CN112214700B - 一种基于室内定位的html5的可视化制作系统 - Google Patents

一种基于室内定位的html5的可视化制作系统 Download PDF

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Abstract

一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统，包括：定位基站组、采集服务器、地图服务器、应用服务器、浏览器、MQTT中间件服务器。定位基站组，用于获取室内定位数据；采集服务器，用于采集定位基站组获取的室内定位数据；地图服务器，用于地图管理，将地图信息发送给应用服务器；应用服务器，用于接将室内定位数据和地图信息进行融合，计算目标点坐标，并发布定位消息给MQTT中间件服务器；浏览器，运行在图形化桌面操作系统上，展示目标的运动轨迹；MQTT中间件服务器，用于接收应用服务器发布的目标定位消息，还用于分发浏览器订阅的目标点定位消息。本发明解决了现有技术，目标移动时，室内定位数据不准确，浏览器下载地图时间过长，用户体验不佳的问题。

Description

一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统
技术领域
本发明涉及的是室内定位技术领域，特别涉及一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统。
背景技术
近些年来，室内定位技术逐渐成熟。为了更方便的展示室内目标点运动轨迹，经常会使用浏览器显示可视化地图。
目前三点法定位，存在定位不到数据，或者在目标点移动时，无法采集到目标点。
目前的地图绘制方式是在应用服务器实时绘制图，当图层数据非常多时，浏览器下载数据需要很长的时间，体验很不好。
目前web服务器与js在处理动画时，采用HTTP请求或者定时器的方式进行消息交互。在js绘制实时数据的动画时，经常造成数据堵塞，或者数据不能及时交互，导致体验很差。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统。
一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统，包括：定位基站组、采集服务器、地图服务器、应用服务器、浏览器、MQTT中间件服务器；其中：
定位基站组，放置于室内，用于获取室内定位数据，并将室内定位信息发送给采集服务器；
采集服务器，与定位基站组连接，用于采集定位基站组获取的室内定位数据，并将室内定位数据发送给应用服务器；
地图服务器，用于地图管理，将地图信息发送给应用服务器；
应用服务器，用于接收目标的室内定位数据和地图信息，并将室内定位数据和地图信息进行融合，计算目标点坐标，并发布定位消息给MQTT中间件服务器；
浏览器，运行在图形化桌面操作系统上，展示目标的运动轨迹。
MQTT中间件服务器，用于接收应用服务器发布的目标定位消息，还用于分发浏览器订阅的目标点定位消息。
进一步地，采集服务器，用于获取室内定位数据，定位数据至少包括：定位基站唯一标识、目标唯一标识、目标与定位基站的信号强度RSSI或者距离。
进一步地，地图服务器，还用于新增或编辑地图信息，具体方法为：地图服务器首先通过解析DXF文件，提取地图的基本信息，至少包括：墙体、门、电梯、直梯、楼梯、基站；然后绘制所选区域的基本信息图，将合成图按照横向纵向进行等分切割，按照区域编号和切割块号编号规格进行编号，最后将地图信息以区域编号为文件夹，存储切割的图片。
进一步地，应用服务器计算目标点坐标的方法包括：获取目标点A距离定位基站Pn的定位数据Rn，其中，Rn为目标点到定位基站Pn的距离或者信号强度，n为基站的个数，判断Rn中的数值，当Rn有两个或以上的值为0，则丢弃采集数据，将定位数据从缓存中删除；当Rn中有一个值为0，通过卡尔曼滤波或者粒子滤波对Rn中的数值0进行校正；当Rn的值均大于0，计算以Pn为圆心，Rn为半径的圆的交点，首先对Rn排序，对较小的两个值计算，获取以Pmin为圆心，Rmin为半径的两个圆的交点，如果存在交点，则判断交点到Pmax的距离d与Rmax进行比较，将差值较小的定为A点；如果无交点，将任意两个圆求交点，再与另外一个圆的半径比较，将差值较小的定为A点。
