CN112484716A - 一种基于5g室分系统的室内定位导航系统 - Google Patents

一种基于5g室分系统的室内定位导航系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于5G室分系统的室内定位导航系统，包括管理客户端、导航服务器、移动终端、5G室内通信设备、5G通信模块、数据库服务器，所述5G室内通信设备均匀布置在室内，所述5G室内通信设备包括实时位置采集终端、调控中心，实时位置采集终端连接移动终端，移动终端连接管理客户端，管理客户端连接数据库服务器，数据库服务器连接导航服务器，导航服务器连接调控中心，所述调控中心连接移动终端，所述管理客户端、导航服务器、移动终端、5G室内通信设备、数据库服务器之间均通过5G通信模块连接。本发明利用5G低时延、广连接的特点，实现了在错综复杂的建筑物内进行精准定位，相比现有的室内定位技术，成本更低、误差更小。

Description

一种基于5G室分系统的室内定位导航系统
技术领域
本发明涉及5G室内导航的技术领域，尤其是涉及一种基于5G室分系统的室内定位导航系统。
背景技术
随着现代通信技术和无线网络的快速发展，有越来越多的场合需要基于位置的服务，人们对定位与导航的需求日益增大，目前，公知的室外导航（如GPS）技术已经成熟，因GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统）无法在室内正常工作，所以GPS技术不能有效地被利用到室内，迄今为止，欧航局通过加速器、螺旋仪传感器、本地无线局域网以及相关建筑的电脑数据模型研究出的室内导航系统不够轻便，投入成本较大，不具有普及性和便利性；对谷歌地图而言，70%的定位服务都是通过Wi-Fi（能够将个人电脑、手持设备等终端以无线方式互相连接的技术）定位来实现的，但因Wi-Fi因素影响定位的精度而有待于完善；有一项专利号为“CN101984643A”的中国专利，公开了“一种具备室内导航功能的移动终端及室内导航方法”，该方法是根据移动终端行进的距离、方向信息和大气压力信息，得出移动终端在室内的三维立体位置信息从而实现室内立体导航，但随着楼层的高低，大气压力的变化会影响导航的准确性；RFID（RadioFrequencyIdentification，射频识别）技术是结合天线、标签和解读器来识别数据的，但设计成本较高，易受金属材料、水等物质的影响而导致识别失败或识别错误；近场通信（NFC）通过芯片、天线和一些软件的组合，能实现10厘米范围内的电子身份识别或数据传输，但是它的数据传输率较低，且应用设备必须具备NFC芯片，故这种方式具有一定的局限性，未完全普及；百度地图新增了室内地图的功能，只能显示室内平面的信息，无法为用户提供更多的位置服务和导航服务。由此可见，室外定位系统和无线电波等技术应用于室内导航将面临导航精度的问题，室外导航的误差是室内导航应用所不能接受的；其次，基于WiFi、蓝牙、UWB和基站所设计的室内导航系统的成本居高，且稳定性和准确性有待提高；
因此，目前本领域比较重要的问题是：如何改进室内定位的方法，如何研发出易于实施的室内导航系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于5G室分系统的室内定位导航系统，包括管理客户端、导航服务器、移动终端、5G室内通信设备、5G通信模块、数据库服务器，所述5G室内通信设备在室内场景中均匀部署安装，所述5G室内通信设备包括实时位置采集终端、调控中心，所述实时位置采集终端连接移动终端，所述移动终端连接管理客户端，所述管理客户端连接数据库服务器，所述数据库服务器连接导航服务器，所述导航服务器连接实时位置采集终端，实时位置采集终端连接调控中心，所述调控中心连接移动终端，所述管理客户端、导航服务器、移动终端、5G通信室内通信设备、数据库服务器之间均通过5G通信模块连接。
优选的，所述实时位置采集终端具体为安装在室内5G通讯室内分布系统的通信设备，并通过5G通信模块与调控中心耦接，以输出移动设备发射5G信号到达不同5G室内通信设备的时间至调控中心内。
