CN110736466A

CN110736466A - 区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统及定位方法

Info

Publication number: CN110736466A
Application number: CN201911155422.5A
Authority: CN
Inventors: 王晓云
Original assignee: Anhui Institute of Information Engineering
Current assignee: Anhui Institute of Information Engineering
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2020-01-31

Abstract

本发明公开了一种区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统，包括用于采集外部信息的追踪采集器、分析追踪采集器采集的外部信息的信号处理单元、用于显示目标信息的显示单元和用于提供警示信息的警报器。本发明还公开了一种区域性多目标长距离移动跟踪室内定位方法。本发明的区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统及定位方法，能够同时实现区域性长距离跟踪定位、多目标跟踪定位和室内定位，智能性强，敏感度高。

Description

区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统及定位方法

技术领域

本发明属于定位系统技术领域，具体地说，本发明涉及一种区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统及定位方法。

背景技术

上世纪70年代美国陆海空三军研发出空间卫星导航定位系统，该技术能够实时提供海陆空三方面的导航服务。步入二十一世纪以后，GPS定位系统的发展更为迅猛，目前成熟的GPS卫星星座有二十四颗，确保地球任何一个位置点的信息都能够被准确采集。近年来，GPS技术进步更为迅猛，不仅能够实现定位，同时能够完成目标追踪。

现有技术提出了一种HMM-KFMC算法，该算法针对室内环境下人的运动特征建立隐藏马尔科夫模型(HMM)，并基于概率型算法改进了解码定位算法,通过含地图修正的卡尔曼滤波器(KFMC)降低解码定位造成的量化误差并用滤波所得速度分量修正HMM的转移概率。但是该算法的智能性很低，隐藏较深的目标不能精准地确定出其所在位置。

现有技术还提出了一种基于时间差的定位方法(TDOA)的多目标定位的改进算法，由于人员走动时，会引起超声波信号的多普勒效应，因此预先估计多普勒频移并补偿，以监测准确频点时刻，通过RSS、布置图，以及步速信息进行协同处理，考虑到不同锚节点对均方误差有不同影响，找出最近的4个声定位节点，进行CHAN算法定位，经仿真和现场测试具有较高定位精度。但是该算法在定位室内目标时，定位数量较少，敏感度很低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统及定位方法，目的是提高智能性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统，包括用于采集外部信息的追踪采集器、分析追踪采集器采集的外部信息的信号处理单元、用于显示目标信息的显示单元和用于提供警示信息的警报器。

所述追踪采集器采集的外部信息包括目标信号和干扰信号，所述追踪采集器包括信号调理板和用于过滤干扰信号的DSP主板。

所述显示单元为液晶显示器。

本发明还提供了一种区域性多目标长距离移动跟踪室内定位方法，包括步骤：

S1、追踪采集器采集外部信息；

S2、信号处理单元对追踪采集器采集的外部信息进行分析处理；

S3、中心系统分析；

S4、确定目标所处位置；

S5、目标位置追踪；

S6、显示单元显示定位结果。

所述步骤S1中，追踪采集器将采集到的外部信息中的干扰信号剔除，并将目标信号传递至所述信号处理单元。

所述步骤S3中，终端设备将信号处理单元的处理结果与物联网内部数据库中的数据进行对比，判断定位结果的准确性。

所述步骤S4中，通过在室内布置多个定位节点，由不同的定位节点确定目标所处的具体位置。

所述步骤S5中，在确定出目标位置后，由监控装置追踪并锁定目标，使目标处于监管范围。

所述步骤S6中，所述显示单元采用液晶显示器，目标的定位结果由液晶显示器进行显示。

本发明的区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统及定位方法，能够同时实现区域性长距离跟踪定位、多目标跟踪定位和室内定位，智能性强，敏感度高。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明区域性多目标长距离移动跟踪室内定位方法的流程图；

图2是本发明区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统的硬件架构图；

图3是追踪采集器的原理图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1和图2所示，本发明提供了一种区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统，包括用于采集外部信息的追踪采集器、分析追踪采集器采集的外部信息的信号处理单元、用于显示目标信息的显示单元和用于提供警示信息的警报器。

具体地说，如图3所示，追踪采集器采集的外部信息包括目标信号和干扰信号，干扰信号包括X光衍射信号和滤波信号。追踪采集器包括信号调理板和用于过滤干扰信号的DSP主板，追踪采集器的采集追踪过程除了能接收到追踪目标信号之外，也能接收到X光衍射信号和滤波信号，这些干扰信号会大大影响追踪结果的准确性，因此在向追踪采集器内部存入信号之前，先要将干扰信号剔除。DSP主板的主要工作是采集和处理过滤后的数据，采集数据通过USB接口传送给计算机。信号调理板对信号的追踪方式为硬件滤波方式，DSP主板对信号的追踪方式为软件滤波方式，这样的结合方式使抗干扰效果大大提高，同时采集速率可以达到10M/s。

信号处理单元接收由追踪采集器采集的外部信息，信号处理单元是定位系统的核心部分，信号处理单元主要负责分析追踪采集器采集到的目标信号，信号处理单元选用Intel公司研发的酷睿I3330处理器，该处理器内部拥有4个参考电源，8个放大器，16个高速处理通道，A/D转换芯片能够同时将所得的数据转换成数字量的形式，然后存放在接口和总线中。处理器总线具有兼容性，所以内部的电源线不需要直接连接就可以互相工作。

