一种层间过渡区域的室内定位装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于室内定位技术领域，具体提供一种层间过渡区域的室内定位装置和方法，用以解决现有室内定位系统在上/下楼层的层间过渡区域中标签卡定位误差较大、分楼层二维定位混乱、无法获取携卡人员连续运动轨迹及定位数据易缺失等问题。本发明专利技术通过在楼层过渡区域的固定位置部署低频基站与低频发射天线，能够准确可靠的判定楼层过渡区域的携卡人员是上楼还是下楼，提高了定位系统的可靠性；此外，在楼层过渡区域利用标签卡所在当前楼层二维定位系统与上/下楼层二维定位系统联合协同解算标签卡的高度，用以修正二维定位的位置解算误差，提高了分楼层二维定位系统标签卡定位精度，实现了人员移动轨迹连续可追溯。现了人员移动轨迹连续可追溯。现了人员移动轨迹连续可追溯。

【技术实现步骤摘要】
一种层间过渡区域的室内定位装置和方法


[0001]本专利技术属于室内定位
，具体为一种层间过渡区域的室内定位装置和方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着室内定位技术精度的提高，越来越多的行业应用室内定位技术来提供精确的定位信息。室内楼层定位系统为了节约成本，普遍采用了分楼层二维定位的方式；这种定位方式在上/下楼梯的楼层过渡区存在以下问题：由于携卡人员上下楼梯的过渡区域有高度变化，因此经二维定位解算后的位置误差变大，使得定位系统不能依据标签的运动轨迹来准确可靠的判定人员的是上楼还是下楼，从而无法选择正确楼层的基站进行定位，进一步造成分楼层定位系统混乱，导致人员定位轨迹不连续，严重时还会使得标签从定位系统中断开，需要重新发起连接，结果造成标签定位数据的缺失。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于针对上述现有技术的室内定位系统在上/下楼层的层间过渡区域中标签卡定位误差较大、分楼层二维定位混乱、无法获取携卡人员连续运动轨迹及定位数据易缺失等问题，提供一种层间过渡区域的室内定位装置和方法；本专利技术通过在楼层过渡区域的固定位置部署低频基站与低频发射天线，能够准确可靠的判定楼层过渡区域的携卡人员是上楼还是下楼，解决了分楼层二维定位混乱及定位数据易缺失问题，提高了定位系统的可靠性；此外，在楼层过渡区域利用标签所在当前楼层二维定位系统与上/下楼层二维定位系统联合协同解算标签卡的高度，用以修正二维定位的位置解算误差，提高了分楼层二维定位系统标签卡定位精度，实现了人员移动轨迹连续可追溯。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种层间过渡区域的室内定位装置，包括：低频定位基站、低频定位天线、UWB定位基站、标签卡与定位服务器；其特征在于，针对任一楼层i：楼层i、楼梯平台i+1/2与楼梯平台i
‑
1/2分别设置有UWB定位基站、且均位于下行区与上行区的交汇处；所述低频定位天线由四根单元天线构成、依次标记为1号、2号、3号与4号，单元天线均与低频定位基站通过双绞线连接、且均设置于楼层i区域；四根单元天线呈矩阵分布，1号与2号单元天线并排布置于楼梯上行区一侧的墙壁上、且1号单元天线靠近楼梯上行区，3号与4号天线并排布置于楼梯下行区一侧的墙壁上、且3号天线靠近楼梯下行区，四根单元天线的离地高度相同，低频定位基站布置于楼梯口的任意侧墙壁上；所述标签卡为人员随身携带，具有UWB与低频两种定位模式；标签卡与低频定位基站低频无线连接，标签卡与UWB定位基站超宽带无线连接；所述定位服务器与低频定位基站、UWB定位基站Wi
‑
Fi无线通信连接。