优选的，所述调控中心用于接收移动设备发来的信号到达不同5G室内通信设备的时间信息，对信息进行数学解算分析后输出移动设备的实时位置信息。
优选的，所述数据库服务器用于接收移动设备的位置信息后，与建立的三维地图进行比对、标记，在数据库内与目的地位置进行最优路径的计算后输出到移动设备。
一种基于5G室分系统的室内定位导航系统，包括以下步骤：
步骤1：在室内场景中的各个目标位置安装传感器；
步骤2：将室内场景中的各个目标位置信息存储到数据库服务器中，同时将各个目标位置的位置信息通过路线进行连接，且各个楼层的目标位置标注为不同的颜色，绘制出三维立体电子地图存储到管理客户端中；
步骤3：移动终端通过5G室内通信设备将移动终端发射5G信号到达不同5G室内通信设备的时间信息发送到管理客户端中，管理客户端将移动终端发送的信息采用TDOA法进行位置信息解算，并与三维立体电子地图中的位置信息做拟合，从而在三维立体电子地图中定位移动终端的位置，随后将该位置信息发送给数据库服务器，数据库服务器匹配距离移动终端最近的5G室内通信设备，将5G室内通信设备信息发送给导航服务器，导航服务器发送定位信息给该5G室内通信设备上的实时位置采集终端，实时位置采集终端将引动设备在室内实时位置的路况信息发送给调控中心，调控中心对路况信息进行分析后输出调控方案到管理客户端；
步骤4：管理客户端根据调控中心对路况信息的分析确定导航目标位置的位置信息，管理客户端调取三维立体电子地图，并在三维立体电子地图上根据当前位置的位置信息和目标位置的位置信息通过常规导航算法得到当前位置到目标位置的导航路径；
步骤5：管理客户端将导航路径发送给移动终端供人们进行导航参考。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1、解决了现有的室外导航技术在室内不能定位的问题，在大型商场、地下停车场、地铁站、火车站、酒店或飞机场等错综复杂的建筑物内能进行精准定位，相比现有的室内定位技术，误差更小；
2、本发明提供最有效的通行方案，用户能依据这个行进方向进行有效的室内导航；在方位不太明确时，本发明能够实时对路况进行分析，及时准确到达目的地，为用户带来便捷；本发明丰富了现有的导航技术体系下的功能，能根据用户的位置为用户提供与位置相关的信息服务。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、管理客户端；2、导航服务器；3、移动终端；4、5G室内通信设备；41、实时位置采集终端；42、调控中心；5、数据库服务器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种基于5G室分系统的室内定位导航系统，包括管理客户端、导航服务器、移动终端、5G通信传感器、5G通信模块、数据库服务器，所述传感器布置在室内的各个导航目标位置上，所述5G通信传感器包括实时位置采集终端、调控中心，所述实时位置采集终端连接移动终端，所述移动终端连接管理客户端，所述管理客户端连接数据库服务器，所述数据库服务器连接导航服务器，所述导航服务器连接调控中心，所述调控中心连接移动终端，所述管理客户端、导航服务器、移动终端、5G通信传感器、数据库服务器之间均通过5G通信模块连接。
所述实时位置采集终端具体为安装在室内的各个导航目标位置上的摄像头，并通过5G通信模块与调控中心耦接，以输出路况信息至调控中心内。
所述调控中心用于接收实时路况信息，对路况信息进行分析后输出调控方案。
一种基于5G室分系统的室内定位导航系统，包括以下步骤：
步骤1：在室内场景中的各个目标位置安装传感器；
步骤2：将室内场景中的各个目标位置信息存储到数据库服务器中，同时将各个目标位置的位置信息通过路线进行连接，且各个楼层的目标位置标注为不同的颜色，绘制出三维立体电子地图存储到管理客户端中；
步骤3：移动终端通过5G室内通信设备将移动终端发射5G信号到达不同5G室内通信设备的时间信息发送到管理客户端中，管理客户端将移动终端发送的信息采用TDOA法进行位置信息解算，并与三维立体电子地图中的位置信息做拟合，从而在三维立体电子地图中定位移动终端的位置，随后将该位置信息发送给数据库服务器，数据库服务器匹配距离移动终端最近的5G室内通信设备，将5G室内通信设备信息发送给导航服务器，导航服务器发送定位信息给该5G室内通信设备上的实时位置采集终端，实时位置采集终端将引动设备在室内实时位置的路况信息发送给调控中心，调控中心对路况信息进行分析后输出调控方案到管理客户端；
