多人协作式楼层定位方法和系统技术方案

发明专利技术涉及无线信息处理技术，其公开了一种多人协作式楼层定位方法和系统，包括如下步骤:（S1）目标定位单元以及协助单元互相接收彼此的无线信号，收集信号信息，连同惯性传感器采集的信息一并发送到服务器端；（S2）构建楼层定位模型，获取模型数据信息；（S3）计算出楼层定位算法的系统参数，并得到目标定位单元的最终的高度值。本发明专利技术的有益效果：本发明专利技术基于火灾等恶劣环境和多名定位人员，将目的定位人员与辅助定位人员建立联系，消除目的定位人员的累积误差，从而实现有效的楼层定位的功能，能够极大地保证定位人员的生命安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线信息处理技术，尤其涉及一种多人协作式楼层定位方法和系统。
技术介绍
随着经济的高速发展，建筑变得越来越高且越来越庞大，于是室内定位成为了一个新的研究课题，并且目前已取得了一定的结果。楼层定位属于室内定位的一种，目前存在很多技术瓶颈。首先，GPS不能应用于室内定位；因为GPS只适用于视距的定位，但是建筑会有很多墙壁阻挡。其次，传统的WiFi三点定位模型和红外线定位技术并不能应用于楼层定位。此外，目前的研究大部分是局限于平面内的，对于楼层定位来说，它是一种立体模型，因此需要新的方法。为了定位目标人员的所在楼层，人们提出了各种解决办法，其中不乏结合三轴陀螺仪传感器、气压计等装置来实现定位人员的定位，但这种方法要么造价极高，或者是需要训练，并且精度不能达到要求。因此，我们急切需要找到一种可靠的，适应多种环境的定位目标定位人员所在楼层的方法和系统。
技术实现思路
为了克服上述所指的现有技术中的不足之处，本专利技术提供一种多人协作式楼层定位方法及系统，解决现有技术中楼层定位造价高且精度较低的问题。 本专利技术是通过以下技术方案实现的:一种多人协作式楼层定位方法，包括如下步骤:（S1）目标定位单元以及协助单元互相接收彼此的无线信号，收集信号信息，连同惯性传感器采集的信息一并发送到服务器端；（S2） 构建楼层定位模型，获取模型数据信息；（S3）计算出楼层定位算法的系统参数，并得到目标定位单元的最终的高度值。作为本专利技术的进一步改进：所述协助单元为三个或者三个以上，且位于同一楼层。 作为本专利技术的进一步改进：所述步骤S1互相接收彼此的无线信号包括:S11、目标定位单元所配装置发送定位信号，基于载波侦听多路访问技术；S12、 接收到定位信号的协助单元发送自己的MAC地址给服务器，服务器选择其中的3位协助单元，并确定发送信号的时间片；S13、附近的协助单元按照服务器的规定按时发送以及接收电磁波信号，并将数据返回给服务器，所述的电磁波数据包括接收信号强度、到达时间，所述的惯导数据包括角加速度，三个方向的速度、加速度。作为本专利技术的进一步改进：所述步骤2中，根据惯性传感器的信息以及电磁波信号文件构建楼层定位模型，并得出模型的相关数据；利用装置返回得到的数据构建模型是基于四面体的一个立体模型，所述得出模型数据是指利用电磁波相位差测距法计算出立体模型六条边的长度。作为本专利技术的进一步改进：所述步骤（S3）具体为:S31、通过惯性传感器采集的数据计算出目标定位单元相对地面的高度；S32、根据楼层定位模型以及得出的模型的边长，利用欧拉四面体公式以及解三角形的方法计算出模型的高；S33、利用卡尔曼数据分析算法以及主成分数据分析方法，对所计算出的高度进行分析，确定该测量系统的参数，并最终得出当前目标当前的高度。本专利技术同时提供了一种多人协作式楼层定位系统，包括:目标定位单元以及配备装置单元，用于采集定位人员实时所处的环境数据并返回给服务器；服务器单元，用于处理回馈过来的数据并负责将结果展示出来。作为本专利技术的进一步改进：所述的目标定位单元以及配备装置单元包括:惯性传感器模块：主要通过收集目标定位单元的速度和加速度，以用来测量其相对于地面的垂直高度；危险报警模块：用于危险情况的手动或自动报警；电磁波收发模块：用来跟服务器通讯和跟协助单元通讯；救援模块：用于提供救援信息。作为本专利技术的进一步改进：所述的服务器单元包括：通讯模块：收发无线电信号，包括接收定位装置发送过来的目标定位单元楼层信息文件，以及发送指令给定位装置；数据处理模块：服务器收到定位装置发送过来的文件以后，得到两个信息：（1）目标定位单元相对于地面的垂直距离h1；（2）目标定位单元相对于协助单元的相对垂直距离h0；服务器还存储了该目标定位单元的上一周期所得到的相对于地面的垂直高度h2，以及协助单元相对于地面的垂直高度h3；服务器根据这四个值，进行主成分分析，得到目标定位单元当前相对于地面的高度h；时钟同步与控制模块：用来控制目标定位单元佩戴装置与协助单元通讯时的具体发送电磁波信号的时间片，以及确定楼层定位的周期；应用程序显示模块：数据处理模块计算出当前目标定位单元的高度以后，该模块将结果显示到用户界面，指挥人员观察现场目标定位单元的所在楼层位置。本专利技术的有益效果：本专利技术基于火灾等恶劣环境和多名定位人员，将目的定位人员与辅助定位人员建立联系，消除目的定位人员的累积误差，从而实现有效的楼层定位的功能，其有益效果包括：在火场等恶劣环境中定位系统依旧有效，测量误差小，不需要预先试验，在现有的通讯设备的基础上，进行稍微改进，造价不高。