CN111141292B - 一种基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法 - Google Patents

一种基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111141292B
CN111141292B CN202010262673.XA CN202010262673A CN111141292B CN 111141292 B CN111141292 B CN 111141292B CN 202010262673 A CN202010262673 A CN 202010262673A CN 111141292 B CN111141292 B CN 111141292B
Authority
CN
China
Prior art keywords
positioning
data
electronic fence
indoor
person
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010262673.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111141292A (zh
Inventor
李俊
徐忠建
朱必亮
冯建亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Speed China Technology Co Ltd
Original Assignee
Speed Space Time Information Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Speed Space Time Information Technology Co Ltd filed Critical Speed Space Time Information Technology Co Ltd
Priority to CN202010262673.XA priority Critical patent/CN111141292B/zh
Publication of CN111141292A publication Critical patent/CN111141292A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111141292B publication Critical patent/CN111141292B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G01C21/206—Instruments for performing navigational calculations specially adapted for indoor navigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/12—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/021—Services related to particular areas, e.g. point of interest [POI] services, venue services or geofences
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法，具体包括以下步骤：S1在待定位的应用场所安装或连接定位系统，所述定位系统中包括多个定位模块；S2通过所述定位系统中的多个所述定位模块分别获取所述定位系统范围内的定位数据；S3根据获得的所述定位数据的包头标志，判断所述定位数据的类型；S4根据所述定位数据的类型，匹配相应的数据解析器进行数据解析，分别获得解析数据；S5将不同类型的解析数据进行数据融合，获得统一格式的定位数据。定位精确度高，满足工厂企业安全监管建设过程中产生的人员室内定位能力需求。

Description

一种基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法
技术领域
本发明涉及工厂安全监管技术领域，具体涉及一种基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法。
背景技术