[0006]进一步的，所述单元天线的离地高度为0.5～1.5米，同侧墙壁上单元天线的间距为0.3～0.8米。
[0007]进一步的，所述室内定位装置在每一个定位采集周期中，定位服务器下发控制信
息至低频定位基站和UWB定位基站，低频定位基站与UWB定位基站分别发出低频唤醒信号与UWB唤醒信号，标签卡接收低频唤醒信息与UWB唤醒信号、并回传低频定位信息与UWB定位信息至低频定位基站和UWB定位基站，低频定位基站与UWB定位基站再分别上传低频定位信息与UWB定位信息至定位服务器，定位服务器获取低频定位信息与UWB定位信息后对标签卡的位置进行解算、进而提供携卡人员的连续三维位置信息。
[0008]基于上述层间过渡区域的室内定位装置的室内定位方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1.设标签卡当前楼层调度号为i，若标签卡被低频定位基站的低频唤醒信号唤醒，则判定标签卡位于楼层过渡区，执行步骤2进行区域判别；否则、判定便签卡位于楼层i，维持标签卡位于楼层i的UWB定位解算；
[0010]步骤2.区域判别；根据标签卡感应到1号至4号单元天线的RSSI值RSSI1、RSSI2、RSSI3、RSSI4对标签卡进行区域判别：
[0011]当RSSI1+RSSI2>RSSI3+RSSI4且RSSI1>RSSI2，则判定标签卡位于楼层i的楼梯上行区，执行步骤3进行位置解算；
[0012]当RSSI1+RSSI2<RSSI3+RSSI4且RSSI3>RSSI4，则判定标签卡位于楼层i的楼梯下行区，执行步骤4进行位置解算；
[0013]其他情况，则判定标签卡位于楼层i，维持标签卡位于楼层i的UWB定位解算；
[0014]步骤3.位置解算；
[0015]根据楼层i处UWB定位基站与楼梯平台i+1/2层处UWB定位基站的UWB定位信息，采用高度解算方法计算得到标签卡相对于楼层i的高度h
up1
；
[0016]根据楼层i+1处UWB定位基站与楼梯平台i+1/2层处UWB定位基站的UWB定位信息，采用高度解算方法计算得到标签卡相对于楼层i+1的高度h
down1
；
[0017]若h
up1
≤h
down1
，则保持标签卡当前楼层调度号i不变，保持标签卡位于楼层i的楼梯上行区，令h＝h
up1
、δ＝1；反之(h
up1
＞h
down1
)，则更新标签卡当前楼层调度号i为i+1，即更新标签卡位置为楼层i+1的楼梯下行区，另h＝h
down1
、δ＝
‑
1；h为标签卡相对于当前楼层的高度；
[0018]根据当前楼层的UWB定位基站的二维位置坐标(x1,y1)，计算得到标签卡当前平面二维位置坐标为(x1+m/2,tanα*h)，其中，m为楼梯面(上/下行区)的宽度，α为楼层过渡区域的上\下行楼梯的坡度；
[0019]进而计算标签卡相对于地面的高度为：
[0020]z＝δ*h+(i
‑
1)*h
floor
[0021]其中，h
floor
为楼层每层的平均高度；
[0022]最后得出楼层过渡区域的标签卡三维位置坐标为(x,y,z)；
[0023]步骤4.位置解算；
[0024]根据楼层i处UWB定位基站与楼梯平台i
‑
1/2层处UWB定位基站的UWB定位信息，采用高度解算方法法计算得到标签卡相对于楼层i的高度h
down2
；
[0025]根据楼层i
‑
1处UWB定位基站与楼梯平台i
‑
1/2层处UWB定位基站的UWB定位信息，采用高度解算方法计算得到标签卡相对于楼层i
‑
1的高度h
up2
；
[0026]若h
down2
≤h
up2
，则保持标签卡当前楼层调度号i不变，保持标签卡位于楼层i的楼梯下行区，令h＝h
down2
、δ＝
‑
1；反之(h
down2
＞h