可以同时定位多名定位人员的所在楼层，并具备危险处理模块，能够极大地保证定位人员的生命安全。附图说明图1本专利技术的定位人员定位算法的立体三维模型。具体实施方式 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。一种多人协作式楼层定位方法，包括如下步骤:（S1）目标定位单元以及协助单元互相接收彼此的无线信号，收集信号信息，连同惯性传感器采集的信息一并发送到服务器端；（S2） 构建楼层定位模型，获取模型数据信息；（S3）计算出楼层定位算法的系统参数，并得到目标定位单元的最终的高度值。所述协助单元为三个或者三个以上，且位于同一楼层。所述步骤S1互相接收彼此的无线信号包括:S11、目标定位单元所配装置发送定位信号，基于载波侦听多路访问技术；S12、 接收到定位信号的协助单元发送自己的MAC地址给服务器，服务器选择其中的3位协助单元，并确定发送信号的时间片；S13、附近的协助单元按照服务器的规定按时发送以及接收电磁波信号，并将数据返回给服务器，所述的电磁波数据包括接收信号强度、到达时间，所述的惯导数据包括角加速度，三个方向的速度、加速度。所述步骤2中，根据惯性传感器的信息以及电磁波信号文件构建楼层定位模型，并得出模型的相关数据；利用装置返回得到的数据构建模型是基于四面体的一个立体模型，所述得出模型数据是指利用电磁波相位差测距法计算出立体模型六条边的长度。所述步骤（S3）具体为:S31、通过惯性传感器采集的数据计算出目标定位单元相对地面的高度；S32、根据楼层定位模型以及得出的模型的边长，利用欧拉四面体公式以及解三角形的方法计算出模型的高；S33、利用卡尔曼数据分析算法以及主成分数据分析方法，对所计算出的高度进行分析，确定该测量系统的参数，并最终得出当前目标当前的高度。本专利技术同时提供了一种多人协作式楼层定位系统，包括:目标定位单元以及配备装置单元，用于采集定位人员实时所处的环境数据并返回给服务器；服务器单元，用于处理回馈过来的数据并负责将结果展示出来。所述的目标定位单元以及配备装置单元包括:惯性传感器模块：主要通过收集目标定位单元的速度和加速度，以用来测量其相对于地面的垂直高度；危险报警模块：用于危险情况的手动或自动报警；电磁波收发模块：用来跟服务器通讯和跟协助单元通讯；救援模块：用于提供救援信息。所述的服务器单元包括：通讯模块：收发无线电信号，包括接收定位装置发送过来的目标定位单元楼层信息文件，以及发送指令给定位装置；数据处理模块：服务器收到定位装置发送过来的文件以后，得到两个信息：（1）目标定位单元相对于地面的垂直距离h1；（2）目标定位单元相对于协助单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多人协作式楼层定位方法，其特征在于：包括如下步骤:（S1）目标定位单元以及协助单元互相接收彼此的无线信号，收集信号信息，连同惯性传感器采集的信息一并发送到服务器端；（S2） 构建楼层定位模型，获取模型数据信息；（S3）计算出楼层定位算法的系统参数，并得到目标定位单元的最终的高度值。

【技术特征摘要】
1.一种多人协作式楼层定位方法，其特征在于：包括如下步骤:（S1）目标定位单元以及协助单元互相接收彼此的无线信号，收集信号信息，连同惯性传感器采集的信息一并发送到服务器端；（S2） 构建楼层定位模型，获取模型数据信息；（S3）计算出楼层定位算法的系统参数，并得到目标定位单元的最终的高度值。2.根据权利要求1所述的多人协作式楼层定位方法，其特征在于: 所述协助单元为三个或者三个以上，且位于同一楼层。3.根据权利要求1所述的多人协作式楼层定位方法，其特征在于，所述步骤S1互相接收彼此的无线信号包括:S11、目标定位单元所配装置发送定位信号，基于载波侦听多路访问技术；S12、 接收到定位信号的协助单元发送自己的MAC地址给服务器，服务器选择其中的3位协助单元，并确定发送信号的时间片；S13、附近的协助单元按照服务器的规定按时发送以及接收电磁波信号，并将数据返回给服务器，所述的电磁波数据包括接收信号强度、到达时间，所述的惯导数据包括角加速度，三个方向的速度、加速度。4.根据权利要求1所述的多人协作式楼层定位方法，其特征在于: 所述步骤2中，根据惯性传感器的信息以及电磁波信号文件构建楼层定位模型，并得出模型的相关数据；利用装置返回得到的数据构建模型是基于四面体的一个立体模型，所述得出模型数据是指利用电磁波相位差测距法计算出立体模型六条边的长度。5.根据权利要求1所述的多人协作式楼层定位方法，其特征在于: 所述步骤（S3）具体为:S31、通过惯性传感器采集的数据计算出目标定位单元相对地面的高度；S32、根据楼层定位模型以及得出的模型的边长，利用欧拉四面体公式以及解三角形的方法计算出模型的高；S33、利...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍楷舜，王璐，罗文杰，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44