一種室內樓層定位系統及方法

一種室內樓層定位系統及方法
【專利摘要】本發明提供了一種室內樓層定位系統及方法，每隔第一定位時間，定位標簽向外發送一次定位信號；各樓層觸發器將從接收到的定位信號中獲取的RSSI值、樓層號、觸發結果作為一匯總信息發送至服務器，同時，各樓層觸發器每隔一預設的第二定位時間向外發送第一觸發信號，第一觸發信號包含所述樓層觸發器的ID號；定位標簽根據接收到的第一觸發信號向外發送第二觸發信號，第二觸發信號包含所述ID號；各樓層觸發器選擇性接收第二觸發信號，將第二觸發信號的RSSI值、樓層號、觸發結果作為一匯總信息發送至服務器，觸發結果為是；服務器根據匯總信息進行統計并判斷系統狀態，確定當前樓層號。
【專利說明】一種室內樓層定位系統及方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于無線通信【技術領域】，具體地，涉及一種室內樓層定位系統及方法。

【背景技術】
[0002] 近年來，室內定位是目前無線通信【技術領域】的熱點問題之一。在一些如大型文化 體育場館、大型超市、購物中心等高層建筑中實現定位，不僅需要解決二維平面內的定位， 樓層的判別也是亟待解決的問題。這種樓層定位在如火場跟蹤定位等領域中有著急切的需 求。
[0003] 目前，現有技術中較常見的一種室內定位系統是在每個樓層設置樓層切換裝置， 當定位目標發射一定位請求，所在樓層的樓層切換裝置接收該定位請求后，將自身內設的 樓層號反饋給定位目標。但是該樓層切換裝置在樓層切換處理上存在以下的一些問題：（1) 除了安裝常規定的硬件外，需要在樓梯間等位置放置專門的用于樓層切換的設備，大量的 這種樓層切換設備使得投入成本極高。（2)設定好的算法在使用中一旦出現樓層判斷失誤 后無法修正，缺少可以進行檢查和糾正的設置。（3)由于射頻信號的穿透性，在上下臨近樓 層也可收到信號，樓層定位時易受到上下相鄰樓層設備信號的干擾，導致樓層判斷出錯可 能性大大增加。


【發明內容】

[0004] 針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種較低成本的、自動修正定位的、 最大程度避免樓層干擾的室內樓層定位方法。
[0005] 根據本發明提供的一種室內樓層定位系統，其特征在于，包括服務器，定位標簽和 若干個樓層觸發器；
[0006] 所述定位標簽用于：
[0007] 每隔一預設的第一定位時間向外發送一次定位信號，所述定位信號包含定位標簽 ID號，
[0008] 根據自樓層觸發器接收到的第一觸發信號向外發送第二觸發信號，所述第二觸發 信號包含所述觸發器的ID號和所述定位標簽ID號；
[0009] 所述樓層觸發器用于：
[0010] 從接收到的所述定位信號中獲取定位信號的RSSI值，將所述定位信號的RSSI值、 樓層觸發器自身樓層號、第一觸發結果和所述定位標簽ID號作為一匯總信息發送至服務 器；
[0011] 每隔一預設的第二定位時間向外發送第一觸發信號，所述第一觸發信號包含所述 樓層觸發器的ID號，
[0012] 選擇性接收定位標簽發送的第二觸發信號，將第二觸發信號的RSSI值、樓層觸發 器自身樓層號、第二觸發結果和所述定位標簽ID號作為一匯總信息發送至服務器；
[0013] 所述服務器用于：
[0014] 對所述匯總信息進行統計分析并更新當前樓層號。
[0015] 進一步地，所述服務器用于：
[0016] 當所有所述匯總信息包含的樓層號都與服務器內所保存的當前樓層號相同，進入 正常狀態；
[0017] 當至少一個匯總信息包含的樓層號與服務器內所保存的當前樓層號不同，進入預 切狀態，僅在預切狀態中，服務器用于對所述匯總信息進行統計分析并更新當前樓層號。
[0018] 進一步地，所述服務器用于對一個預設的統計周期中接收的若干所述匯總信息進 行以下統計分析，從而更新當前樓層號：