进一步地，应用服务器计算目标点坐标的方法还包括：当采集到的目标点A数据不稳定时，通过以上一次A点为圆心，以物体的移动的距离/2为半径创建圆X，判断当前A是否在圆X内。如果A在圆X内，则丢弃采集数据，将定位数据从缓存中删除。
进一步地，浏览器工作方法包括：使用JavaScript绘制地图，建立三个尺寸相同，在HTML的绝对位置相同的的透明的Canvas画布：地图画布、轨迹画布、定位画布；其中，地图画布绘制浏览器选择的地图。轨迹画布绘制目标点运行的轨迹图。定位画布绘制目标点当前位置；目标点有5张图片，分别表示站立、左上行走、右上行走、左下行走、右下行走，目标点的起始、终点为站立形态、根据目标点的行为方向，切换成各方向的行走图片。
进一步地，浏览器工作方法还包括：浏览器向应用服务器请求地图信息，应用服务器向地图服务器请求地图，地图服务器响应地图信息给应用服务器，浏览器收到应用服务器的地图信息，从共享目录下载地图图片，并根据规则绘制在地图画布上。
进一步地，浏览器工作方法还包括：浏览器收到来自MQTT中间件服务器的订阅消息，得到目标点的当前定位消息；对当前定位消息进行判断，若目标点为第一个点，轨迹画布不绘制，在定位画布上绘制目标点的站立图片；
若目标点不为第一个点，在轨迹画布上绘制目标点轨迹，在定位画布上绘制目标的图片。
进一步地，轨迹画布上绘制目标点轨迹的方法为：将目标点(x1,y1)和上一个目标点(x0,y0)连接成一条直线，目标轨迹即这条直线上的行走动画；对直线以X轴方向分割，使动画当前点满足当x1>x0时，x＝xprev+d；当x1<x0时，x＝xprev-d，初始状态xprev＝x0；其中speed为目标点沿X轴正方向移动的距离，xprev为目标点分割后上一个点的X坐标，yprev为目标点分割后上一个点的Y坐标；开启一个定时器，安预设时间间隔将点(x,y)到点(xprev，yprev)直线绘制到轨迹画布上，在定位画布的(x,y)绘制目标图片，直至绘制到直线的终点，关闭定时器。
进一步地，目标图片的选择规则为：当目标不是直线端点时，每间隔一个定时器时间，对目标位置进行判断，当x1>x0，y1>y0，右上行走和站立交替选择；当x1<x0，y1>y0，左上行走和站立交替选择；当x1>x0，y1<y0，右下行走和站立交替选择；当x1<x0，y1<y0，左下行走和站立交替选择，目标点的起始、终点为站立形态。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明公开的一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统，应用服务器采用特定的定位算法计算目标的定位，解决了现有技术存在的定位不到数据，或者在目标点移动时，无法采集到目标点的问题。浏览器通过采用JavaScript绘制地图，建立三个尺寸相同，在HTML的绝对位置相同的的透明的Canvas画布：地图画布、轨迹画布、定位画布；在地图画布绘制浏览器选择的地图，在轨迹画布绘制目标点运行轨迹，在定位画布绘制目标点当前位置。解决了现有技术当图层数据非常多时，浏览器下载数据需要很长的时间，体验很不好的问题。本发明还通过MQTT中间件服务器进行信息传输，解决了现有技术采用HTTP请求或者定时器的方式进行消息交互。在js绘制实时数据的动画时，经常造成数据堵塞，或者数据不能及时交互，导致体验很差的问题。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例1中，一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统结构图；
图2为本发明实施例1中，目标点A定位方法示意图；
图3为本发明实施例1中，浏览器绘制地图示意图；
