架图。
图2为本发明的进出判断流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
如图1所示，一种出入口行人进出判断系统，包括数据库、后台服务器和移动终端，所述的移动终端通过无线网络连接到后台服务器，所述的后台服务器通过数据库管理系统连接数据库，所述数据库包括房间信息表、房间出入口信息表、传感器部署信息表、移动终端信息表、传感器信息表、判断结果信息表，所述的房间信息表用于标识房间的物理空间位置；所述的房间出入口信息表和传感器部署信息表用于标识物理空间和传感器空间的对应关系；所述的移动终端信息表用于采集移动终端的MAC地址或SIM卡号码作为唯一定位服务对象身份的标识；所述的传感器部署信息表用于采集移动终端、传感器标识、传感器信号强度、当前时刻；所述的判断结果信息表用于表达当前时刻移动终端所处位置附件的房间号及出入口出入、经过的行为信息。
一种出入口行人进出判断方法，步骤包括：
步骤A:房间信息采集，主要步骤如下：
步骤A1：采集房间的楼层、门牌号、编号等标识信息。
步骤A2：采集房间与外部空间连接的出入口如门信息等结构信息。
步骤A3：采集房间出入口的宽度、门扇数等物理信息。
步骤B:出入口信息量化，串联在一起的多扇门认定为同一个出入口，设其整体宽度为D，设数量d＝[D/5]，则每[D/d]距离作为出入口一个进出判断单元。
步骤C:定位传感器的部署，主要步骤如下：
步骤C1：部署d对传感器，d＝[D/5]，传感器可为射频如蓝牙、iBeacon、WIFI等。
步骤C2：部署的位置为以出入判断单元在地面投影的中心点为原点，水平方向取投影的中垂线，沿其中垂线分别背向延伸距离2m，取相应位置记为PO、PI。
步骤C3：若延伸距离受实际物理尺寸限制，保持延伸1m到4m的距离，取相应位置记为PO、PI。
步骤C4：取PO、PI在天花板的垂足作为部署点。
步骤D:传感器信息采集，主要步骤如下：
步骤D1：采集定位用传感器的MAC地址作为传感器标识，记为I、O。
步骤D2：采集行人移动终端的SIM卡号作为身份标识M。
步骤D3：当I、O或M有变化时，重新采集移动终端的MAC地址或SIM卡卡号。
步骤D4：移动终端实时采集传感器I、O的RSSI值，记为<M,I,O>。
传感器信号量滤波，主要步骤如下：
1)设置射频信号发送频率为100ms，采集周期为600ms。
2)构建分段拟合过滤函数，公式如(1)所示。
3)选取第一分段内(RSSI>-76.49)的RSSI值为可用值，对筛选的信号量采取均值滤波，结果作为采集周期内的RSSI值。
步骤E:射频信号量表达，主要步骤如下：
步骤E1：移动终端实时获取定位传感器的信号量，经滤波后依次设为It-1,It,It+1,..；Ot-1,Ot,
Ot+1,..，其他判断单元成对的信号依次类推。
步骤E2：通过移动网络发送到后台服务器，存入传感器信息表。
步骤F:后台服务器发起判断计算，主要步骤如下：
步骤F1：出入口单元进出的判断，以以下现象依次发生为依据：
a)It,Ot的值相比It-1,Ot-1的值不同时减小。
b)It,Ot的差值在10dm以内。
c)若It+1,相比It值增大，同时Ot+1相比Ot的值减小。
d)或It+1,相比It值减小，同时Ot+1相比Ot的值增大。
e)触发进出出入口的判断。
步骤F2:后台发起经过出入口的判定，以以下现象依次发生为依据：
a)It,Ot的值相比It-1,Ot-1的值不同时减小。
b)It,Ot的差值在10dm以内。
c)若It+1,相比It值增大，同时Ot+1相比Ot的值增大。
d)或It+1,相比It值减小，同时Ot+1相比Ot的值减小。
e)触发经过出入口的判断。
步骤F3:判断其他行为发生。
步骤F4:判断结果存入判断结果信息表。
采集房间信息表，格式如下所示。
房间基本信息表0代表false 1代表true
编号 名称 采集时间 出入口数 是否部署传感器 通信网络位置 …
1 实验501 2018.1.1 2 1 32.1,119.2,50
2 实验501 2018.1.1 2 0 32.1,119.2,50
3 实验501 2018.1.1 3 1 32.1,119.2,50
采集房间出入口信息表，格式如下所示。
出入口基本信息表
采集传感器部署信息表，格式如下所示。
传感器部署信息表
编号 Mac地址 类型 滤波阈值 部署位置 部署日期
1 aa:bb:cc:11:ee:ff iBeacon -76dbm 内 2017.1.1
2 aa:bb:cc:22:ee:ff RFID -20dbm 外 2017.5.1
3 aa:bb:cc:33:ee:ff WIFI -65dbm 内 2017.8.1
(分别计算其可信阈值，从而融合不同传感器，实现定位方法的计算)
采集移动终端信息，格式如下所示。
移动终端信息表
编号 Mac地址 SIM卡号 采集时间
1 aa:bb:cc:11:ee:ff 12341234123412341234 2017.1.18:00:00
2 aa:bb:cc:22:ee:ff 12341234123412341234 2017.5.18:00:00