[0019] 由其中RSSI值最小的匯總信息組成樓層號第一集合，根據所述樓層號第一集合 包含的各樓層號所占百分比乘以第一權重，獲得各樓層號的第一概率；
[0020] 由其中包含第二觸發結果為"觸發"的匯總信息組成樓層號第二集合，根據所述樓 層號第二集合包含的各樓層號所占百分比乘以第二權重，獲得各樓層號的第二概率；
[0021] 由其中所有匯總信息組成樓層號第三集合，根據所述樓層號第三集合包含的各樓 層號所占百分比乘以第三權重，獲得各樓層號的第三概率；
[0022] 將所述各樓層的第一概率，第二概率，第三概率相加，獲得各樓層對應的預切概 率，若存在最大的所述預切概率大于預設的閾值，則定位標簽將所述最大預切概率對應的 樓層號保存為當前樓層號。
[0023] 進一步地，所述服務器在正常狀態時接收到第一個不同樓層的第二觸發結果的匯 總信息時，進入預切狀態，同時，所述統計周期開始起算。
[0024] 進一步地，所述樓層觸發器選擇性接收定位標簽發送的第二觸發信號時，僅接收 包含的所述樓層觸發器的ID號與自身ID號一致的所述第二觸發信號。
[0025] 本發明還提供一種室內樓層定位方法，其特征在于，每隔一預設的第一定位時間 重復一主動定位流程，每隔一預設的第二定位時間重復一觸發定位流程；
[0026] 所述主動定位流程包括：定位標簽向外發送一次定位信號，所述定位信號包含定 位標簽ID號，
[0027] 各樓層觸發器根據接收到的所述定位信號計算定位信號的RSSI值，設定一觸發 結果為"未觸發"的第一觸發結果，將樓層觸發器內置的樓層號、所述第一觸發結果、所述 RSSI值和所述定位標簽ID號作為一匯總信息發送至服務器；
[0028] 所述觸發定位流程包括：
[0029] 各樓層觸發器向外發送一第一觸發信號，所述第一觸發信號包含所述樓層觸發器 的ID號，
[0030] 定位標簽根據接收到的第一觸發信號向外發送第二觸發信號，所述第二觸發信號 包含所述觸發器的ID號和所述定位標簽ID號，
[0031] 各樓層觸發器選擇性接收所述第二觸發信號，計算所述第二觸發信號的RSSI值， 設定一觸發結果為"觸發"的第二觸發結果，將所述ID號對應的樓層號、所述第二觸發結 果、所述RSSI值和所述定位標簽ID號作為一匯總信息發送至服務器；
[0032] 經過一個預設的統計周期后，所述服務器根據在該統計周期內接收到的匯總信息 確定當前樓層號。
[0033] 進一步地，
[0034] 當所有所述匯總信息包含的樓層號都與服務器所確定的當前樓層號相同，服務器 進入正常狀態；
[0035] 當至少一個匯總信息包含的樓層號與服務器內所確定的當前樓層號不同，服務器 進入預切狀態；
[0036] 所述服務器在正常狀態時接收到第一個不同樓層的第二觸發結果的匯總信息時， 切換為預切狀態，同時，所述統計周期開始起算。
[0037] 進一步地，所述服務器確定當前樓層號的過程進一步包括：
[0038] 由其中RSSI值最小的匯總信息組成樓層號第一集合，根據所述樓層號第一集合 包含的各樓層號所占百分比乘以第一權重，獲得各樓層號的第一概率；
[0039] 由其中包含第二觸發結果為"觸發"的匯總信息組成樓層號第二集合，根據所述樓 層號第二集合包含的各樓層號所占百分比乘以第二權重，獲得各樓層號的第二概率；
[0040] 由其中所有匯總信息組成樓層號第三集合，根據所述樓層號第三集合包含的各樓 層號所占百分比乘以第三權重，獲得各樓層號的第三概率；
[0041] 最后，將所述各樓層的第一概率，第二概率，第三概率相加，獲得各樓層對應的預 切概率，若存在最大的所述預切概率大于預設的閾值，則服務器將所述最大預切概率對應 的樓層號確定為當前樓層號。
[0042] 進一步地，各樓層觸發器選擇性接收所述第二觸發信號的過程中，僅接收包含的 所述樓層觸發器的ID號與自身ID號一致的所述第二觸發信號。