图4为本发明实施例1中，目标点行走轨迹示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决现有技术中存在的室内定位数据不准确、浏览器下载数据时间长，用户体验很不好的问题，本发明实施例提供一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统。
实施例1
一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统，其特征在于，包括：定位基站组、采集服务器、地图服务器、应用服务器、浏览器、MQTT中间件服务器；其中：
定位基站组，放置于室内，用于获取室内定位数据，并将室内定位信息发送给采集服务器。
在本实施例中，定位基站组是包含UWB、蓝牙、ZigBee、RFID、LoRa、NB等无线定位芯片中任何一种或者组合封装的硬件装置。
采集服务器，与定位基站组连接，用于采集定位基站组获取的室内定位数据，并将室内定位数据发送给应用服务器。
在本实施例中，采集服务器与定位基站组通过包括RJ45、SPI、无线芯片等可传输数据的芯片连接。其中定位数据包括但不限于基站唯一标识、目标唯一标识、目标与基站的信号强度RSSI或者距离。
地图服务器，用于地图管理，将地图信息发送给应用服务器。在本实施例中，地图服务器，还用于新增或编辑地图信息，具体方法为：地图服务器首先通过解析DXF文件，提取地图的基本信息，至少包括：墙体、门、电梯、直梯、楼梯、基站；然后绘制所选区域的基本信息图，将合成图按照横向纵向进行等分切割，按照区域编号和切割块号编号规格进行编号，最后将地图信息以区域编号为文件夹，存储切割的图片。
应用服务器，用于接收目标的室内定位数据和地图信息，并将室内定位数据和地图信息进行融合，计算目标点坐标，并发布定位消息给MQTT中间件服务器。
在本实施例中，如图2，应用服务器计算目标点坐标的方法包括：获取目标点A距离定位基站Pn的定位数据Rn，其中，Rn为目标点到定位基站Pn的距离或者信号强度，n为基站的个数，判断Rn中的数值，当Rn有两个或以上的值为0，则丢弃采集数据，将定位数据从缓存中删除；当Rn中有一个值为0，通过卡尔曼滤波或者粒子滤波对Rn中的数值0进行校正；当Rn的值均大于0，计算以Pn为圆心，Rn为半径的圆的交点，首先对Rn排序，对较小的两个值计算，获取以Pmin为圆心，Rmin为半径的两个圆的交点，如果存在交点，则判断交点到Pmax的距离d与Rmax进行比较，将差值较小的定为A点；如果无交点，将任意两个圆求交点，再与另外一个圆的半径比较，将差值较小的定为A点。
优选的，应用服务器计算目标点坐标的方法还包括：当采集到的目标点A数据不稳定时，通过以上一次A点为圆心，以物体的移动的距离/2为半径创建圆X，判断当前A是否在圆X内。如果A在圆X内，则丢弃采集数据，将定位数据从缓存中删除。经过上述过滤，如果存在A点，则将缓存中目标点消息发送到MQTT中间件服务器。
浏览器，运行在图形化桌面操作系统上，展示目标的运动轨迹。在本实施例中，浏览器工作方法包括：如图3，使用JavaScript绘制地图，建立三个尺寸相同，在HTML的绝对位置相同的的透明的Canvas画布：地图画布、轨迹画布、定位画布；其中，地图画布绘制浏览器选择的地图。轨迹画布绘制目标点运行的轨迹图。定位画布绘制目标点当前位置；目标点有5张图片，分别表示站立、左上行走、右上行走、左下行走、右下行走，目标点的起始、终点为站立形态、根据目标点的行为方向，切换成各方向的行走图片。
优选的，浏览器工作方法还包括：浏览器向应用服务器请求地图信息，应用服务器向地图服务器请求地图，地图服务器响应地图信息给应用服务器，浏览器收到应用服务器的地图信息，从共享目录下载地图图片，并根据规则绘制在地图画布上。
优选的，浏览器工作方法还包括：浏览器收到来自MQTT中间件服务器的订阅消息，得到目标点的当前定位消息；对当前定位消息进行判断，若目标点为第一个点，轨迹画布不绘制，在定位画布上绘制目标点的站立图片；若目标点不为第一个点，在轨迹画布上绘制目标点轨迹，在定位画布上绘制目标的图片。