随着化工企业安全管理制度的不断健全，安全生产工作在企业管理中的地位日益提升，并成为主管部门对各企业进行考核时的重要指标之一。厂区范围内的人员室内实时定位作为安全监管的重要手段之一，逐渐受到各类工厂的关注。在现有的厂区人员室内定位解决方案中，存在人员定位结果不精确、人员定位点偏移、人员定位信号易断连等诸多影响最终使用体验的问题。造成这些问题的主要原因有以下三点：1.传统室内定位技术使用蓝牙、WiFi、RFID等单一局域信号进行位置推算，受环境影响较大；2.传统室内定位方法对定位结果中的特异值通常采用滤波算法进行处理，缺乏对如转角，厂区出入口等特定位置的针对性优化，影响最终生成的轨迹；3.传统室内定位方法缺乏针对楼梯间、电梯间等垂直连通结构处的定位优化，导致在这些区域的楼层确定容易出现差错。
因此，如何设计并建设一种结果精确可靠的室内定位方案，成为化工企业安全监管领域亟待解决问题之一。因此，有必要适用于基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法，定位精确度高，满足工厂企业安全监管建设过程中产生的人员室内定位能力需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法，定位精确度高，满足工厂企业安全监管建设过程中产生的人员室内定位能力需求，有效防止安全事故的发生。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该基于ZigBee和2.4G双模的室内外的定位方法，具体包括以下步骤：
S1在待定位的应用场所安装或连接定位系统，定位系统中包括多个定位模块；
S2通过定位系统中的多个所述定位模块分别获取定位系统范围内的定位数据；
S3根据获得的所述定位数据的包头标志，判断所述定位数据的类型；
S4根据所述定位数据的类型，匹配相应的数据解析器进行数据解析，分别获得解析数据；
S5将不同类型的解析数据使用联邦卡尔曼滤波法进行数据融合，获得统一格式的定位数据。
作为本发明的优选技术方案，所述定位模块包括ZigBee模块和2.4G模块，所述ZigBee模块获得ZigBee定位数据，所述2.4G模块获得2.4G定位数据。ZigBee具有消耗低、时延短、网络容量大、通讯距离长、安全性高等特点，缺点是发送数据速率较低。2.4G（蓝牙）的最大优势是设备体积小，缺点是通讯距离短、抗干扰能力差和系统稳定性差。本发明采用zigbee+2.4g的双模定位系统，将两者技术结合，克服了ZigBee速率低、2.4G通讯距离短的缺点，实现精准快速定位，通过两种定位方式分别得到定位数据后再进行定位数据的融合，从而将定位数据的格式进行统一，便于应用。
所述步骤S5中的将不同类型的定位数据解析后进行融合的过程使用的方法为联邦卡尔曼滤波，具体步骤如下：
S51：对ZigBee定位数据和2.4G定位数据分别创建ZigBee数据子滤波器和2.4G数据子滤波器；
S52：通过ZigBee数据子滤波器对ZigBee定位数据进行卡尔曼滤波，通过2.4G数据子滤波器对2.4G定位数据进行卡尔曼滤波，得到局部最优估计值Xi及局部协方差矩阵Pi；
S53：构建主滤波器并将ZigBee数据子滤波器和2.4G数据子滤波器的Xi和Pi与整体状态信息Xm和Pm进行融合，得到整体最优估计值X及整体估计误差P；
S54：主滤波器将X和P反馈到ZigBee数据子滤波器和2.4G数据子滤波器中，并使用信息分配因子βi对ZigBee数据子滤波器和2.4G数据子滤波器进行加权，以优化下一次的滤波结果，减少子系统误差对整体结果造成的影响，其中i=1、2。
作为本发明的优选技术方案，所述应用场所包括室内和/或室外，当所述应用场所为室内和室外时，所述步骤S5中获得的统一格式的定位数据包括室外统一格式定位数据和室内统一格式定位数据；相应地，还包括步骤S6将室外统一格式定位数据和室内统一格式定位数据通过室内外定位数据融合模块进行融合，生成室内外一体化定位数据。
所述步骤S6将室外统一格式定位数据和室内统一格式定位数据通过室内外定位数据融合模块进行融合的具体步骤如下：
S61：基于建筑物平面图构建室内空间电子围栏，并根据室内及室外的定位系统的定位结果与电子围栏的关系，分四种情况进行处理；
S61-1：当定位点由室外进入电子围栏区域且停留超过10秒以上时，则将该点位对应人员的定位坐标来源，由室外定位系统切换至室内定位系统；
S61-2：当定位点由电子围栏内部进入室外区域且停留超过10秒以上时，则将该点位对应人员的定位坐标来源，由室内定位系统切换至室外定位系统；
S61-3：当定位点由室外进入电子围栏区域，但在10秒钟内又离开电子围栏区域内时，则不对该点位对应人员的定位坐标来源进行调整；
S61-4：当定位点离开电子围栏区域，但在10秒钟内又重新返回电子围栏区域内时，则不对该点位对应人员的定位坐标来源进行调整。
作为本发明的优选技术方案，基于ZigBee和2.4G双模的室内外的定位方法的应用，当应用场所为厂区出入口闸机时的定位方法，具体包括以下步骤：