[0043] 與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
[0044] 1、本發明適用范圍不受樓層高度的限制，具有普適意義。
[0045] 2、本發明對樓層的判斷結果是一個信號統計結果，克服了實際數據和理論計算數 據之間存在差異導致判斷結果出錯的困難，本發明的判斷結果更具有客觀和準確性。
[0046] 3、本發明不涉及復雜的計算，具有低成本的優勢，以便實現大范圍的應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0047] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、 目的和優點將會變得更明顯：
[0048] 圖1為一種室內樓層定位系統；
[0049] 圖2為一種室內樓層定位方法；
[0050] 圖3為一種室內樓層定位統計方法。

【具體實施方式】
[0051] 下面結合附圖以具體實施例的方式對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于 本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領 域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些 都屬于本發明的保護范圍。
[0052] 如圖1所示為本實施例提供的一種室內樓層定位系統，包括服務器，定位標簽和 若干個樓層觸發器；
[0053] 所述定位標簽用于：
[0054] 每隔一預設的第一定位時間向外發送一次定位信號，所述定位信號包含定位標簽 ID號，
[0055] 根據自樓層觸發器接收到的第一觸發信號向外發送第二觸發信號，所述第二觸發 信號包含所述觸發器的ID號和所述定位標簽ID號；
[0056] 所述樓層觸發器用于：
[0057] 從接收到的所述定位信號中獲取定位信號的RSSI值，將所述定位信號的RSSI值、 樓層觸發器自身樓層號、第一觸發結果和所述定位標簽ID號作為一匯總信息發送至服務 器；
[0058] 每隔一預設的第二定位時間向外發送第一觸發信號，所述第一觸發信號包含所述 樓層觸發器的ID號，
[0059] 選擇性接收定位標簽發送的第二觸發信號，將第二觸發信號的RSSI值、樓層觸發 器自身樓層號、第二觸發結果和所述定位標簽ID號作為一匯總信息發送至服務器；
[0060] 所述服務器用于：
[0061] 對所述匯總信息進行統計分析并更新當前樓層號。
[0062] 所述RSSI值指接收的信號強度指示，用來表示2個無線設備之間的信號強弱度， RSSI值越小表示信號越好。
[0063] 本實施例預設的第一定位時間和第二定位時間都預設為1秒，即定位標簽每隔1 秒發送一次定位信號，樓層觸發器也每隔1秒發送一次第一觸發信號。
[0064] 進一步地，所述服務器用于：
[0065] 當所有所述匯總信息包含的樓層號都與服務器內所保存的當前樓層號相同，進入 正常狀態；
[0066] 當至少一個匯總信息包含的樓層號與服務器內所保存的當前樓層號不同，進入預 切狀態，僅在預切狀態中，服務器用于對所述匯總信息進行統計分析并更新當前樓層號。 [0067] 進一步地，所述服務器用于對一個預設的統計周期中接收的若干所述匯總信息進 行以下統計分析，從而更新當前樓層號：
[0068] 由其中RSSI值最小的匯總信息組成樓層號第一集合，根據所述樓層號第一集合 包含的各樓層號所占百分比乘以第一權重，獲得各樓層號的第一概率；
[0069] 由其中包含第二觸發結果為"觸發"的匯總信息組成樓層號第二集合，根據所述樓 層號第二集合包含的各樓層號所占百分比乘以第二權重，獲得各樓層號的第二概率；
[0070] 由其中所有匯總信息組成樓層號第三集合，根據所述樓層號第三集合包含的各樓 層號所占百分比乘以第三權重，獲得各樓層號的第三概率；