具体的，轨迹画布上绘制目标点轨迹的方法为：将目标点(x1,y1)和上一个目标点(x0,y0)连接成一条直线，目标轨迹即这条直线上的行走动画；对直线以X轴方向分割，使动画当前点满足当x1>x0时，x＝xprev+d；当x1<x0时，x＝xprev-d，初始状态xprev＝x0；其中speed为目标点沿X轴正方向移动的距离，xprev为目标点分割后上一个点的X坐标，yprev为目标点分割后上一个点的Y坐标；开启一个定时器，按预设时间间隔将点(x,y)到点(xprev，yprev)直线绘制到轨迹画布上，在定位画布的(x,y)绘制目标图片，直至绘制到直线的终点，关闭定时器。
其中，目标图片的选择规则为：目标不是直线端点时，每间隔一个定时器时间，切换目标图片。当x1>x0，y1>y0，右上行走和站立交替选择；当x1<x0，y1>y0，左上行走和站立交替选择；当x1>x0，y1<y0，右下行走和站立交替选择；当x1<x0，y1<y0，左下行走和站立交替选择。目标点的起始、终点为站立形态。
优选的，在轨迹画布上绘制目标点轨迹。根据目标轨迹两点间的直线方程，设置动画速度，轨迹线按照动画速度的颗粒度，绘制两点间的行走动画。如图4，黑色带箭头的线为目标轨迹的两个点，灰色的圆是根据动画速度绘制的动画点。在显示跟踪轨迹时，轨迹画布不需要重绘，根据订阅的消息，在图层中叠加即可。定位画布的重绘需要先清除上一次的位置区域，再绘制目标位置。根据动画速度的颗粒度，调整行走速度，实现行走动画。
MQTT中间件服务器，用于接收应用服务器发布的目标定位消息，还用于分发浏览器订阅的目标点定位消息。具体的，MQTT是一个由IBM主导开发的物联网传输协议，它被设计用于轻量级的发布/订阅式消息传输，旨在为低带宽和不稳定的网络环境中的物联网设备提供可靠的网络服务。采用MQTT通讯协议，做为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。
本实施例公开的一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统，应用服务器采用特定的定位算法计算目标的定位，解决了现有技术存在的定位不到数据，或者在目标点移动时，无法采集到目标点的问题。浏览器通过采用JavaScript绘制地图，建立三个尺寸相同，在HTML的绝对位置相同的的透明的Canvas画布：地图画布、轨迹画布、定位画布；在地图画布绘制浏览器选择的地图，在轨迹画布绘制目标点运行轨迹，在定位画布绘制目标点当前位置。解决了现有技术当图层数据非常多时，浏览器下载数据需要很长的时间，体验很不好的问题。本发明还通过MQTT中间件服务器进行信息传输，解决了现有技术采用HTTP请求或者定时器的方式进行消息交互。在js绘制实时数据的动画时，经常造成数据堵塞，或者数据不能及时交互，导致体验很差的问题。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (7)

1.一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统，其特征在于，包括：定位基站组、采集服务器、地图服务器、应用服务器、浏览器、MQTT中间件服务器；其中：
定位基站组，放置于室内预设位置，用于获取室内定位数据，并将室内定位信息发送给采集服务器；
采集服务器，与定位基站组连接，用于采集定位基站组获取的室内定位数据，并将室内定位数据发送给应用服务器；
地图服务器，用于地图管理，将地图信息发送给应用服务器；
应用服务器，用于接收目标的室内定位数据和地图信息，并将室内定位数据和地图信息进行融合，计算目标点坐标，并发布定位消息给MQTT中间件服务器；应用服务器计算目标点坐标的方法包括：获取目标点A距离定位基站Pn的定位数据Rn，其中，Rn为目标点到定位基站Pn的距离或者信号强度，n为基站的个数，判断Rn中的数值，当Rn有两个或以上的值为0，则丢弃采集数据，将定位数据从缓存中删除；当Rn中有一个值为0，通过卡尔曼滤波或者粒子滤波对Rn中的数值0进行校正；当Rn的值均大于0，计算以Pn为圆心，Rn为半径的圆的交点，首先对Rn排序，对较小的两个值计算，获取以Pmin为圆心，Rmin为半径的两个圆的交点，如果存在交点，则判断交点到Pmax的距离d与Rmax进行比较，将差值较小的定为A点；如果无交点，将任意两个圆求交点，再与另外一个圆的半径比较，将差值较小的定为A点；应用服务器计算目标点坐标的方法还包括：当采集到的目标点A数据不稳定时，通过以上一次A点为圆心，以物体的移动的距离/2为半径创建圆X，判断当前A是否在圆X内；如果A在圆X内，则丢弃采集数据，将定位数据从缓存中删除；