up2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层间过渡区域的室内定位装置，包括：低频定位基站、低频定位天线、UWB定位基站、标签卡与定位服务器；其特征在于，针对任一楼层i：楼层i、楼梯平台i+1/2与楼梯平台i
‑
1/2分别设置有UWB定位基站、且均位于下行区与上行区的交汇处；所述低频定位天线由四根单元天线构成、依次标记为1号、2号、3号与4号，单元天线均与低频定位基站通过双绞线连接、且均设置于楼层i区域；四根单元天线呈矩阵分布，1号与2号单元天线并排布置于楼梯上行区一侧的墙壁上、且1号单元天线靠近楼梯上行区，3号与4号天线并排布置于楼梯下行区一侧的墙壁上、且3号天线靠近楼梯下行区，四根单元天线的离地高度相同，低频定位基站布置于楼梯口的任意侧墙壁上；所述标签卡为人员随身携带，具有UWB与低频两种定位模式；标签卡与低频定位基站低频无线连接，标签卡与UWB定位基站超宽带无线连接；所述定位服务器与低频定位基站、UWB定位基站Wi
‑
Fi无线通信连接。2.按权利要求1所述层间过渡区域的室内定位装置，其特征在于，所述单元天线的离地高度为0.5～1.5米，同侧墙壁上单元天线的间距为0.3～0.8米。3.按权利要求1所述层间过渡区域的室内定位装置，其特征在于，所述室内定位装置在每一个定位采集周期中，定位服务器下发控制信息至低频定位基站和UWB定位基站，低频定位基站与UWB定位基站分别发出低频唤醒信号与UWB唤醒信号，标签卡接收低频唤醒信息与UWB唤醒信号、并回传低频定位信息与UWB定位信息至低频定位基站和UWB定位基站，低频定位基站与UWB定位基站再分别上传低频定位信息与UWB定位信息至定位服务器，定位服务器获取低频定位信息与UWB定位信息后对标签卡的位置进行解算、进而提供携卡人员的连续三维位置信息。4.基于权利要求1所述层间过渡区域的室内定位装置的室内定位方法，包括以下步骤：步骤1.设标签卡当前楼层调度号为i，若标签卡被低频定位基站的低频唤醒信号唤醒，则判定标签卡位于楼层过渡区，执行步骤2进行区域判别；否则、判定便签卡位于楼层i，维持标签卡位于楼层i的UWB定位解算；步骤2.区域判别；根据标签卡感应到1号至4号单元天线的RSSI值RSSI1、RSSI2、RSSI3、RSSI4对标签卡进行区域判别：当RSSI1+RSSI2>RSSI3+RSSI4且RSSI1>RSSI2，则判定标签卡位于楼层i的楼梯上行区，执行步骤3进行位置解算；当RSSI1+RSSI2<RSSI3+RSSI4且RSSI3>RSSI4，则判定标签卡位于楼层i的楼梯下行区，执行步骤4进行位置解算；其他情况，则判定标签卡位于楼层i，维持标签卡位于楼层i的UWB定位解算；步骤3.位置解算；根据楼层i处UWB定位基站与楼梯平台i+1/2层处UWB定位基站的UWB定位信息，采用高度解算方法计算得到标签卡相对于楼层i的高度h
up1
；根据楼层i+1处UWB定位基站与楼梯平台i+1/2层处UWB定位基站的UWB定位信息，采用高度解算方法计算得到标签卡相对于楼层i+1的高度h
down1
；若h
up1
≤h
down1
，则保持标签卡当前楼层调度号i不变，保持标签卡位于楼层i的楼梯上行区，令h＝h
up1
、δ＝1；反之(h
up1
＞h
down1
)，则更新标签卡当前楼层调度号i为i+1，即更新标签卡位置为楼层i+1的楼梯下行区，另h＝h
down1
、δ＝
‑
1；h为标签卡相对于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祝明，陈仕林，何莹莹，曾鑫伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：