1-1：厂区出入口的闸机刷卡数据接入定位系统；
1-2：当所述闸机刷卡数据显示人员刷卡进入，则获取人员位置坐标，并将人员位置坐标修改至闸机所在位置坐标；同时将人员状态修改为在线，由定位系统开始监控所述人员的实时位置信息；
1-3 ：当所述闸机刷卡数据显示人员刷卡没有进入，则获取人员当前所在位置坐标，将人员位置坐标修改至闸机所在位置坐标，并将人员状态修改为离线，停止监控所述人员的实时位置信息。
作为本发明的优选技术方案，首先在安装定位基站时，在每一层楼梯间和电梯间的入口安装定位系统，并根据建筑物绘制每个房间、楼梯间和电梯间的电子围栏，具体地当所述应用场所为楼梯间、电梯间及房间楼层时的定位方法，包括以下步骤：
2-1：获取人员的位置信息及其所在楼层；
2-2：判断所述位置信息是否在所述楼梯间或电梯间的电子围栏区域；若所述位置信息在所述楼梯间或电梯间的电子围栏区域内，则等待定位系统监控到人员离开所述楼梯间或电梯间的电子围栏区域后，记录人员离开所述楼梯间或电梯间的电子围栏时的所处的定位系统的楼层；等待定位系统监控到所述人员再次进入所述楼梯间或电梯间的电子围栏；
2-3：若所述位置信息不在所述楼梯间或电梯间的电子围栏区域内，则判断该人员是否有“所在楼层”属性，若有“所在楼层”属性，则通过定位系统获取人员的统一格式的定位数据，将定位数据与所述“所在楼层”属性中的楼层的电子围栏建立拓扑关系，搜索与人员的定位数据的位置点存在包含关系的房间的电子围栏，再结合所述“所在楼层”属性，确定人员所在位置及楼层；
2-4：若没有“所在楼层”属性，则通过定位系统获取人员的统一格式的定位数据，将定位数据与一层房间的电子围栏建立拓扑关系；搜索人员的定位数据的位置点与房间的电子围栏间是否存在包含关系，若存在，则通过房间的电子围栏确认人员所在的房间；若不存在，则判断该人员身处室外。
作为本发明的优选技术方案，首先在岔路口及转角处安装定位基站和安装定位系统，具体地当所述应用场所为岔路及转角处时的定位方法，包括以下步骤：
3-1：由定位系统回传数据，将在岔路口及转角处的转向的两点的过程路径转换成弧形，使过程路径与转向行驶前的前进方向形成一个偏向角度；
3-2：再通过判断所述偏向角度的指向，从而判断转向的方向。
在此算法的基础上，本发明采用的技术方案是：当所述应用场所为工厂，首先定位系统安装在工厂的室内和室外，并根据工厂的地图构建电子围栏；具体的定位方法包括以下步骤：
4-1：定位系统获取当前在线的工厂内的人员实时位置信息，判断人员位置是否在工厂的地图构建的电子围栏内部，若人员实时位置信息在所述工厂的地图构建的电子围栏内，则获取当前所述工厂的地图构建的电子围栏内不可进入的物体空间位置，再判断该人员是否在不可进入的物体空间位置，若在不可进入的物体空间位置，则通过校正算法进行位置纠正到不可进入的物体空间位置之外并把新的位置提供给定位系统；若不在不可进入的物体空间位置，则不进行位置纠正，继续进行实时监控；
4-2：若人员实时位置信息不在所述工厂的地图构建的电子围栏内，则获取工厂的地图构建的电子围栏系统中的进入人员，再匹配定位系统中进入工厂的地图构建的电子围栏的人员的位置信息；再判断位置信息是否在工厂的地图构建的电子围栏内，若在工厂的地图构建的电子围栏内，则把位置纠正到工厂的地图构建的电子围栏入口处并把新的位置提供给定位系统；若不在电子围栏内，则不进行位置纠正。
所述校正算法为，已知A、B、C为当前定位基站所在的位置，三个圆相交为定位系统计算得到的是人员定位的区域范围，定位系统中某人员S在不可进入物体O内部S处，物体O的空间信息已知并且得到其质点位置O点，由分别向A、B、C三点做连线交于圆M、N点，可知人员所在的位置为三角形△OMN中，可得到三角形OMN的质心点J，此时J点就是定位系统校正后的位置。若此时J点仍在不可进入物体O内部，则系统再次定位校正，校正位置为三角形△JMN的质点位置。
与现有技术相比，该发明的有益效果是：该基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法，定位精确度高，满足工厂企业安全监管建设过程中产生的人员室内定位能力需求，有效防止安全事故的发生。
附图说明
图1是本发明基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法的流程示意图；
图2是本发明基于联邦卡尔曼滤波法实现ZigBee和2.4G定位数据融合的方法示意图；
图3是本发明基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法的室内室外数据统一流程图；
图4是本发明基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法的应用在工厂出入闸机处的流程图；