3 aa:bb:cc:33:ee:ff 12341234123412341234 2017.8.18:00:00
实时采集传感器信号量，经过分段拟合函数过滤及均值滤波后，存入传感器信号表，
格式如下所示。
传感器信号表
编号 移动终端ID 传感器ID 采集时间 出入口绑定 RSSI值 备注
1 1 1 8:00:22 1 -67dbm 滤波后
2 1 2 8:00:25 1 -60dbm 滤波后
3 1 1 8:00:25 2 -60dbm 滤波后
后台服务器根据移动终端发送信号量值，通过行为判断后，将结果存入判断结果信息表，如下所示。
判断结果信息表
记录编号 终端ID 时刻信息 出入口信息 行为判断
1 1 8:02:30 1号门 进出行为
2 1 8:02:30 1号门 经过行为
3 2 8:02:30 1号门 其他行为

Claims (5)

1.一种出入口行人进出判断系统，包括数据库、后台服务器和移动终端，其特征在于所述的移动终端通过无线网络连接到后台服务器，所述的后台服务器通过数据库管理系统连接数据库，所述数据库包括房间信息表、房间出入口信息表、传感器部署信息表、移动终端信息表、传感器信息表、判断结果信息表，所述的房间信息表用于标识房间的物理空间位置；所述的房间出入口信息表和传感器部署信息表用于标识物理空间和传感器空间的对应关系；所述的移动终端信息表用于采集移动终端的MAC地址或SIM卡号码作为唯一定位服务对象身份的标识；所述的传感器信息表用于采集移动终端、传感器标识、传感器信号强度、当前时刻；所述的判断结果信息表用于表达当前时刻移动终端所处位置附件的房间号及出入口出入、经过的行为信息。
2.一种出入口行人进出判断方法，其特征在于步骤包括：
A)房间信息采集：采集房间的标识信息，所述标识信息包括楼层、门牌号、编号，采集房间的结构信息，所述结构信息与外部空间连接的出入口，采集房间的物理信息，所述物理信息包括出入口的尺寸；
B)出入口信息采集：串联在一起的多扇门认定为同一个出入口，设其整体宽度为D，设数量d＝[D/5]，则每[D/d]距离作为出入口一个进出判断单元；
C)定位传感器的部署：部署d对传感器，传感器类型为射频信号，部署的位置为以判断单元的中心点为原点，水平方向取其中垂线，沿其中垂线背向延伸距离不少于1m，不大于4m，取相应位置作为部署点，当实际物理尺寸受限时候，保持1m到4m的距离即可实现，不需要绝对位置；
D)传感器信息采集：采集定位用传感器的MAC地址作为身份标识，内外传感器分别记为I、O，采集行人移动终端的SIM卡号作为身份标识M，当发现I、O或M有变化时，重新采集移动终端的MAC地址或SIM卡卡号；动态采集传感器的RSSI值对；
E)定位信号的动态采集：移动终端实时获取定位传感器的信号量，依次设为It-1，It，It+1，……，Ot-1，Ot，Ot+1，……，其他判断单元成对的信号依次类推，依次获取信号值最大的2对，通过移动网络发送到后台服务器，存入传感器信息表；
F)后台出入口单元进出的判断以以下现象依次发生为特征：
①It，Ot的值相比It-1，Ot-1的值不同时减小；
②It，Ot的差值在10dm以内；
③若It+1，相比It值增大，同时Ot+1相比Ot的值减小；
④或It+1，相比It值减小，同时Ot+1相比Ot的值增大；
⑤触发进出出入口的判断，判断结果存入判断结果信息表；
后台服务器经过出入口的判定以以下现象依次发生为特征：
①It，Ot的值相比It-1，Ot-1的值不同时减小；
②It，Ot的差值在10dm以内；
③若It+1，相比It值增大，同时Ot+1相比Ot的值增大；
④或It+1，相比It值减小，同时Ot+1相比Ot的值减小；
⑤触发经过出入口的判断，判断结果存入判断结果信息表。
3.根据权利要求2所述的一种出入口行人进出判断方法，其特征在于步骤C)定位传感器的部署具体为：
C1)部署d对传感器，d＝[D/5]，传感器可为射频如蓝牙、iBeacon、WIFI；
C2)部署的位置为以出入判断单元在地面投影的中心点为原点，水平方向取投影的中垂线，沿其中垂线分别背向延伸距离2m，取相应位置记为PO、PI；
C3)若延伸距离受实际物理尺寸限制，保持延伸1m到4m的距离，取相应位置记为PO、PI；
C4)取PO、PI在天花板的垂足作为部署点。
4.根据权利要求2所述的一种出入口行人进出判断方法，其特征在于步骤D)传感器信息采集具体为：
D1)采集定位用传感器的MAC地址作为传感器标识，记为I、O；
D2)采集行人移动终端的SIM卡号作为身份标识M；
D3)当I、O或M有变化时，重新采集移动终端的MAC地址或SIM卡卡号；
D4)移动终端实时采集传感器I、O的RSSI值，记为<M，I，O>。
5.根据权利要求2所述的一种出入口行人进出判断方法，其特征在于步骤D)传感器信息采集之后进行传感器信号量滤波，主要步骤如下：
1)设置射频信号发送频率为100ms，采集周期为600ms；
2)构建分段拟合过滤函数，公式为
3)选取第一分段内(RSSI>-76.49)的RSSI值为可用值，对筛选的信号量采取均值滤波，结果作为采集周期内的RSSI值。
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