CN112020027B - 室内对象定位方法及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种室内对象定位方法及电子设备,涉及室内定位领域,本发明包括:接收位于室内的多个无线连接设备发送的终端的信号强度;根据无线连接设备和终端之间的传播介质的数量以及传播介质类型,确定信号强度与距离之间的目标衰减关系;根据接收的信号强度和目标衰减关系,确定每个无线连接设备与终端之间的当前距离;根据确定的当前距离和多个无线连接设备的位置信息,确定终端在室内的位置。由于本发明实施例提供了一种新的定位方式,并且能够利用无线连接设备和终端之间的传播介质对信号强度进行校正,提高了测量的准确率。
Description
技术领域
本发明涉及室内定位领域,尤其涉及一种室内对象定位方法及电子设备。
背景技术
在发生火灾等紧急情况时,由于高层楼宇空间小、出口少的结构特性,受困人员逃生往往很困难。而消防官兵对于火灾中的被困人员营救也是依据实地侦察而进行的,会消耗消防官兵大量的时间及体力;同时,消防救援中心也无法获知发生火灾的室内的灾情。
消防救援领域的室内定位技术是一种依靠智能鞋垫的惯性导航技术,需要消防官兵在进入火灾现场之前先穿戴好智能鞋垫,在消防官兵进入火灾现场后依靠智能鞋垫中的六轴陀螺仪进行惯性导航,计算出消防官兵与初始位置的距离。
目前,定位室内终端的方式比较单一。
发明内容
本发明提供一种室内对象定位方法及电子设备,提出了一种新的室内对象定位方法。
第一方面,本发明实施例提供的一种室内对象定位方法,包括:
接收位于室内的多个无线连接设备发送的终端的信号强度;
根据所述无线连接设备和所述终端之间的传播介质的数量以及传播介质类型,确定信号强度与距离之间的目标衰减关系;
根据接收的所述信号强度和所述目标衰减关系,确定每个无线连接设备与所述终端之间的当前距离;
根据确定的所述当前距离和多个所述无线连接设备的位置信息,确定所述终端在室内的位置。
上述方法,在室内设置的多个无线连接设备,在终端进入室内,其携带的终端发出的信号被无线连接设备接收,并根据无线连接设备和终端之间的传播介质的数量以及传播介质类型,确定信号强度与距离之间的目标衰减关系,进一步确定每个无线连接设备和终端之间的距离,并根据该距离和每个无线连接设备的位置信息,确定终端在室内的位置,本发明能够提供一种新的定位方式,同时由于无线信号会随着传输介质的改变而发生一定程度的衰减,则根据无线连接设备和终端之间的传播介质对距离进行校正,提高了确定距离的准确率。
在一种可能的实现方式中,所述根据所述无线连接设备和所述终端之间的传播介质的数量以及传播介质类型,确定信号强度与距离之间的目标衰减关系,包括:
从预设的多个衰减关系中,确定包含接收的所述信号强度的候选衰减关系;其中,预设的多个衰减关系为根据预设的传播介质的数量和预设的传播介质的类型确定的;
根据候选衰减关系中接收的所述信号强度的参考变化率与确定接收的所述信号强度的实际变化率,从包含接收的所述信号强度的候选衰减关系中选择一个候选衰减关系为目标衰减关系。
上述方法,在不知道无线连接设备与终端具有多少传播介质的情况下,以预先设定的传播介质的数量和类型确定出多个预先设定的衰减关系,从预先设定的衰减关系中找出符合当前信号强度的衰减关系,从而能够更加准确的得到对距离起到校正作用的衰减关系。
在一种可能的实现方式中,所述选择的候选衰减关系为:
接收的所述信号强度的参考变化率与所述实际变化率之间的差值小于预设值的候选衰减关系中,对应的传播介质的数量最小的候选衰减关系;或
候选衰减关系中接收的所述信号强度的参考变化率与所述实际变化率之间的差值最小的候选衰减关系。
上述方法,能够在多个预设的衰减关系中找到与当前接收信号强度的变化率最相近的衰减关系,从而提高了确定的距离的准确率,另外,可以将传播介质的数量最小的衰减关系作为目标衰减关系,可以避免全部进行参考变化率与实际变化率的对比,提高了处理速度。
在一种可能的实现方式中,位于室内的多个无线连接设备中存在与位于室内的中继节点相连的无线连接设备;
所述接收位于室内的多个无线连接设备发送的终端的信号强度,包括:
接收所述无线连接设备通过中继节点发送终端的信号强度;和/或
直接接收所述无线连接设备发送的终端的信号强度。
上述方法,本发明通过设置的中继节点转发信号强度,更好的获取到信号强度的质量,或者对于距离比较新的无线连接设备,可以直接通过无线连接设备发送终端的信号强度,通过两个方面传输信号强度,更加便捷的获取信号强度。
在一种可能的实现方式中,根据确定的所述当前距离和多个所述无线连接设备的位置信息,确定所述终端在室内的位置,包括:
根据所述当前距离与所述每个无线连接设备的位置信息,确定所述终端的坐标信息;
根据每层楼的高度以及所述终端的坐标信息中的高度值,确定所述终端所在的楼层;
将所述终端所在的楼层以及所述终端的坐标信息作为终端在室内的位置。
上述方法,通过确定终端坐标信息,确定终端所在的楼层,以及在该终端在该楼层的具体位置,实现终端在三维空间中的精准定位。
第二方面,本发明实施例提供的一种电子设备,包括:存储器和处理器:
所述存储器用于存储电子设备运行时所使用的程序代码;
所述处理器用于执行所述程序代码,以实现如下过程:
接收位于室内的多个无线连接设备发送的终端的信号强度;
根据所述无线连接设备和所述终端之间的传播介质的数量以及传播介质类型,确定信号强度与距离之间的目标衰减关系;
根据接收的所述信号强度和所述目标衰减关系,确定每个无线连接设备与所述终端之间的当前距离;