图5是本发明基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法的应用在楼梯间、电梯间及房间楼层的流程图；
图6是本发明基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法的应用在岔路口和拐弯处的流程图；
图7是本发明基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法的应用在工厂的流程图；
图8是本发明设计的基于电子围栏系统的定位校正算法（校正算法）的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例图中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1所示，该基于ZigBee和2.4G双模的室内外的定位方法，具体包括以下步骤：
S1在待定位的应用场所安装或连接定位系统，定位系统中包括多个定位模块；所述定位模块包括ZigBee模块和2.4G模块，所述ZigBee模块获得ZigBee定位数据，所述2.4G模块获得2.4G定位数据；
S2通过定位系统中的所述ZigBee模块获得ZigBee定位数据，所述2.4G模块获得2.4G定位数据；
S3根据获得的所述ZigBee定位数据和2.4G定位数据的包头标志，判断所述定位数据的类型；
S4根据所述定位数据的类型，匹配相应的数据解析器进行数据解析，分别获得解析数据；
S5将所述ZigBee定位数据和2.4G定位数据的解析数据使用联邦卡尔曼滤波法进行数据融合，获得统一格式的定位数据。
ZigBee具有消耗低、时延短、网络容量大、通讯距离长、安全性高等特点，缺点是发送数据速率较低。2.4G（蓝牙）的最大优势是设备体积小，缺点是通讯距离短、抗干扰能力差和系统稳定性差。本发明采用zigbee+2.4g的双模定位系统，将两者技术结合，克服了ZigBee速率低、2.4G通讯距离短的缺点，实现精准快速定位，通过两种定位方式分别得到定位数据后再进行定位数据的融合，从而将定位数据的格式进行统一，便于应用。
如图2所示，所述步骤S5中的将不同类型的定位数据解析后进行融合的过程使用的方法为联邦卡尔曼滤波，具体步骤如下：
S51：对ZigBee定位数据和2.4G定位数据分别创建ZigBee数据子滤波器记为子滤波器1和2.4G数据子滤波器记为子滤波器2；
S52：通过ZigBee数据子滤波器对ZigBee定位数据进行卡尔曼滤波，通过2.4G数据子滤波器对2.4G定位数据进行卡尔曼滤波，得到局部最优估计值Xi及局部协方差矩阵Pi；
S53：构建主滤波器并将ZigBee数据子滤波器和2.4G数据子滤波器的Xi和Pi与整体状态信息Xm和Pm进行融合，得到整体最优估计值X及整体估计误差P；
S54：主滤波器将X和P反馈到ZigBee数据子滤波器和2.4G数据子滤波器中，并使用信息分配因子βi对ZigBee数据子滤波器和2.4G数据子滤波器进行加权，以优化下一次的滤波结果，减少子系统误差对整体结果造成的影响，其中i=1、2。
其中分配因子βi根据滤波器结构及信息分配策略的不同，会随着滤波器的运行产生不同的值，常见的联邦滤波器结构有：零复位模式（βm=1,βi=0(i=1,2,…,N)），其特点为稳定性高但精度相对较低；部分融合式（βm =βi=1/(N+1)(i=1,2,…,N)），其特点为精度较高但稳定性相对较低；融合-反馈式（βm=0,βi=1/N(i=1,2,…,N)），其特点为精度较高但对错误结果的隔离能力较差；无反馈式（βm=0,βi=1/N(i=1,2,…,N)），其特点为稳定性高但精度较低，由于在不同的应用场景下，建筑物室内结构的复杂度不尽相同，故需要根据单个定位系统定位精度，及最终滤波效果来进行尝试，并在定位精度与稳定性之间取得平衡。
如图3所示，所述应用场所包括室内和/或室外，当所述应用场所为室内和室外时，所述步骤S5中获得的统一格式的定位数据包括室外统一格式定位数据和室内统一格式定位数据；相应地，还包括步骤S6将室外统一格式定位数据和室内统一格式定位数据通过室内外定位数据融合模块进行融合，生成室内外一体化定位数据；
所述步骤S6将室外统一格式定位数据和室内统一格式定位数据通过室内外定位数据融合模块进行融合的具体步骤如下：
S61：基于建筑物平面图构建室内空间电子围栏，并根据室内及室外的定位系统的定位结果与电子围栏的关系，分四种情况进行处理；
S61-1：当定位点由室外进入电子围栏区域且停留超过10秒以上时，则将该点位对应人员的定位坐标来源，由室外定位系统切换至室内定位系统；
S61-2：当定位点由电子围栏内部进入室外区域且停留超过10秒以上时，则将该点位对应人员的定位坐标来源，由室内定位系统切换至室外定位系统；