[0071] 將所述各樓層的第一概率，第二概率，第三概率相加，獲得各樓層對應的預切概 率，若存在最大的所述預切概率大于預設的閾值，則定位標簽將所述最大預切概率對應的 樓層號保存為當前樓層號。
[0072] 本實施例預設的統計周期為5秒，S卩服務器每5秒統計一次接收自各樓層觸發器 的所有根據定位信號和第二觸發信號獲得的匯總信息，再根據這些匯總信息統計分析確認 當前樓層號。
[0073] 當開始計算所述統計周期，即表示標簽接收到了不同的樓層觸發器發送的第一觸 發信號，說明標簽的位置有可能發生了改變。如果一直只接收到與服務器當前確定的樓層 號相同的第一觸發信號，那么說明定位標簽的位置一直在同一樓層號對應的樓層觸發器的 信號接收范圍內，由此可以判定定位標簽一直位于同一樓層，不存在樓層改變，無需樓層切 換的操作。
[0074] 進一步地，所述服務器在正常狀態時接收到第一個不同樓層的第二觸發結果的匯 總信息時，進入預切狀態，同時，所述統計周期開始起算。
[0075] 進一步地，所述樓層觸發器選擇性接收定位標簽發送的第二觸發信號時，僅接收 包含的所述樓層觸發器的ID號與自身ID號一致的所述第二觸發信號。
[0076] 每個樓層觸發器都設置有唯一的ID號，且每個樓層觸發器都設置有所在樓層的 樓層號，本實施例中在每個樓梯間或電梯口僅設置一個樓層觸發器，因此所述所述樓層觸 發器的ID號與樓層號一一對應。本實施例所述的各樓層觸發器根據所述所述樓層觸發器 的ID號選擇性接收所述第二觸發信號，即表示觸發器接收第二觸發信號時，僅接收響應自 身發出去的第一觸發信號而反饋回來的第二觸發信號，因此有檢測所述樓層觸發器的ID 號是否一致的選擇性接收步驟。
[0077] 如圖2所示，本發明還提供一種室內樓層定位方法，包括主動定位流程和觸發定 位流程；
[0078] 所述主動定位流程包括：定位標簽向外發送一次定位信號，所述定位信號包含定 位標簽ID號；各樓層觸發器根據接收到的所述定位信號計算定位信號的RSSI值，設定一觸 發結果為"未觸發"的第一觸發結果，將樓層觸發器內置的樓層號、所述第一觸發結果、所述 RSSI值和所述定位標簽ID號作為一匯總信息發送至服務器；
[0079] 所述觸發定位流程包括：
[0080] 各樓層觸發器向外發送一第一觸發信號，所述第一觸發信號包含所述樓層觸發器 的ID號，
[0081] 定位標簽根據接收到的第一觸發信號向外發送第二觸發信號，所述第二觸發信號 包含所述觸發器的ID號和所述定位標簽ID號，
[0082] 各樓層觸發器選擇性接收所述第二觸發信號，計算所述第二觸發信號的RSSI值， 設定一觸發結果為"觸發"的第二觸發結果，將所述ID號對應的樓層號、所述第二觸發結 果、所述RSSI值和所述定位標簽ID號作為一匯總信息發送至服務器；
[0083] 每隔一預設的第一定位時間重復所述主動定位流程，每隔一預設的第二定位時間 重復所述觸發定位流程，經過一個預設的統計周期后，所述服務器根據在該統計周期內接 收到的匯總信息確定當前樓層號。
[0084] 所述匯總信息中的觸發結果分為"觸發"和"未觸發"，表示該匯總信息也分為兩 類：
[0085] 第一類匯總信息來自定位標簽主動發送的定位信號，觸發結果為"未觸發";第二 類匯總信息來自定位標簽響應樓層觸發器發送的第一觸發信號而反饋的第二觸發信號，觸 發結果為"觸發"。
[0086] 進一步地，
[0087] 當所有所述匯總信息包含的樓層號都與服務器所確定的當前樓層號相同，服務器 進入正常狀態；
[0088] 當至少一個匯總信息包含的樓層號與服務器內所確定的當前樓層號不同，服務器 進入預切狀態；
[0089] 所述服務器在正常狀態時接收到第一個不同樓層的第二觸發結果的匯總信息時， 切換為預切狀態，同時，所述統計周期開始起算。
[0090] 進一步地，如圖3所示，所述服務器確定當前樓層號的過程進一步包括：