根据确定的所述当前距离和多个所述无线连接设备的位置信息,确定所述终端在室内的位置。
在一种可能的实现方式中,所述处理器具体用于:
从预设的多个衰减关系中,确定包含接收的所述信号强度的候选衰减关系;其中,预设的多个衰减关系为根据预设的传播介质的数量和预设的传播介质的类型确定的;
根据候选衰减关系中接收的所述信号强度的参考变化率与确定接收的所述信号强度的实际变化率,从包含接收的所述信号强度的候选衰减关系中选择一个候选衰减关系为目标衰减关系。
在一种可能的实现方式中,所述选择的候选衰减关系为:
接收的所述信号强度的参考变化率与所述实际变化率之间的差值小于预设值的候选衰减关系中,对应的传播介质的数量最小的候选衰减关系;或
候选衰减关系中接收的所述信号强度的参考变化率与所述实际变化率之间的差值最小的候选衰减关系。
在一种可能的实现方式中,所述处理器具体用于:
接收所述无线连接设备通过中继节点发送终端的信号强度;和/或
直接接收所述无线连接设备发送的终端的信号强度;位于室内的多个无线连接设备中存在与位于室内的中继节点相连的无线连接设备。
在一种可能的实现方式中,所述处理器具体用于:
根据所述当前距离与所述每个无线连接设备的位置信息,确定所述终端的坐标信息;
根据每层楼的高度以及所述终端的坐标信息中的高度值,确定所述终端所在的楼层;
将所述终端所在的楼层以及所述终端的坐标信息作为终端在室内的位置。
第三方面,本申请还提供一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理单元执行时实现第一方面所述室内对象定位方法的步骤。
另外,第二方面至第三方面中任一种实现方式所带来的技术效果可参见第一方面中不同实现方式所带来的技术效果,此处不再赘述。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理,并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例提供的一种执行室内对象定位方法的主体为无线连接设备时信号强度的传输的示意图;
图2是本发明实施例提供的一种执行室内对象定位方法的主体为定位设备时信号强度的传输的示意图;
图3是本发明实施例提供的另一种执行室内对象定位方法的主体为定位设备时信号强度的传输的示意图;
图4是本发明实施例提供的一种多层结构布设中继节点和无线连接设备的示意图;
图5是本发明实施例提供的一智能插座的示意图;
图6是本发明实施例提供的一种室内对象定位方法的流程图;
图7是本发明实施例提供的一种终端与无线连接设备之间具有1个传播介质的示意图;
图8是本发明实施例提供的一种终端与无线连接设备之间具有多个传播介质的示意图;
图9是本发明实施例提供的一种未进行校正的插座和终端之间距离的示意图;
图10是本发明实施例提供的一种通过衰减关系校正后的插座和终端之间距离的示意图;
图11是本发明实施例提供的一种室内火灾时救援的流程示意图;
图12是本发明实施例提供的一种信号强度和距离之间的衰减关系对应的曲线的示意图;
图13是本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图;
图14是本发明实施例提供的另一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
为了使本领域普通人员更好地理解本发明的技术方案,下面将结合附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案,并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定,本领域普通技术人员可知,随着新应用场景的出现,本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题,同样适用。
本发明实施例提供的电子设备为位于室内的任意一个无线连接设备,为了便于说明,将该执行室内对象定位方法的无线连接设备称为目标无线连接设备,位于室内的多个无线连接设备建立局域网。
多个无线连接设备建立局域网的过程为:安装在室内的多个无线连接设备均发射无线信号,该无线连接设备接收其他无线连接设备发射的无线信号,按照接收信号的强度进行排序,选择最强的接收信号对应的无线连接设备进行连接,这样位于室内的多个无线连接设备之间相互连接,从而形成局域网。
当终端在室内发射信号时,位于室内的多个无线连接设备接收到终端的信号强度,非目标无线接收设备将其接收到的终端的信号强度发送给目标连接设备,目标连接设备直接接收无线连接设备发送的终端的信号强度。
结合图1所示,以室内安装3个无线连接设备为例,无线连接设备A、无线连接设备B、无线连接设备C之间建立局域网,其中,由于无线连接设备A接收到无线连接设备B发射的信号强度大于无线连接设备C发射的信号强度,则无线连接设备A与无线连接设备B连接;无线连接设备B接收到无线连接设备C发射的信号强度大于无线连接设备A发射的信号强度,则无线连接设备B与无线连接设备C连接;无线连接设备C接收到无线连接设备B发射的信号强度大于无线连接设备A发射的信号强度,则无线连接设备C与无线连接设备B连接。
以目标连接设备为无线连接设备A为例,在终端100发出信号,无线连接设备A接收到终端100发射的信号,强度为a1,无线连接设备B接收到终端100发射的信号,强度为a2,无线连接设备C接收到终端100发射的信号,强度为a3。无线连接设备C与无线连接设备B连接,无线连接设备C将其接收到的a3转发给无线连接设备B,由于无线连接设备B与无线连接设备A连接,所以,将其接收到的信号强度a2以及接收到的无线连接设备C的信号强度a3一起发送给无线连接设备A。
无线连接设备A根据终端100的发射功率、接收功率(a1、a2、a3)、以及终端100和无线连接设备之间的距离的关系,由于终端100的发射功率已知,接收功率可以由a1转换,则可以求无线连接设备A与终端100之间的距离r1,同样的,根据a2,求无线连接设备B与终端100之间的距离r2;根据a3,求无线连接设备C与终端100之间的距离r3。
根据r1、r2、r3、以及无线连接设备A的位置、无线连接设备B的位置、无线连接设备C的位置,确定终端100在室内的位置。
本发明实施例提供的电子设备为专门的定位设备,该定位设备可以执行室内对象定位方法。
该定位设备工作时可以为以下两个方式:
方式1:当终端100在室内发射信号时,位于室内的多个无线连接设备接收到终端的信号强度,位于室内的多个无线接收设备将其接收到的终端的信号强度发送给定位设备,定位设备接收多个无线连接设备发送的终端的信号强度。
结合图2为例,以室内安装3个无线连接设备为例,与图1相同的,无线连接设备A接收到终端100发射的信号的强度为a1,无线连接设备B接收到终端100发射的信号的强度为a2,无线连接设备C接收到终端100发射的信号的强度为a3。定位设备200分别接收无线连接设备A发送的a1、无线连接设备B发送的a2、无线连接设备C发送的a3。
定位设备200根据a1,得到无线连接设备A与终端100之间的距离r1,同样的,根据a2,得到无线连接设备B与终端100之间的距离r2;根据a3,得到无线连接设备C与终端100之间的距离r3。
根据r1、r2、r3、以及无线连接设备A的位置、无线连接设备B的位置、无线连接设备C的位置,确定终端100在室内的位置。
方式2:当终端100在室内发射信号时,位于室内的多个无线连接设备接收到终端的信号强度,非目标无线接收设备将其接收到的终端的信号强度发送给目标无线连接设备,目标无线连接设备转发非目标无线接收设备的信号强度和/或自身接收到的终端的信号强度给定位设备,定位设备接收目标无线连接设备发送的终端的信号强度。
其中,若目标无线连接设备接收到终端的信号强度,可以在发定位设备终端的信号强度时,将自身接收到的一起发送给定位设备。
若目标无线连接设备没有接收到终端的信号强度,则在发定位设备终端的信号强度时,只是转发非目标无线接收设备的信号强度给定位设备。
需要说明的是,对于选择的目标无线连接设备、以及多个无线连接设备建立局域网的过程如上述所述,请参考上述部分。
结合图3所示,以室内安装3个无线连接设备为例,与图1相同的,无线连接设备A接收到终端100发射的信号的强度为a1,无线连接设备B接收到终端100发射的信号的强度为a2,无线连接设备C接收到终端100发射的信号的强度为a3。无线连接设备A为目标无线连接设备,则无线连接设备B将a2发送给无线连接设备A,无线连接设备C将a3发送给无线连接设备A,无线连接设备A将a1、a2、a3发送给定位设备200。之后定位设备200进行定位。
对于上述室内的结构中,位于室内的多个无线连接设备中存在与位于室内的中继节点相连的无线连接设备。
当目标无线连接设备执行室内对象定位方法时,目标无线连接设备接收无线连接设备通过中继节点发送终端的信号强度。
其中,目标无线连接设备与中继节点直接相连,可以通过非无线连接设备间接相连。
当定位设备执行室内对象定位方法时,定位设备接收无线连接设备通过中继节点发送终端的信号强度。
其中,定位设备与中继节点直接相连,可以通过无线连接设备间接相连。
以下通过火灾进行救援为例,进行说明。
当室内遇到火灾等重大灾情时,需要在发生火灾的室外设置救援中心,救援中心与发生火灾的室内通信设备进行通信,救援中心通过室内通信设备为进入到室内的消防人员提供救援服务,救援终端包含定位设备200的功能,例如,接收室内通信设备发出的检测到消防人员的信号从而定位进入到室内的消防人员的位置,并且安排消防人员的最优路线撤离。
其中,室内通信设备可以为无线连接设备,在室内设置多个无线连接设备,室内多个无线连接设备建立无线连接后形成局域网,然后,局域网内的无线连接设备可以将接收到的信号传到与救援中心相连的无线连接设备上,由该无线连接设备统一向室外的救援中心发送信号。
在建立局域网之后,当消防人员携带终端进入到室内时,其定位方式如下:
以室内安装3个无线连接设备为例,与图1相同的,无线连接设备A、无线连接设备B、无线连接设备C之间建立局域网。
以无线连接设备A与室外的救援中心通信,则在消防人员携带终端100进入到室内后,终端100发出信号,无线连接设备A接收到终端100发射的信号,强度为a1,无线连接设备B接收到终端100发射的信号,强度为a2,无线连接设备C接收到终端100发射的信号,强度为a3。由无线连接设备A将a1、a2、a3发送给室外的救援中心。
救援中心根据a1,求无线连接设备A与终端100之间的距离r1,同样的,根据a2,求无线连接设备B与终端100之间的距离r2;根据a3,求无线连接设备C与终端100之间的距离r3。
根据r1、r2、r3、以及无线连接设备A的位置、无线连接设备B的位置、无线连接设备C的位置,确定消防人员在室内的位置。
在定位消防人员在室内的位置后,可以根据该室内的地图信息,确定消防人员的最优撤离的路线。
当室内为多层结构时,即多层楼时,由于无线信号会随着距离的增大,会逐渐衰减,所以,本发明实施例还提供了以下通信结构:每层楼均安装至少三个无线连接设备,由每层的无线连接设备形成局域网,具体形成过程参考上述部分,同时,在每层设置中继节点,每层的中继节点与该层中其中一个无线连接设备相连,由该无线连接设备向中继节点发送局域网接收到的信号,层与层之间的中继节点建立无线连接。
其中,室内通信设备可以为与救援中心相邻的中继节点。在每层无线连接设备接收到信号强度后,将其发送给与该层中继节点相连的无线连接设备,无线连接设备发送给该层中继节点,该层中继节点再通过层与层之间的中继节点建立的网络传递给与救援中心相连的中继节点,再由与救援中心相邻的中继节点转发信号强度。
结合图4所示,第一层设置无线连接设备A1、无线连接设备B1、无线连接设备C1;依次类推,第n-1层设置无线连接设备An-1、无线连接设备B n-1、无线连接设备C n-1;第n层设置无线连接设备An、无线连接设备Bn、无线连接设备Cn,每一层的无线连接设备建立局域网。在第一层设置中继节点D1,D1与无线连接设备A1相连、依次类推,第n-1层设置中继节点Dn-1,Dn-1与无线连接设备An-1相连,第n层设置中继节点Dn,Dn与无线连接设备An相连。中继节点D1、……、第二层设置中继节点Dn-1、第n层设置中继节点Dn依次相连。第一层中继节点D1连接室外的救援中心,即定位设备200。
当第n层的无线连接设备An、无线连接设备Bn接收到终端发射的信号时,将接收信号强度an、bn通过无线连接设备An发送给第n层设置中继节点Dn,第n层设置中继节点Dn发送给第n-1层设置中继节点Dn-1,第n-1层的无线连接设备An-1接收到终端发射的信号强度a(n-1),发送给第n-1层设置中继节点Dn-1,第n-1层设置中继节点Dn-1将an、bn、a(n-1)依次向下传输,直到传输到第一层中继节点D1,第一层中继节点D1将an、bn、a(n-1)发送给室外的救援中心。
室外的救援中心根据an、以及无线连接设备An的位置,确定无线连接设备An和终端的距离;根据bn、以及无线连接设备Bn的位置,确定无线连接设备Bn和终端的距离;根据a(n-1)、以及无线连接设备An-1的位置,确定无线连接设备An-1和终端的距离;根据上述三个距离确定消防官兵在室内的位置。
对于上述介绍的无线连接设备可以为智能插座,该智能插座具有两个功能,一个是插座功能,另一个是用于搭载无线射频模块。
结合图5所示,所述智能插座的结构为外壳1、插孔2、开关3、电源指示灯4、主板5、无线射频模块6和应急电池模块7。
智能插座的外壳1是塑料材质执行的,通过模具成型,外壳1用于安装各电子元器件;插孔2位于外壳1的前端面,插孔2用于接通墙插中电线与外接用电设备;开关3安装在外壳1的左侧,开关3用于启动和关闭智能插座;电源指示灯4安装在外壳1的正面左上角,电源指示灯4用于指示智能插座通电状态正常或断电;主板5安装在智能插座的外壳1内部,主板5用于控制智能插座、无线射频模块、应急电源模块等外设;所述无线射频模块6安装在智能插座的外壳1内部,且通过线缆外接一根短天线,无线射频模块6用于发射和接收无线信号,其中无线射频模块6发射和接收低频无线信号;应急电源模块7安装在智能插座的外壳1内部的底部,应急电源模块7用于在突发火灾断电时,应急启动为设备供电。
对于上述介绍的室内对象定位方法具体如下所示:
结合图6所示,本发明实施例提供了一种室内对象定位方法,包括:
S600:接收位于室内的多个无线连接设备发送的终端的信号强度;
S601:根据无线连接设备和终端之间的传播介质的数量以及传播介质类型,确定信号强度与距离之间的目标衰减关系;
S602:根据接收的信号强度和目标衰减关系,确定每个无线连接设备与终端之间的当前距离;
S603:根据确定的当前距离和多个无线连接设备的位置信息,确定终端在室内的位置。
其中,无线连接设备和终端之间的传播介质的数量以及类型是不定的,所以,为了能够找到当前无线连接设备和终端之间的目标衰减关系,需要在电子设备中存储预设的多个衰减关系。
以下介绍衰减关系的形成过程为:
其中,信号的发射功率和该信号的接收功率之间的关系如下公式所示:
式中,PR是无线连接设备接收终端发射的无线信号的接收功率,PT是终端发射无线信号的发射功率,r是无线连接设备和终端之间的距离,n为终端发射的无线信号传输到无线连接设备的过程中传播的传播因子,该n的数值大小取决于无线信号传播的环境。
在上述公式两边取对数,可得如下:
便于后续与功率单位统一,对上述公式两侧同时乘以系数10,得到如下公式:
终端发射无线信号的发射功率是已知的,将其PT为常数,所以上述公式可以转换为如下公式:
10lgPR=10lgPT-10nlgr
上式的左半部分10lgPR是无线连接设备接收终端发射的无线信号的接收功率转换为dBm的表达式,可以直接写成下式,
PR(dBm)=A-10nlgr
式中A可以看作无线信号传输1m远时无线连接设备接收无线信号的功率。常数A和n的数值决定了接收信号强度和信号传输距离的关系,分析这两个常数对信号传输距离的影响。上式表达接收信号强度、距离之间的关系。
将上述公式简化成距离关于接受信号强度相关的形式:
由于不同的传播介质衰减的速率也不同,采用分段函数的方式,在每个不同的距离区间,接收信号强度、距离之间的衰减关系由传播介质的传播因子决定。
结合图7所示,当终端100和无线连接设备A之间的传播介质为空气时,则传播介质为1个,传播介质的类型为空气,则衰减关系为:
其中,n1为空气中的传播因子,r为终端100和无线连接设备A之间的距离,RP(dBm)为无线连接设备A接收终端100发射的信号的信号强度,f′(PR)表示PR在r处的导数,Δ表示一个小数值的常数,其中,该值为预先设定的。
结合图8所示,当终端100和无线连接设备A之间包含一个墙时,则终端100和无线连接设备A之间的传播介质首先为墙d1,空气n3,则衰减关系为:
式中n2表示墙的传播因子、n3表示空气中的传播因子,d1表示终端100与墙体距离,d2表示终端100穿过墙体的距离,f′(PR)表示PR在r处的导数,Δ表示一个小数值的常数。
综上可知,当终端100和无线连接设备A之间每包含一个墙体,则会增加两段函数,用于表示其穿墙过程中的信号衰减,以及穿墙后的信号衰减情况。
假设,终端和无线连接设备只包含空气和墙,则传播介质包含i/2个墙体时,其多个衰减关系的函数表达式可以为:
其中,ni表示第i/2个墙体的传播因子,ni+1表示第i/2墙体后的传播因子,di-1表示终端100与第i/2个墙体之间的距离,di表示终端100穿过第i/2个墙体的距离。
对于上述衰减关系,也可以为:
第一个函数为包含1个传播介质的衰减关系,第二个函数为包含2个传播介质的衰减关系,第三个函数为包含3个传播介质的衰减关系,依次类推,第i个函数为包含i个传播介质的衰减关系,第i+1个函数为包含i+1个传播介质的衰减关系。
在确定接收信号强度和距离之间的目标衰减关系之前,首先建立终端100和无线连接设备A之间上述分段函数,然后,确定传播介质的制作材料,例如,传播介质为墙,则制作材料可以为水泥材料、钢板材料、砖等,得到n的值,最后得到预设的多个衰减关系。
由于无线信号传播时遇到传播介质会衰减,例如,遇到墙时,衰减的比较快,若不进行校正,很可能智能插座确定的距离值不准确,而且多个智能插座确定的终端的位置不是同一个,以图9为例,插座1到插座四,分别接收到信号强度,由于无线信号是圆形辐射的,其中,图中白色小圆为智能插座,黑色圆点为终端,白色虚线大圆为辐射圆,插座1与终端的距离为r1,插座2与终端的距离为r2,插座3与终端的距离为r3,插座4与终端的距离为r4,所以,得到辐射圆的半径,即距离,为误差半径,则可以看出未进行校正之前,由于每个插座与终端之间的传播介质不同,则导致会出现误差,确定的终端的位置不同。
结合图10所示,通过上述分段函数确定距离时,即对距离进行校正,插座1与终端校正后的距离为r′1,插座2与终端校正后的距离为r′2,插座3与终端校正后的距离为r′3,插座4与终端校正后的距离为r′4,得到辐射圆的半径,即距离,为校正半径,从而能够确定终端的位置。
确定目标衰减关系的过程为:
从预设的多个衰减关系中,确定包含接收的信号强度的候选衰减关系;其中,预设的多个衰减关系为根据预设的传播介质的数量和预设的传播介质的类型确定的;
根据候选衰减关系中接收的信号强度的参考变化率与确定接收的信号强度的实际变化率,从包含接收的信号强度的候选衰减关系中选择一个候选衰减关系为目标衰减关系。
其中,选择的候选衰减关系为:
接收的信号强度的参考变化率与实际变化率之间的差值小于预设值的候选衰减关系中,对应的传播介质的数量最小的候选衰减关系;即目标衰减关系为接收的信号强度的参考变化率与实际变化率之间的差值小于预设值中的传播介质的数量最小的候选衰减关系;或
候选衰减关系中接收的信号强度的参考变化率与实际变化率之间的差值最小的候选衰减关系。
通过上述方式,可以从预设的传播介质的数量和类型中找出无线连接设备和终端之间的传播介质的数量和类型,从而确定出对应的衰减关系。
确定目标衰减关系的具体执行过程为:
方式1:首先从预设的多个衰减关系中,确定包含接收的信号强度的候选衰减关系,然后从包含接收的信号强度的候选衰减关系中,选择传播介质的数量最小的候选衰减关系,计算该候选衰减关系中的接收的信号强度的参考变化率与实际变化率之间的差值,若差值小于预设值,则将该候选衰减关系作为目标衰减关系。
若差值不小于预设值,则从包含接收的信号强度的候选衰减关系中,选择传播介质的数量第二小的候选衰减关系,计算该候选衰减关系中的接收的信号强度的参考变化率与实际变化率之间的差值,若差值小于预设值,则将该候选衰减关系作为目标衰减关系。依次类推,直到计算出差值小于预设值,就停止计算。
方式2:从预设的多个衰减关系中,确定包含接收的信号强度的候选衰减关系;计算所有的包含接收的信号强度的候选衰减关系中接收的信号强度的参考变化率,且计算所有的参考变化率与实际变化率之间的差值,选择差值最小的候选衰减关系作为目标候选关系。
以上述举例的室内火灾为例,结合图11所示:
步骤(1)安装智能插座。
在火灾等事故发生前,智能插座预先安装在目标楼宇内,在日常等无危险事故发生的情况下,智能插座暂时处于低功率休眠模式,只有执行常规的插座功能。智能插座安装位置尽量安装在通道无遮挡位置,且各层的数量和间距需满足自组网通信的信号强度要求。
步骤(2)火灾发生时,智能插座启动应急工作模式。
在火灾等事故发生时,事故楼宇内开始断电,智能插座的常规电源输入断开,主板检测到常规电源断开,切换应急工作模式。
应急工作模式为:智能插座的应急电源启动,开始为主板、无线射频模块、应急电源模块等进行供电;应急电源模块大约能进行1-2小时的应急供电。
步骤(3)智能插座建立局域网。
应急无线通信模块启动,无线射频模块开始发射和接收数据,同时开始和相邻的智能插座中的无线射频模块进行通信。
层内组建局域网通信,一个楼层内的所有无线射频模块将根据相互之间的信号强度排序,各自与连接强度信号最强的节点建立稳定连接。
步骤(4)智能插座通过中继节点与室外设备建立连接。
层间组建局域网通信,各个楼层层内的所有无线射频模块完成自组网通信后,将无线信号汇集到设置在楼道等位置的中继节点,然后各个楼层之间的中继节点再组建层间无线通信链路。
楼宇中的智能插座与室外设备建立通信连接,楼宇内部各层之间的通信网络组建完成后,一般情况下,室内的中继指挥台会和最底层位置的楼道内层中继建立连接,实现室内无线信号的向外传输过程。
步骤(5)按照预设的智能插座的坐标构建三维地图。
构建事故楼宇三维坐标地图,依据预先安装的应急照明灯及其预先设定的智能插座的坐标信息,构建以探测点位为基础的三维地图。
步骤(6)智能插座采集消防官兵的信号强度。
当消防官兵携带433通信模块进入火灾现场展开救援时,其无线信号被所在楼层的多个智能插座探测到,消防官兵携带433通信模块与各个智能插座的无线信号强度,将与智能插座位置信息同时被采集。
步骤(7)智能插座将信号强度传输到室外设备。
通过三维局域网通信传输信息,应急情况下组建的室内应急通信网络能够在公网信号覆盖不到或损坏的情况下,将室内的救援信号传出到室外设备,即现场指挥车。
步骤(8)运算rssi补偿定位算法,确定多个预设的衰减关系。
以无线连接设备和终端之间传播介质包括1个墙体为例,预设的多个衰减关系为:
n1为空气中的传播因子,n2表示墙的传播因子、n3表示空气中的传播因子,d1表示终端100与墙体距离,d2表示终端100穿过墙体的距离,r为终端100和无线连接设备A之间的距离,RP(dBm)为无线连接设备A接收终端100发射的信号的信号强度,f′(PR)表示PR在r处的导数,Δ表示一个小数值的常数,其中,该值为预先设定的。
结合图12所示,分别表示上述三段函数对应的曲线,第一个函数对应曲线①,第二个函数对应曲线②,第三个函数对应曲线③。
步骤(9)确定接收的信号强度的实际变化率。具体为:以采集3个接收信号强度为例,采集前一周期的接收信号强度PR(t-1),当前周期的接收信号强度PR(t)(即当前接收信号)以及采集下一周期的接收信号强度PR(t+1)。
步骤(10)确定包含接收的信号强度的衰减关系为曲线②和曲线①。
步骤(11)计算曲线①中接收到的信号强度的点为O在曲线①上的导数与实际变化率的差值是否小于预设值。若是,则执行步骤(12),否则执行步骤(13)。
步骤(12)根据曲线①确定距离。
步骤(13)计算曲线②中接收到的信号强度的点为Q在曲线②上的导数与实际变化率的差值是否小于预设值。若是,则执行步骤(14),否则执行步骤(15)。
其中,曲线①中接收到的信号强度的点,曲线②中接收到的信号强度的点为,在图12的曲线图中做接收到的信号强度的辅助线,如C1所示,与曲线①的交点即为曲线①中接收到的信号强度的点,与曲线②的交点即为曲线②中接收到的信号强度的点。
步骤(14)根据曲线②确定距离。
步骤(15)对监控室外设备的人员提示,提示没有与当前信号强度相符的曲线。以便于监控室外设备的人员进行检查,看是否再次采集信号强度求取另一个实际变化率,还是调整预设值的大小。
步骤(16)根据多组智能插座的位置和距离计算消防官兵的三维坐标。
根据多组智能插座的位置和距离,确定三维坐标的方程如下:
其中,xi、x1、x2...x4分别表示消防官兵、智能插座一、二...四在三维坐标中的横向坐标;yi、y1、y2...y4分别表示消防官兵、智能插座一、二...四在三维坐标中的纵向坐标;zi、z1、z2...z4分别表示消防官兵、智能插座一、二...四在三维坐标中的高度方向坐标,r1、r2...r4表示智能插座和消防官兵的距离差值。
步骤(17)确定消防官兵楼层及位置。
其位置楼层数等于Z/H,其中Z是该人员高度方向的坐标数值,H表示层高;其处在该层的相对位置信息(X,Y)可以根据与智能插座预设位置的距离来计算后确定。
步骤(18)计算最优救援路径。
在现场指挥中继台可依据预设的三维地图信息和分析所得的消防官兵位置,如遇到突发情况,可计算出最优撤离路径。
本发明实施例提供了一种电子设备1300,结合图13所示,包括:存储器1320和处理器1310:
所述存储器1320用于存储电子设备运行时所使用的程序代码;
所述处理器1310用于执行所述程序代码,以实现如下过程:
接收位于室内的多个无线连接设备发送的终端的信号强度;
根据所述无线连接设备和所述终端之间的传播介质的数量以及传播介质类型,确定信号强度与距离之间的目标衰减关系;
根据接收的所述信号强度和所述目标衰减关系,确定每个无线连接设备与所述终端之间的当前距离;
根据确定的所述当前距离和多个所述无线连接设备的位置信息,确定所述终端在室内的位置。
可选的,所述处理器1310具体用于:
从预设的多个衰减关系中,确定包含接收的所述信号强度的候选衰减关系;其中,预设的多个衰减关系为根据预设的传播介质的数量和预设的传播介质的类型确定的;
根据候选衰减关系中接收的所述信号强度的参考变化率与确定接收的所述信号强度的实际变化率,从包含接收的所述信号强度的候选衰减关系中选择一个候选衰减关系为目标衰减关系。
可选的,所述选择的候选衰减关系为:
接收的所述信号强度的参考变化率与所述实际变化率之间的差值小于预设值的候选衰减关系中,对应的传播介质的数量最小的候选衰减关系;或
候选衰减关系中接收的所述信号强度的参考变化率与所述实际变化率之间的差值最小的候选衰减关系。
可选的,所述处理器1310具体用于:
接收所述无线连接设备通过中继节点发送终端的信号强度;和/或
直接接收所述无线连接设备发送的终端的信号强度;位于室内的多个无线连接设备中存在与位于室内的中继节点相连的无线连接设备。
可选的,所述处理器1310具体用于:
根据所述当前距离与所述每个无线连接设备的位置信息,确定所述终端的坐标信息;
根据每层楼的高度以及所述终端的坐标信息中的高度值,确定所述终端所在的楼层;
将所述终端所在的楼层以及所述终端的坐标信息作为终端在室内的位置。
在示例性实施例中,还提供了一种包括指令的存储介质,例如包括指令的存储器,上述指令可由处理器1310执行以完成上述方法。可选地,存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质,例如,所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
其中,该电子设备还可以为具有通信功能的摄像设备,例如图13中所示的摄像机,所以,该电子设备除了上述介绍的处理器以及存储器外,结合图14所示,还包括:射频(Radio Frequency,RF)电路1410、无线保真(Wireless Fidelity,Wi-Fi)模块1420、通信接口1430、显示单元1440、电源1450、处理器1460、存储器1470等部件。本领域技术人员可以理解,图14中示出的电子设备的结构并不构成对电子设备的限定,本申请实施例提供的电子设备可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。
下面结合图14对所述电子设备1400的各个构成部件进行具体的介绍:
所述RF电路1410可用于通信过程中,数据的接收和发送。特别地,所述RF电路1410在接收到基站的下行数据后,发送给所述处理器1460处理;另外,将待发送的上行数据发送给基站。通常,所述RF电路1410包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)、双工器等。
此外,RF电路1410还可以通过无线通信与网络和其他电子设备通信。所述无线通信可以使用任一通信标准或协议,包括但不限于全球移动通讯系统(Global System ofMobile communication,GSM)、通用分组无线服务(General Packet Radio Service,GPRS)、码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)、宽带码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access,WCDMA)、长期演进(Long Term Evolution,LTE)、电子邮件、短消息服务(Short Messaging Service,SMS)等。
Wi-Fi技术属于短距离无线传输技术,所述电子设备1400通过Wi-Fi模块1420可以连接接入点(Access Point,AP),从而实现数据网络的访问。所述Wi-Fi模块1420可用于通信过程中,数据的接收和发送。
所述电子设备1400可以通过所述通信接口1430与其他电子设备实现物理连接。可选的,所述通信接口1430与所述其他电子设备的通信接口通过电缆连接,实现所述电子设备1400和其他电子设备之间的数据传输。
由于在本申请实施例中,所述电子设备1400能够实现通信业务,向其他联系人发送信息,因此所述电子设备1400需要具有数据传输功能,即所述电子设备1400内部需要包含通信模块。虽然图14示出了所述RF电路1410、所述Wi-Fi模块1420、和所述通信接口1430等通信模块,但是可以理解的是,所述电子设备1400中存在上述部件中的至少一个或者其他用于实现通信的通信模块(如蓝牙模块),以进行数据传输。
例如,当所述电子设备1400为手机时,所述电子设备1400可以包含所述RF电路1410,还可以包含所述Wi-Fi模块1420;当所述电子设备1400为计算机时,所述电子设备1400可以包含所述通信接口1430,还可以包含所述Wi-Fi模块1420;当所述电子设备1400为平板电脑时,所述电子设备1400可以包含所述Wi-Fi模块。工作过程可以为,通过摄像机拍摄包含对象的图像后发送给电子设备1400,电子设备1400可以根据包含对象的图像,基于图2中介绍的方法,确定对象的身高。
所述显示单元1440可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及所述电子设备1400的各种菜单。所述显示单元1440即为所述电子设备1400的显示系统,用于呈现界面,实现人机交互。
所述显示单元1440可以包括显示面板1441。可选的,所述显示面板1441可以采用液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)、有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode,OLED)等形式来配置。
所述存储器1470可用于存储软件程序以及模块。所述处理器1460通过运行存储在所述存储器1470的软件程序以及模块,从而执行所述电子设备1400的各种功能应用以及数据处理,其中,存储器1470包括图13中的存储器1320的功能。
可选的,所述存储器1470可以主要包括存储程序区和存储数据区。其中,存储程序区可存储操作系统、各种应用程序(比如通信应用)以及人脸识别模块等;存储数据区可存储根据所述电子设备的使用所创建的数据(比如各种图片、视频文件等多媒体文件,以及人脸信息模板)等。
此外,所述存储器1470可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
所述处理器1460是所述电子设备1400的控制中心,利用各种接口和线路连接各个部件,通过运行或执行存储在所述存储器1470内的软件程序和/或模块,以及调用存储在所述存储器1470内的数据,执行所述电子设备1400的各种功能和处理数据,从而实现基于所述电子设备的多种业务。其中,处理器1460包括图13中的处理器1310的功能。
可选的,所述处理器1460可包括一个或多个处理单元。可选的,所述处理器1460可集成应用处理器和调制解调处理器,其中,应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等,调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是,上述调制解调处理器也可以不集成到所述处理器1460中。
所述电子设备1400还包括用于给各个部件供电的电源1450(比如电池)。可选的,所述电源1450可以通过电源管理系统与所述处理器1460逻辑相连,从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗等功能。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品,当所述计算机程序产品在电子设备上运行时,使得所述电子设备执行实现本发明实施例上述任意一项身高测量方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后,将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是,本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (6)
1.一种室内对象定位方法,其特征在于,包括:
接收位于室内的多个无线连接设备发送的终端的信号强度;
根据所述无线连接设备和所述终端之间的传播介质的数量以及传播介质类型,确定信号强度与距离之间的目标衰减关系;
根据接收的所述信号强度和所述目标衰减关系,确定每个无线连接设备与所述终端之间的当前距离;
根据确定的所述当前距离和多个所述无线连接设备的位置信息,确定所述终端在室内的位置;
所述根据所述无线连接设备和所述终端之间的传播介质的数量以及传播介质类型,确定信号强度与距离之间的目标衰减关系,包括:
从预设的多个衰减关系中,确定包含接收的所述信号强度的候选衰减关系;其中,预设的多个衰减关系为根据预设的传播介质的数量和预设的传播介质的类型确定的;
根据候选衰减关系中接收的所述信号强度的参考变化率与确定接收的所述信号强度的实际变化率,从包含接收的所述信号强度的候选衰减关系中选择一个候选衰减关系为目标衰减关系;
所述选择的候选衰减关系为:
接收的所述信号强度的参考变化率与所述实际变化率之间的差值小于预设值的候选衰减关系中,对应的传播介质的数量最小的候选衰减关系;或
候选衰减关系中接收的所述信号强度的参考变化率与所述实际变化率之间的差值最小的候选衰减关系。
2.根据权利要求1所述的室内对象定位方法,其特征在于,位于室内的多个无线连接设备中存在与位于室内的中继节点相连的无线连接设备;
所述接收位于室内的多个无线连接设备发送的终端的信号强度,包括:
接收所述无线连接设备通过中继节点发送终端的信号强度;和/或
直接接收所述无线连接设备发送的终端的信号强度。
3.根据权利要求1~2任一项所述的室内对象定位方法,其特征在于,根据确定的所述当前距离和多个所述无线连接设备的位置信息,确定所述终端在室内的位置,包括:
根据所述当前距离与所述每个无线连接设备的位置信息,确定所述终端的坐标信息;
根据每层楼的高度以及所述终端的坐标信息中的高度值,确定所述终端所在的楼层;
将所述终端所在的楼层以及所述终端的坐标信息作为终端在室内的位置。
4.一种电子设备,其特征在于,包括:存储器和处理器:
所述存储器用于存储电子设备运行时所使用的程序代码;
所述处理器用于执行所述程序代码,以实现如下过程:
接收位于室内的多个无线连接设备发送的终端的信号强度;
根据所述无线连接设备和所述终端之间的传播介质的数量以及传播介质类型,确定信号强度与距离之间的目标衰减关系;
根据接收的所述信号强度和所述目标衰减关系,确定每个无线连接设备与所述终端之间的当前距离;
根据确定的所述当前距离和多个所述无线连接设备的位置信息,确定所述终端在室内的位置;
所述处理器具体用于:
从预设的多个衰减关系中,确定包含接收的所述信号强度的候选衰减关系;其中,预设的多个衰减关系为根据预设的传播介质的数量和预设的传播介质的类型确定的;
根据候选衰减关系中接收的所述信号强度的参考变化率与确定接收的所述信号强度的实际变化率,从包含接收的所述信号强度的候选衰减关系中选择一个候选衰减关系为目标衰减关系;
所述选择的候选衰减关系为:
接收的所述信号强度的参考变化率与所述实际变化率之间的差值小于预设值的候选衰减关系中,对应的传播介质的数量最小的候选衰减关系;或
候选衰减关系中接收的所述信号强度的参考变化率与所述实际变化率之间的差值最小的候选衰减关系。
5.根据权利要求4所述的电子设备,其特征在于,所述处理器具体用于:
接收所述无线连接设备通过中继节点发送终端的信号强度;和/或
直接接收所述无线连接设备发送的终端的信号强度;位于室内的多个无线连接设备中存在与位于室内的中继节点相连的无线连接设备。
6.根据权利要求4~5任一项所述的电子设备,其特征在于,所述处理器具体用于:
根据所述当前距离与所述每个无线连接设备的位置信息,确定所述终端的坐标信息;
根据每层楼的高度以及所述终端的坐标信息中的高度值,确定所述终端所在的楼层;
将所述终端所在的楼层以及所述终端的坐标信息作为终端在室内的位置。
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