S61-3：当定位点由室外进入电子围栏区域，但在10秒钟内又离开电子围栏区域内时，则不对该点位对应人员的定位坐标来源进行调整；
S61-4：当定位点离开电子围栏区域，但在10秒钟内又重新返回电子围栏区域内时，则不对该点位对应人员的定位坐标来源进行调整。
如图4所示，基于ZigBee和2.4G双模的室内外的定位方法的应用，当应用场所为厂区出入口闸机时的定位方法，具体包括以下步骤：
1-1：厂区出入口的闸机刷卡数据接入定位系统；
1-2：当所述闸机刷卡数据显示人员刷卡进入，则获取人员位置坐标，并将人员位置坐标修改至闸机所在位置坐标；同时将人员状态修改为在线，由定位系统开始监控所述人员的实时位置信息；
1-3 ：当所述闸机刷卡数据显示人员刷卡没有进入，则获取人员当前所在位置坐标，将人员位置坐标修改至闸机所在位置坐标，并将人员状态修改为离线，停止监控所述人员的实时位置信息。
如图5所示，首先在安装定位基站时，在每一层楼梯间和电梯间的入口安装定位系统，并根据建筑物绘制每个房间、楼梯间和电梯间的电子围栏，具体地当所述应用场所为楼梯间、电梯间及房间楼层时的定位方法，包括以下步骤：
2-1：获取人员的位置信息及其所在楼层；
2-2：判断所述位置信息是否在所述楼梯间或电梯间的电子围栏区域；若所述位置信息在所述楼梯间或电梯间区域内，则等待定位系统监控到人员离开所述楼梯间或电梯间的电子围栏区域后，记录人员离开所述楼梯间或电梯间的电子围栏时的所处的定位系统的楼层；等待定位系统监控到所述人员再次进入所述楼梯间或电梯间的电子围栏；
2-3：若所述位置信息不在所述电子围栏区域内，则判断该人员是否有“所在楼层”属性，若有“所在楼层”属性，则通过定位系统获取人员的统一格式的定位数据，将定位数据与所述“所在楼层”属性中的楼层的电子围栏建立拓扑关系，搜索与人员的定位数据的位置点存在包含关系的房间的电子围栏，再结合所述“所在楼层”属性，确定人员所在位置及楼层；
2-4：若没有“所在楼层”属性，则通过定位系统获取人员的统一格式的定位数据，将定位数据与一层房间的电子围栏建立拓扑关系；搜索与人员的定位数据的位置点与电子围栏间是否存在房间的包含关系，若存在，则通过房间的电子围栏确认人员所在的房间；若不存在，则判断该人员身处室外。
首先在岔路口及转角处安装定位基站和安装定位系统，具体地当所述应用场所为岔路及转角处时的定位方法，包括以下步骤：
3-1：由定位系统回传数据时，增加特殊标识，将在岔路口及转角处的转向的两点的过程路径转换成弧形，使过程路径与转向行驶前的前进方向形成一个偏向角度；
3-2：再通过判断所述偏向角度的指向，从而判断转向的方向。
例如，如图6所示，由A点向L点转向的过程路径可理想化弧AL；A点在转向L过程中，A的行驶路线即过程路径必与其转向行驶前的前进方向形成一个偏向角度，这个角度会偏向于L点；通过判断偏向角度指向，便可知道A点是向L方向转弯。A向R方向的转向的判断过程同理；明确A点转向后，定位系统在处理A点的范围便缩小在A点偏向L点一侧，而不会偏向R点。
如图7所示，首先定位系统安装在工厂的室内和室外，并根据工厂的地图构建电子围栏；具体地当所述应用场所为工厂的定位方法，包括以下步骤：
4-1：定位系统获取当前在线的工厂内的人员实时位置信息，判断人员位置是否在工厂的地图构建的电子围栏内部，若人员实时位置信息在工厂的地图构建的电子围栏内，则获取当前工厂的地图构建的电子围栏内不可进入的物体空间位置，再判断该人员是否在不可进入的物体空间位置，若在不可进入的物体空间位置，则通过校正算法进行位置纠正到不可进入的物体空间位置之外并把新的位置提供给定位系统；若不在不可进入的物体空间位置，则不进行位置纠正，继续进行实时监控；
4-2：若人员实时位置信息不在工厂的地图构建的电子围栏内，则获取工厂的地图构建的电子围栏系统中的进入人员，再匹配定位系统中进入工厂的地图构建的电子围栏的人员的位置信息；再判断位置信息是否在工厂的地图构建的电子围栏内，若在工厂的地图构建的电子围栏内，则把位置纠正到工厂的地图构建的电子围栏入口处并把新的位置提供给定位系统；若不在电子围栏内，则不进行位置纠正。
如图8所示，所述校正算法为，已知A、B、C为当前定位基站所在的位置，三个圆相交为定位系统计算得到的是人员定位的区域范围，定位系统中某人员S在不可进入物体O内部S处，物体O的空间信息已知并且得到其质点位置O点，由分别向A、B、C三点做连线交于圆M、N点，可知人员所在的位置为三角形△OMN中，可得到三角形OMN的质心点J，此时J点就是定位系统校正后的位置；若此时J点仍在不可进入物体O内部，则系统再次定位校正，校正位置为三角形△JMN的质点位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于ZigBee和2.4G双模的室内外的定位方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1在待定位的应用场所安装或连接定位系统，定位系统中包括多个定位模块；