显示单元为液晶显示器(LCD)，不仅能够展示出丰富的信息，同时消耗的能量较低，重量轻，不会占据过多面积。液晶显示器的接口包括同步信号接口、数据线接口和像素接口，彩色LCD使显示屏显示的图像呈现彩色。多线接口的连接方式使液晶显示器可以同时显示多目标信息，显示结果具有实时性和连续性。

警报器提供的警示信息为声音，在信号处理单元得出处理结果后，中心系统会与总数据库对比，如果发现追踪到的目标出现问题，警报器就会发出报警声。警报器的跟踪模式分为半自动模式、全自动模式和手动模式，控制不同类型的问题。

如图1所示，本发明还提供了一种区域性多目标长距离移动跟踪室内定位方法，采用上述定位系统，且包括如下的步骤：

S1、追踪采集器采集外部信息；

S3、中心系统分析；

S4、确定目标所处位置；

S5、目标位置追踪；

S6、显示单元显示定位结果。

在上述步骤S1中，追踪采集器将采集到的外部信息中的干扰信号剔除，并将目标信号传递至所述信号处理单元。追踪采集器的采集过程往往要针对多目标进行，追踪采集器同时采集多个目标的信息，信息的采集量很大，同时存在一些干扰信号和微弱信号。采集器通过筛选系统将干扰信号剔除，利用放大器放大微弱信号，精选出有用的信号传递给处理器。

在上述步骤S2中，信号处理单元选用Intel公司研发的酷睿I3330处理器，信号处理单元的8个处理通道同时启动工作，将接受到的信息按目标分类，不同目标的信息输入到不同通道中，通道与通道之间存在间隔，避免信息之间的干扰。信号处理单元将处理后的信息分别反馈给计算机系统主机和移动终端。

在上述步骤S3中，终端设备将信号处理单元的处理结果与物联网内部数据库中的数据进行对比，判断定位结果的准确性。终端设备将得到的处理结果不能立刻在显示单元中显示，要与物联网内部数据库的数据对比，如果处理结果出现较大偏差，则代表定位结果不准确，需要返回上一单元，重新定位；如果处理结果与数据库内部数据相差不大，则证明定位结果比较准确，可以继续下面的工作。

在上述步骤S4中，通过在室内布置多个定位节点，由不同的定位节点确定目标所处的具体位置，各个定位节点位于不同位置处，且存在相关性，能够准确地锁住目标位置。

在上述步骤S5中，在确定出目标位置后，由监控装置追踪并锁定目标，使目标处于监管范围，保证锁死目标，防止目标脱离系统监管范围。

在上述步骤S6中，显示单元采用液晶显示器，目标的定位结果由液晶显示器进行显示。当目标能够完全被定位系统掌握以后，物联网操作中心就可以将定位结果显示在液晶显示器上。

在上述步骤S4中，定位系统利用神经网络算法确定目标的三维位置，目标的横坐标位置确定公式为：

上式(1)中，x为用户的横坐标位置，x₁、x₂、x₃为不同节点所处的横坐标位置，Δx代表节点横坐标标准差，a代表横坐标系数，b代表纵坐标系数，c代表立体坐标系中的z轴系数，f代表位置调节系数。

目标的纵坐标位置确定公式为：

上式(2)中，y为用户的纵坐标位置，y₁、y₂、y₃为不同节点所处的纵坐标位置，Δy代表节点纵坐标标准差。

立体坐标系中的z轴位置确定公式为：

上式(3)中，z为用户的纵坐标位置，z₁、z₂、z₃为不同节点所处的z轴坐标位置，Δz代表节点z轴坐标标准差。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统，其特征在于，包括用于采集外部信息的追踪采集器、分析追踪采集器采集的外部信息的信号处理单元、用于显示目标信息的显示单元和用于提供警示信息的警报器。

2.根据权利要求1所述的区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统，其特征在于，所述追踪采集器采集的外部信息包括目标信号和干扰信号，所述追踪采集器包括信号调理板和用于过滤干扰信号的DSP主板。

3.根据权利要求1或2所述的区域性多目标长距离移动跟踪室内定位系统，其特征在于，所述显示单元为液晶显示器。

4.区域性多目标长距离移动跟踪室内定位方法，其特征在于，包括步骤：

S1、追踪采集器采集外部信息；

S3、中心系统分析；

S4、确定目标所处位置；

S5、目标位置追踪；

S6、显示单元显示定位结果。

5.根据权利要求4所述的区域性多目标长距离移动跟踪室内定位方法，其特征在于，所述步骤S1中，追踪采集器将采集到的外部信息中的干扰信号剔除，并将目标信号传递至所述信号处理单元。

6.根据权利要求4或5所述的区域性多目标长距离移动跟踪室内定位方法，其特征在于，所述步骤S3中，终端设备将信号处理单元的处理结果与物联网内部数据库中的数据进行对比，判断定位结果的准确性。

7.根据权利要求4至6任一所述的区域性多目标长距离移动跟踪室内定位方法，其特征在于，所述步骤S4中，通过在室内布置多个定位节点，由不同的定位节点确定目标所处的具体位置。

8.根据权利要求4至7任一所述的区域性多目标长距离移动跟踪室内定位方法，其特征在于，所述步骤S5中，在确定出目标位置后，由监控装置追踪并锁定目标，使目标处于监管范围。

9.根据权利要求4至8任一所述的区域性多目标长距离移动跟踪室内定位方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述显示单元采用液晶显示器，目标的定位结果由液晶显示器进行显示。