步骤4：管理客户端根据调控中心对路况信息的分析确定导航目标位置的位置信息，管理客户端调取三维立体电子地图，并在三维立体电子地图上根据当前位置的位置信息和目标位置的位置信息通过常规导航算法得到当前位置到目标位置的导航路径；
步骤5：管理客户端将导航路径发送给移动终端供人们进行导航参考。
本实施例的实施原理为：通过利用第五代通信系统低时延、广连接的特点，本发明解决了现有的室外导航技术在室内不能精准定位的问题，在大型商场、地下停车场、医院、高校、会展中心、地铁站、火车站、酒店或飞机场等错综复杂的建筑物内能进行精准定位，相比现有的室内定位技术成本低、误差更小；本发明提供最有效的通行方案，用户能依据这个行进方向进行有效的室内导航；在方位不太明确时，本发明能够实时对路况进行分析，及时准确到达目的地，为用户带来便捷；本发明丰富了现有的导航技术体系下的功能，能根据用户的位置为用户提供与位置相关的信息服务。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于5G室分系统的室内定位导航系统，其特征在于：包括管理客户端、导航服务器、移动终端、5G室内通信设备、5G通信模块、数据库服务器，所述5G室内通信设备在室内场景中均匀部署安装，所述5G室内通信设备包括实时位置采集终端、调控中心，所述实时位置采集终端连接移动终端，所述移动终端连接管理客户端，所述管理客户端连接数据库服务器，所述数据库服务器连接导航服务器，所述导航服务器连接实时位置采集终端，实时位置采集终端连接调控中心，所述调控中心连接移动终端，所述管理客户端、导航服务器、移动终端、5G通信室内通信设备、数据库服务器之间均通过5G通信模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G室分系统的室内定位导航系统，其特征在于：所述实时位置采集终端具体为安装在室内5G通讯室内分布系统的通信设备，并通过5G通信模块与调控中心耦接，以输出移动设备发射5G信号到达不同5G室内通信设备的时间至调控中心内。
3.根据权利要求1所述的一种基于5G室分系统的室内定位导航系统，其特征在于：所述调控中心用于接收实时位置信息，对路况信息进行分析后输出调控方案。
4.根据权利要求1所述的一种基于5G室分系统的室内定位导航系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在室内场景中均匀部署安装5G室内通信设备；
步骤2：将室内场景中的各个目标位置信息存储到数据库服务器中，同时将各个目标位置的位置信息通过路线进行连接，且各个楼层的目标位置标注为不同的颜色，绘制出三维立体电子地图存储到管理客户端中；
步骤3：移动终端通过5G室内通信设备将移动终端发射5G信号到达不同5G室内通信设备的时间信息发送到管理客户端中，管理客户端将移动终端发送的信息采用TDOA法进行位置信息解算，并与三维立体电子地图中的位置信息做拟合，从而在三维立体电子地图中定位移动终端的位置，随后将该位置信息发送给数据库服务器，数据库服务器匹配距离移动终端最近的5G室内通信设备，将5G室内通信设备信息发送给导航服务器，导航服务器发送定位信息给该5G室内通信设备上的实时位置采集终端，实时位置采集终端将引动设备在室内实时位置的路况信息发送给调控中心，调控中心对路况信息进行分析后输出调控方案到管理客户端；
步骤4：管理客户端根据调控中心对路况信息的分析确定导航目标位置的位置信息，管理客户端调取三维立体电子地图，并在三维立体电子地图上根据当前位置的位置信息和目标位置的位置信息通过常规导航算法得到当前位置到目标位置的导航路径；
步骤5：管理客户端将导航路径发送给移动终端供人们进行导航参考。
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