S2通过定位系统中的多个所述定位模块分别获取定位系统范围内的定位数据；
S3根据获得的所述定位数据的包头标志，判断所述定位数据的类型；
S4根据所述定位数据的类型，匹配相应的数据解析器进行数据解析，分别获得解析数据；
S5将不同类型的解析数据进行数据融合，获得统一格式的定位数据；
所述定位模块包括ZigBee模块和2.4G模块，所述ZigBee模块获得ZigBee定位数据，所述2.4G模块获得2.4G定位数据；所述应用场所包括室内和/或室外，当所述应用场所为室内和室外时，所述步骤S5中获得的统一格式的定位数据包括室外统一格式定位数据和室内统一格式定位数据；相应地，还包括步骤S6将室外统一格式定位数据和室内统一格式定位数据通过室内外定位数据融合模块进行融合，生成室内外一体化定位数据；
所述步骤S6将室外统一格式定位数据和室内统一格式定位数据通过室内外定位数据融合模块进行融合的具体步骤如下：
S61：基于建筑物平面图构建室内空间电子围栏，并根据室内及室外的定位系统的定位结果与电子围栏的关系，分四种情况进行处理；
S61-1：当定位点由室外进入电子围栏区域且停留超过10秒以上时，则将该点位对应人员的定位坐标来源，由室外定位系统切换至室内定位系统；
S61-2：当定位点由电子围栏内部进入室外区域且停留超过10秒以上时，则将该点位对应人员的定位坐标来源，由室内定位系统切换至室外定位系统；
S61-3：当定位点由室外进入电子围栏区域，但在10秒钟内又离开电子围栏区域内时，则不对该点位对应人员的定位坐标来源进行调整；
S61-4：当定位点离开电子围栏区域，但在10秒钟内又重新返回电子围栏区域内时，则不对该点位对应人员的定位坐标来源进行调整；
当所述应用场所为楼梯间、电梯间及房间楼层，首先在安装定位基站时，在每一层楼梯间和电梯间的入口安装定位系统，并根据建筑物绘制每个房间、楼梯间和电梯间的电子围栏，从而当所述应用场所为楼梯间、电梯间及房间楼层时的定位方法，具体包括以下步骤：
2-1：获取人员的位置信息及其所在楼层；
2-2：判断所述位置信息是否在所述楼梯间或电梯间的电子围栏区域；若所述位置信息在所述楼梯间或电梯间的电子围栏区域内，则等待定位系统监控到人员离开所述楼梯间或电梯间的电子围栏区域后，记录人员离开所述楼梯间或电梯间的电子围栏时的所处的定位系统的楼层；等待定位系统监控到所述人员再次进入所述楼梯间或电梯间的电子围栏；
2-3：若所述位置信息不在所述楼梯间或电梯间的电子围栏区域内，则判断该人员是否有“所在楼层”属性，若有“所在楼层”属性，则通过定位系统获取人员的统一格式的定位数据，将定位数据与所述“所在楼层”属性中的楼层的电子围栏建立拓扑关系，搜索与人员的定位数据的位置点存在包含关系的房间的电子围栏，再结合所述“所在楼层”属性，确定人员所在位置及楼层；
2-4：若没有“所在楼层”属性，则通过定位系统获取人员的统一格式的定位数据，将定位数据与一层房间的电子围栏建立拓扑关系；搜索人员的定位数据的位置点与房间的电子围栏间是否存在包含关系，若存在，则通过房间的电子围栏确认人员所在的房间；若不存在，则判断该人员身处室外。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee和2.4G双模的室内外的定位方法，其特征在于，所述步骤S5中的将不同类型的定位数据解析后进行融合的过程使用的方法为联邦卡尔曼滤波，具体步骤如下：
S51：对ZigBee定位数据和2.4G定位数据分别创建ZigBee数据子滤波器和2.4G数据子滤波器；
S52：通过ZigBee数据子滤波器对ZigBee定位数据进行卡尔曼滤波，通过2.4G数据子滤波器对2.4G定位数据进行卡尔曼滤波，得到局部最优估计值Xi及局部协方差矩阵Pi；
S53：构建主滤波器并将ZigBee数据子滤波器和2.4G数据子滤波器的Xi和Pi与整体状态信息Xm和Pm进行融合，得到整体最优估计值X及整体估计误差P；
S54：主滤波器将X和P反馈到ZigBee数据子滤波器和2.4G数据子滤波器中，
使用信息分配因子βi对ZigBee数据子滤波器和2.4G数据子滤波器进行加权，以优化下一次的滤波结果，减少子系统误差对整体结果造成的影响；其中i=1、2。
3.根据权利要求1所述的基于ZigBee和2.4G双模的室内外的定位方法，其特征在于，当应用场所为厂区出入口闸机时的定位方法，具体包括以下步骤：
1-1：厂区出入口的闸机刷卡数据接入定位系统；
1-2：当所述闸机刷卡数据显示人员刷卡进入，则获取人员位置坐标，并将人员位置坐标修改至闸机所在位置坐标；同时将人员状态修改为在线，由定位系统开始监控所述人员的实时位置信息；