[0091] 由其中RSSI值最小的匯總信息組成樓層號第一集合，根據所述樓層號第一集合 包含的各樓層號所占百分比乘以第一權重，獲得各樓層號的第一概率；
[0092] 由其中包含第二觸發結果為"觸發"的匯總信息組成樓層號第二集合，根據所述樓 層號第二集合包含的各樓層號所占百分比乘以第二權重，獲得各樓層號的第二概率；
[0093]由其中所有匯總信息組成樓層號第三集合，根據所述樓層號第三集合包含的各樓 層號所占百分比乘以第三權重，獲得各樓層號的第三概率；
[0094] 最后，將所述各樓層的第一概率，第二概率，第三概率相加，獲得各樓層對應的預 切概率，若存在最大的所述預切概率大于預設的閾值，則服務器將所述最大預切概率對應 的樓層號確定為當前樓層號。
[0095] 進一步地，各樓層觸發器選擇性接收所述第二觸發信號的過程中，僅接收包含的 樓層觸發器的ID號與自身ID號一致的所述第二觸發信號。
[0096] 本實施例中第一權重為40%,第二權重為40%,第三權重為20%。各個權重確定 了各個因素對最終樓層號判斷的影響大小，本發明不限于這一種設置。
[0097] 如圖1所示，本實施例中觸發器安裝在需要定位服務的樓梯間或電梯口頂部，定 位標簽由人員佩戴。當人員從4樓移動到5樓并且接收到了 5樓的樓層觸發器發送的第一 觸發信號后，反饋出一個包含5樓樓層觸發器ID號的第二觸發信號，5樓樓層觸發器接收到 該第二觸發信號后獲得一匯總信息并發給服務器（圖1中未示出），服務器檢測到該匯總信 息中包含的樓層號為5樓，與當前確定的樓層號（4樓）不一致，服務器進入預切狀態，開始 計算統計周期，一個統計周期后以在該統計周期中接收到的匯總信息進行樓層判斷。如下 為統計分析過程的舉例。
[0098] 本實施例所述服務器在5秒內共收到10條觸發信號報文，通過報文解析得到如表 1 ：

【權利要求】
1. 一種室內樓層定位系統，其特征在于，包括服務器，定位標簽和若干個樓層觸發器； 所述定位標簽用于：每隔一預設的第一定位時間向外發送一次定位信號，所述定位信號包含定位標簽ID 號，根據自樓層觸發器接收到的第一觸發信號向外發送第二觸發信號，所述第二觸發信號 包含所述觸發器的ID號和所述定位標簽ID號；所述樓層觸發器用于：從接收到的所述定位信號中獲取定位信號的RSSI值，將所述定位信號的RSSI值、樓層 觸發器自身樓層號、第一觸發結果和所述定位標簽ID號作為一匯總信息發送至服務器；每隔一預設的第二定位時間向外發送第一觸發信號，所述第一觸發信號包含所述樓層 觸發器的ID號，選擇性接收定位標簽發送的第二觸發信號，將第二觸發信號的RSSI值、樓層觸發器自 身樓層號、第二觸發結果和所述定位標簽ID號作為一匯總信息發送至服務器；所述服務器用于：對所述匯總信息進行統計分析并更新當前樓層號。
2. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述服務器用于： 當所有所述匯總信息包含的樓層號都與服務器內所保存的當前樓層號相同，進入正常 狀態；當至少一個匯總信息包含的樓層號與服務器內所保存的當前樓層號不同，進入預切狀 態，僅在預切狀態中，服務器用于對所述匯總信息進行統計分析并更新當前樓層號。
3. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述服務器用于對一個預設的統計周期 中接收的若干所述匯總信息進行以下統計分析，從而更新當前樓層號： 由其中RSSI值最小的匯總信息組成樓層號第一集合，根據所述樓層號第一集合包含 的各樓層號所占百分比乘以第一權重，獲得各樓層號的第一概率；由其中包含第二觸發結果為"觸發"的匯總信息組成樓層號第二集合，根據所述樓層號 第二集合包含的各樓層號所占百分比乘以第二權重，獲得各樓層號的第二概率；由其中所有匯總信息組成樓層號第三集合，根據所述樓層號第三集合包含的各樓層號 所占百分比乘以第三權重，獲得各樓層號的第三概率；將所述各樓層的第一概率，第二概率，第三概率相加，獲得各樓層對應的預切概率，若 存在最大的所述預切概率大于預設的閾值，則定位標簽將所述最大預切概率對應的樓層號 保存為當前樓層號。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述服務器在正常狀態時接收到第一個 不同樓層的第二觸發結果的匯總信息時，進入預切狀態，同時，所述統計周期開始起算。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述樓層觸發器選擇性接收定位標簽發 送的第二觸發信號時，僅接收包含的所述樓層觸發器的ID號與自身ID號一致的所述第二 觸發信號。
6. -種室內樓層定位方法，其特征在于，每隔一預設的第一定位時間重復一主動定位 流程，每隔一預設的第二定位時間重復一觸發定位流程； 所述主動定位流程包括：定位標簽向外發送一次定位信號，所述定位信號包含定位標簽ID號，各樓層觸發器根據接收到的所述定位信號計算定位信號的RSSI值，設定一觸發結果 為"未觸發"的第一觸發結果，將樓層觸發器內置的樓層號、所述第一觸發結果、所述RSSI 值和所述定位標簽ID號作為一匯總信息發送至服務器；所述觸發定位流程包括：各樓層觸發器向外發送一第一觸發信號，所述第一觸發信號包含所述樓層觸發器的ID 號，定位標簽根據接收到的第一觸發信號向外發送第二觸發信號，所述第二觸發信號包含 所述觸發器的ID號和所述定位標簽ID號，各樓層觸發器選擇性接收所述第二觸發信號，計算所述第二觸發信號的RSSI值，設定 一觸發結果為"觸發"的第二觸發結果，將所述ID號對應的樓層號、所述第二觸發結果、所 述RSSI值和所述定位標簽ID號作為一匯總信息發送至服務器；經過一個預設的統計周期后，所述服務器根據在該統計周期內接收到的匯總信息確定 當前樓層號。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于， 當所有所述匯總信息包含的樓層號都與服務器所確定的當前樓層號相同，服務器進入 正常狀態；當至少一個匯總信息包含的樓層號與服務器內所確定的當前樓層號不同，服務器進入 預切狀態；所述服務器在正常狀態時接收到第一個不同樓層的第二觸發結果的匯總信息時，切換 為預切狀態，同時，所述統計周期開始起算。
8. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述服務器確定當前樓層號的過程進一 步包括： 由其中RSSI值最小的匯總信息組成樓層號第一集合，根據所述樓層號第一集合包含 的各樓層號所占百分比乘以第一權重，獲得各樓層號的第一概率；由其中包含第二觸發結果為"觸發"的匯總信息組成樓層號第二集合，根據所述樓層號 第二集合包含的各樓層號所占百分比乘以第二權重，獲得各樓層號的第二概率；由其中所有匯總信息組成樓層號第三集合，根據所述樓層號第三集合包含的各樓層號 所占百分比乘以第三權重，獲得各樓層號的第三概率；最后，將所述各樓層的第一概率，第二概率，第三概率相加，獲得各樓層對應的預切概 率，若存在最大的所述預切概率大于預設的閾值，則服務器將所述最大預切概率對應的樓 層號確定為當前樓層號。
9. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，各樓層觸發器選擇性接收所述第二觸發 信號的過程中，僅接收包含的所述樓層觸發器的ID號與自身ID號一致的所述第二觸發信 號。
【文檔編號】G01S1/02GK104459605SQ201410699215
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月27日
【發明者】李志 , 邵華鋼 申請人:上海京頤科技股份有限公司