浏览器，运行在图形化桌面操作系统上，展示目标的运动轨迹；浏览器工作方法包括：使用JavaScript绘制地图，建立三个尺寸相同，在HTML的绝对位置相同的的透明的Canvas画布：地图画布、轨迹画布、定位画布；其中，地图画布绘制浏览器选择的地图；轨迹画布绘制目标点运行的轨迹图；定位画布绘制目标点当前位置；目标点有5张图片，分别表示站立、左上行走、右上行走、左下行走、右下行走，目标点的起始、终点为站立形态、根据目标点的行为方向，切换成各方向的行走图片；
MQTT中间件服务器，用于接收应用服务器发布的目标定位消息，还用于分发浏览器订阅的目标点定位消息。
2.如权利要求1的一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统，其特征在于，采集服务器，用于获取室内定位数据，定位数据至少包括：定位基站唯一标识、目标唯一标识、目标与定位基站的信号强度RSSI或者距离。
3.如权利要求1的一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统，其特征在于，地图服务器，还用于新增或编辑地图信息，具体方法为：地图服务器首先通过解析DXF文件，提取地图的基本信息，至少包括：墙体、门、电梯、直梯、楼梯、基站；然后绘制所选区域的基本信息图，将合成图按照横向纵向进行等分切割，按照区域编号和切割块号编号规格进行编号，最后将地图信息以区域编号为文件夹，存储切割的图片。
4.如权利要求1的一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统，其特征在于，浏览器工作方法还包括：浏览器向应用服务器请求地图信息，应用服务器向地图服务器请求地图，地图服务器响应地图信息给应用服务器，浏览器收到应用服务器的地图信息，从共享目录下载地图图片，并根据规则绘制在地图画布上。
5.如权利要求1的一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统，其特征在于，浏览器工作方法还包括：浏览器收到来自MQTT中间件服务器的订阅消息，得到目标点的当前定位消息；对当前定位消息进行判断，若目标点为第一个点，轨迹画布不绘制，在定位画布上绘制目标点的站立图片；若目标点不为第一个点，在轨迹画布上绘制目标点轨迹，在定位画布上绘制目标的图片。
6.如权利要求5的一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统，其特征在于，轨迹画布上绘制目标点轨迹的方法为：将目标点(x1,y1)和上一个目标点(x0,y0)连接成一条直线，目标轨迹即这条直线上的行走动画；对直线以X轴方向分割，使动画当前点满足当x1>x0时，x＝xprev+d；当x1<x0时，x＝xprev-d，初始状态xprev＝x0；其中speed为目标点沿X轴正方向移动的距离，xprev为目标点分割后上一个点的X坐标，yprev为目标点分割后上一个点的Y坐标；开启定时器，按预设时间间隔将点(x,y)到点(xprev，yprev)直线绘制到轨迹画布上，在定位画布的(x,y)绘制目标图片，直至绘制到直线的终点，关闭定时器。
7.如权利要求6的一种基于室内定位的HTML5的可视化制作系统，其特征在于，目标图片的选择规则为：当目标不是直线端点时，每间隔一个定时器时间，对目标位置进行判断，当x1>x0，y1>y0，右上行走和站立交替选择；当x1<x0，y1>y0，左上行走和站立交替选择；当x1>x0，y1<y0，右下行走和站立交替选择；当x1<x0，y1<y0，左下行走和站立交替选择，目标点的起始、终点为站立形态。
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