1-3 ：当所述闸机刷卡数据显示人员刷卡没有进入，则获取人员当前所在位置坐标，将人员位置坐标修改至闸机所在位置坐标，并将人员状态修改为离线，停止监控所述人员的实时位置信息。
4.根据权利要求1所述的基于ZigBee和2.4G双模的室内外的定位方法，其特征在于，当所述应用场所为岔路及转角处，首先在岔路口及转角处安装定位基站和安装定位系统，从而当所述应用场所为岔路及转角处时的定位方法，具体包括以下步骤：
3-1：由定位系统回传数据，将在岔路口及转角处的转向的两点的过程路径转换成弧形，使过程路径与转向行驶前的前进方向形成一个偏向角度；
3-2：再通过判断所述偏向角度的指向，从而判断转向的方向。
5.根据权利要求1所述的基于ZigBee和2.4G双模的室内外的定位方法，其特征在于，当所述应用场所为工厂，首先定位系统安装在工厂的室内和室外，并根据工厂的地图构建电子围栏；从而当所述应用场所为工厂时的定位方法，具体包括以下步骤：
4-1：定位系统获取当前在线的工厂内的人员实时位置信息，判断人员位置是否在工厂的地图构建的电子围栏内部，若人员实时位置信息在工厂的地图构建的电子围栏内，则获取当前所述电子围栏内不可进入的物体空间位置，再判断该人员是否在不可进入的物体空间位置，若在不可进入的物体空间位置，则通过校正算法进行位置纠正，将其位置纠正至不可进入的物体空间位置之外并把新的位置提供给定位系统；若不在不可进入的物体空间位置，则不进行位置纠正，继续进行实时监控；
4-2：若人员实时位置信息不在所述工厂的地图构建的电子围栏内，则获取工厂的地图构建的电子围栏系统中的进入人员，再匹配定位系统中进入工厂的地图构建的电子围栏的人员的位置信息；再判断位置信息是否在工厂的地图构建的电子围栏内，若在工厂的地图构建的电子围栏内，则把位置纠正到工厂的地图构建的电子围栏入口处并把新的位置提供给定位系统；若不在工厂的地图构建的电子围栏内，则不进行位置纠正。
CN202010262673.XA 2020-04-07 2020-04-07 一种基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法 Active CN111141292B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010262673.XA CN111141292B (zh) 2020-04-07 2020-04-07 一种基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010262673.XA CN111141292B (zh) 2020-04-07 2020-04-07 一种基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111141292A CN111141292A (zh) 2020-05-12
CN111141292B true CN111141292B (zh) 2020-07-17

Family

ID=70528788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010262673.XA Active CN111141292B (zh) 2020-04-07 2020-04-07 一种基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111141292B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112465552A (zh) * 2020-11-30 2021-03-09 北京云创生活科技有限公司 一种社区积分统计方法、装置、设备及可读存储介质
CN112465551A (zh) * 2020-11-30 2021-03-09 北京云创生活科技有限公司 一种基于区块链的社区积分获取方法和装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102510554B (zh) * 2011-10-18 2014-07-23 山东大学 异构通信多分辨率组合定位融合处理装置及其工作方法
CN103209388A (zh) * 2013-04-12 2013-07-17 浙江大学 基于多模信号的混合定位方法及系统
US20160165405A1 (en) * 2014-12-09 2016-06-09 Kenneth F. Shinozuka Devices and methods for indoor geolocation
CN104849740B (zh) * 2015-05-26 2018-01-12 福州大学 集成卫星导航与蓝牙技术的室内外无缝定位系统及其方法
CN106658420A (zh) * 2016-11-21 2017-05-10 北京金坤科创技术有限公司 基于环境感知的定位终端设计
CN106714300A (zh) * 2016-12-16 2017-05-24 青岛安然物联网科技有限公司 UWB和ZigBee综合精确定位系统及其工作方法
CN108834056A (zh) * 2018-04-04 2018-11-16 浙江中诚工程管理科技有限公司 一种室内精确定位的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111141292A (zh) 2020-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111141292B (zh) 一种基于ZigBee和2.4G双模的室内定位方法
US20180115875A1 (en) Method of estimating position of a device using geographical descriptive data
CN111307147B (zh) 一种融合定位反光板与激光特征的agv高精度定位方法
CN108508900A (zh) 一种壁面移动机器人墙壁检测路径自主规划方法
CN101547048A (zh) 基于无线传感网的室内定位方法
CN109144065A (zh) 机器人避让方法及装置
CN106031263A (zh) 用于位置估计的方法及系统
EP2179600A1 (en) Locating, tracking, and/or monitoring personnel and/or assets both indoors and outdoors
CN106017476B (zh) 一种生成室内定位导航图模型的方法
CN106128126B (zh) 利用平面感知技术减少高峰时间遇红灯次数的方法及系统
AU2014277724B2 (en) Locating, tracking, and/or monitoring personnel and/or assets both indoors and outdoors
CN106482737B (zh) 室内无线终端定位准确性保证及轨迹校正方法
CN111461080B (zh) 一种基于图像的智能围栏搭建和识别方法
Zhao et al. Data analysis on applying real time tracking in production control of construction
CN112015187A (zh) 一种用于智能移动机器人的语义地图构建方法及系统
US7551104B2 (en) Traffic control method and apparatus
CN104569909A (zh) 一种室内的定位系统及方法
CN111522345A (zh) 一种登机桥对接舱门的轮位控制方法
CN107622656A (zh) 一种重点营运车辆跨区域数据处理方法和系统
CN112423383B (zh) 一种基于定位基站和定位标签在多楼层环境下的定位方法
US11408958B2 (en) Management device, management system, and position correction method
CN204228169U (zh) 一种应急救援的人员定位系统
CN113642943A (zh) 基于BIM和AIoT的设备设施全生命周期管理方法
Steffen et al. Reliability issues in the microscopic modeling of pedestrian movement
CN103974414A (zh) 基于简化布点的室内定位方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 210042 8 Blocks 699-22 Xuanwu Avenue, Xuanwu District, Nanjing City, Jiangsu Province

Patentee after: Speed Technology Co.,Ltd.

Address before: 210000 8 -22, 699 Xuanwu Road, Xuanwu District, Nanjing, Jiangsu.

Patentee before: SPEED TIME AND SPACE INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd.