一种室内定位系统及方法与流程

本发明涉及定位技术领域，具体地涉及一种室内定位系统及方法。

背景技术：

智能家居行业的快速发展，给人们的生活带来越来越多的便利，室内定位作为智能家居系统一个组成部分也越来越重要。例如，可以根据人体的室内定位进行灯光或者空调的自动开启和关闭。

然而目前市场上已存在的室内定位技术方案存在的不足较多，例如，传统的靠摄像监测的安防装置中,通过摄像头来摄取图像来进行定位，容易影响用户的行为隐私；射频识别(radiofrequencyidentification，简称rfid)定位技术方案基于无线射频信号强度分析判断，此方案要求用户携带一个标签，即必须携带信号发射设备，给用户带来不必要的麻烦；超声波定位技术方案则需要铺设大量的底层硬件设施，投资成本高，维护困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种室内定位系统及方法，以简单方便地进行活动体在室内的定位。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种室内定位系统，所述系统包括：位于室内地面的地面铺装体，所述地面铺装体为弹性波传播介质；所述地面铺装体上的至少三个安装在不同位置的压电传感器，所述压电传感器的材质包括以下任一种：压电陶瓷、压电薄膜或者压电晶体；主机，与所述压电传感器通信连接，获取所述压电传感器采集到的活动体与所述地面铺装体的之间的触碰波动信息，并根据所述触碰波动信息进行室内定位，以及根据所述触碰波动信息的频率及幅度特征通过深度学习或机器学习方法确定活动体具体属性。

上述方案中，所述触碰波动信息包括触碰位置信息、触碰强度信息和触碰持续时间信息；所述触碰强度信息包括触碰力信息、触碰能量信息和触碰冲量信息；和/或，所述活动体具体属性包括所述活动体的类别，所述类别包括行人或/和移动物体，以及所述活动体为行人时，所述行人的类别。

上述方案中，所述地面铺装体为一个整体；或者，所述地面铺装体由分立的多个铺装单体组成，其中：所述铺装单体之间通过刚性体连接；或者，所述铺装单体之间通过柔性体连接；或者，所述铺装单体之间互不连接。

上述方案中，所述压电传感器安装在所述地面铺装体内部；或者，所述压电传感器安装在所述地面铺装体下表面；或者，所述压电传感器安装在连接所述地面铺装体的刚性体表面上。

上述方案中，所述压电传感器的数量为四个，且四个所述压电传感器位于所述室内地面的四角；或者，多个所述压电传感器分别在横向和纵向分布在所述室内地面上。

本发明提供一种室内定位方法，所述方法包括：获取安装在地面铺装体上的不同位置的至少三个压电传感器采集到的触碰波动信息，所述触碰波动信息表征活动体与所述地面铺装体之间的触碰过程；其中，所述地面铺装体设置于室内地面上，所述地面铺装体为弹性波传播介质；根据所述触碰波动信息以及预存数据，确定所述活动体位于室内的相对位置。

上述方案中，所述触碰波动信息包括触碰位置信息、触碰强度信息和触碰持续时间信息；所述触碰强度信息包括触碰力信息、触碰能量信息和触碰冲量信息。

上述方案中，所述根据所述触碰波动信息以及预存数据，确定所述活动体位于室内的相对位置，包括：根据所述触碰位置信息以及所述预存的户型数据确定所述相对位置。

上述方案中，所述确定所述活动体位于室内的相对位置之后，所述方法还包括：根据所述相对位置控制所述位置所在的房间的灯或空调设备开启或关闭。

上述方案中，所述根据所述触碰波动信息以及预存数据，确定所述活动体位于室内的相对位置，包括：在多个所述压电传感器分别在横向和纵向分布在所述室内地面上时，采集所述多个压电传感器的输出的触碰波动信息；根据所述多个压电传感器输出的触碰波动信息与预存的传感器阵列布局数据，确定所述压电传感器位置；根据所述压电传感器位置与预存的户型数据，确定所述相对位置。

本发明提供另一种室内定位方法，所述方法包括：获取安装在地面铺装体上的不同位置的至少三个压电传感器采集到的触碰波动信息，所述触碰波动信息表征活动体与所述地面铺装体之间的触碰过程；其中，所述地面铺装体设置于室内地面上，所述地面铺装体为弹性波传播介质；根据所述触碰波动信息以及预存数据判断所述活动体的行动状态和/或所述活动体的类型，。

上述方案中，所述根据所述触碰波动信息以及预存数据判断所述活动体的行动状态和/或所述活动体的类型之后，所述方法还包括：在所述活动体的运动状态为跌倒，且所述活动体的类型为老年人时，生成跌倒警报。

本发明提供的室内定位系统及方法，根据压电传感器采集的触碰波动信息进行室内定位，仅需要室内安装数量较少的压电传感器配合主机，相比现有技术，成本较低，实用性强。

附图说明

图1是本发明实施例中一种室内定位系统结构示意图；

图2是本发明实施例中另一种室内定位系统结构示意图；

图3是本发明实施例一中的室内定位方法的方法流程图；

图4是本发明实施例二中的室内定位系统的结构示意图；

图5是本发明实施例三中的室内定位方法的方法流程图；

图6是本发明实施例三中的室内定位系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种室内定位系统，如图1所示，室内空间由墙壁140围成，该室内定位系统包括：

位于室内地面的地面铺装体110，地面铺装体110为弹性波传播介质。地面铺装体110上安装有四个安装在不同位置的压电传感器，即压电传感器121、压电传感器122、压电传感器123、压电传感器124。压电传感器的材质可以为压电陶瓷、压电薄膜或者压电晶体。主机130，与压电传感器通信连接，获取压电传感器采集到的活动体与地面铺装体的之间的触碰波动信息，并根据触碰波动信息进行室内定位，以及根据触碰波动信息的频率及幅度特征通过深度学习或机器学习方法确定活动体具体属性。

人体150在室内走动时，会与地面铺装体发生触碰。压电传感器可以感知这些触碰。在本发明实施例中，对触碰波动信息进行处理时需要用到至少三个压电传感器的输出数据，因此，在本发明实施例中，地面铺装体110上安装的压电传感器的数量至少为两个。

本发明实施例提供的方案解除了定位技术方案本身对用户的限制，可变化性和实用性强，可以提升用户体验。

此外，该方案实现了对室内运动异常行为的判断和预警，配合相应的监控设备后可以实现对室内运动物体位置的实时监控和跟踪。同时，相比于传统的靠摄像监测的安防装置,本发明提供的技术方案中的定位方法较为隐蔽和可靠,保障了用户的行为隐私安全。

本发明实施例提供的技术方案协同智能家居终端及其附属设备，可以提升用户体验。在这里，智能家居终端及附属设备包括但不限于安防报警设备、照明设备以及各种电器设备。

在本发明实施例中，室内的地面铺装体可以是一个整体，也可以由分立的多个铺装单体组成，其中铺装单体连接时，铺装单体之间可以通过刚性体连接，也可以通过柔性体连接。此外，还可以铺装单体之间互不连接地对齐排布在室内地面上。

压电传感器可以安装在地面铺装体内部，也可以安装在地面铺装体下表面，或者安装在连接地面铺装体的刚性体表面上，例如地面铺装体为地板时，压电传感器可以安装在地板骨架上。

地面铺装体由分立的多个铺装单体组成时，可以为每个分立铺装单体单独安装至少一个压电传感器，也可以多个地面铺装体共用多个压电传感器。

如图1所示，室内的地面铺装体为一个整体，压电传感器的数量为四个，且四个压电传感器位于室内地面的四角；如图2所示，室内空间由墙壁240围成，室内的地面铺装体由多个铺装单体210组成，该铺装单体210对齐排布在室内地面上，每个铺装单体单独安装一个压电传感器220，因此，多个压电传感器分别在横向和纵向分布在室内地面上。

主机130采集多个压电传感器的输出信号，对这些输出信号进行处理后即可得到活动体与地面铺装体的触碰波动信息。

其中，触碰波动信息包括触碰位置信息、触碰强度信息和触碰持续时间信息。

地面铺装体上发生的触碰事件可以是人体在运动过程中与地面铺装体的触碰，或者是动物运动产生的触碰，或者是其它器具等发生的运动产生的触碰，触碰可以是间断或者连续的。触碰位置可以是单个点或区域位置，也可以是多个点或区域位置，且该位置可以是运动形成的连续运动轨迹；在本发明实施中，测量触碰位置的精度可以小于地面铺装体尺寸的一半。

触碰强度信息包括触碰力信息、触碰能量信息和触碰冲量信息。其中，触碰强度可以是瞬时状态或者持续特定时间的累加强度。

采用本发明实施例提供的室内定位系统时，根据压电传感器采集到的波形信号可以获取触碰波动信息，以进行触碰点定位，确定用户运动时的具体位置；通过触碰波动信息可以划分压电传感器触碰能量值的量级；基于预存的利用机器学习算法自动学习出来的不同用户走路的特点，如行走的步长、轻重、快慢等，可以将不同的用户区分出来；同时也可以利用这些数据将用户的非正常行走行为识别出来，如跌倒行为以及陌生用户的入侵行为。

在本发明实施例中，活动体具体属性包括活动体的类别，活动体的类别可以是行人或移动物体，也可以是人和移动物体的组合。活动体具体属性还包括当活动体为行人时，该行人的类别，即该行人为授权进入室内的用户还是无权进入室内的陌生用户。可以通过预先存储用户的行走的步长、轻重、快慢等参数，以用于辨别行人的类型。此外，活动体具体属性还可以具体到行人为哪个人。

本发明实施例提供的室内定位系统及方法，根据压电传感器采集的触碰波动信息进行室内定位，仅需要室内安装数量较少的压电传感器配合主机，相比较现有技术，成本较低，实用性强。

在以下实施例中，将详述室内定位系统进行室内定位的方法：

实施例一

如图1所示的室内空间中，地面由整个的地面铺装体铺装而成，四个压电传感器分别设置在长方形地面的四个角。压电传感器可以感应室内地运动物体的多个触碰或至少一次触碰行为的触碰点，以及，感应室内地面运动物体的多个触碰或至少一次触碰行为的触碰能量值。

如图3所示，本发明实施例采用以下步骤进行室内定位：

步骤310，获取安装在地面铺装体上的不同位置的至少三个压电传感器采集到的触碰波动信息，触碰波动信息表征活动体与地面铺装体之间的触碰过程。其中，地面铺装体设置于室内地面上，地面铺装体为弹性波传播介质，压电传感器的材质包括以下任一种：压电陶瓷、压电薄膜或者压电晶体。

步骤320，根据触碰波动信息以及预存数据，确定活动体位于室内的相对位置。

在步骤310中，首先采集压电传感器输出的波形信号，并对该波形信号进行处理，得到触碰波动信息。

在步骤320中，根据所述触碰位置信息以及预存的户型数据确定相对位置。具体地，首先根据主机中预存的家庭户型信息，拟合出与该家庭户型信息相对应的坐标图。

然后，对触碰波动信息进行处理，得出多次触碰的触碰位置坐标。

根据触碰位置坐标与拟合出的坐标图对比，即可以得到触碰点在室内的相对位置。

具体地，如图1所示，人体在室内走动，脚步与地面触碰时会产生一种波，此波形为弹性波；弹性波被压电传感器模块的多个传感器检测到，反馈成一种电压信号波α；采集多个传感器反馈的电压信号波α，并经过滤波、放大处理，便可以得到有效的电压信号波β；

主机根据内置算法，可以计算出人体与地面的触碰位置的坐标值(x1，y1)。之后，主机将该坐标值(x1，y1)输入上述坐标图，即可以确定用户此时在室内的具体位置。

实施例二

在本发明实施例中，根据实施例一种得到的相对位置控制该位置所在的房间的灯或空调设备开启或关闭。

如图4所示，两个房间的压电传感器420与同一主机连接，主机430与灯460连接。在根据实施例一中的技术方案确定人体在室内的具体位置后，判断人体所在的房间。

在判断人体位于房间一时，控制房间一的灯点亮，房间二的灯熄灭。

在判断人体位置位于房间二时，控制房间二的灯点亮，房间一的灯熄灭。

同理，将本发明实施例中的灯替换为空调设备时，可以采用本发明实施例提供的室内定位方法控制空调设备的开关，具体地：

在判断人体位于房间一时，控制房间一的空调设备开启，房间二的空调设备关闭。

在判断人体位于房间二时，控制房间二的空调设备开启，房间一的空调设备关闭。

在本发明实施例中，主机可以通过有线或无线网络连接智能控制装置，由智能控制装置控制灯或空调设备，或者，主机可以直接和灯或者空调设备连接。

实施例三

如图5所示，本发明实施例提供的室内定位方法包括：

步骤510，获取安装在地面铺装体上的不同位置的至少三个压电传感器采集到的触碰波动信息，所述触碰波动信息表征活动体与所述地面铺装体之间的触碰过程。

其中，所述地面铺装体设置于室内地面上，所述地面铺装体为弹性波传播介质，所述压电传感器的材质包括以下任一种：压电陶瓷、压电薄膜或者压电晶体。

步骤520，根据所述触碰波动信息以及预存数据判断所述活动体的行动状态和/或所述活动体的类型。其中，所述活动体的类型包括老年人、未成年人和成年人，所述行动状态包括走动、跑动或者跌倒。

这里的预存信息包括家庭不同成员的成员信息，其中，家庭成员包括老年人，未成年人和成年人。预存信息还包括用户家庭不同成员的运动状态信息，其中，运动状态包括走动、跑动和跌倒。具体的运动状态信息包括每一个家庭成员的每一种运动状态的碰撞力、碰撞能量和碰撞冲量的阈值范围。

在步骤520中，主机根据预存数据和触碰波动信息判断室内活动的是否家庭成员以及家庭成员类型，该活动体处于什么运动状态。

例如，可以在获取触碰波动信息后，判断运动体是否为老年人；如果不是，则继续监测；如果是，判断运动成员的运动状态是否为跌倒；如果不是，则继续监测；如果是，则生成跌倒警报。

主机生成该跌倒警报后，通过有线网络或者无线网络或者通过通信线路发送到智能家居终端，由智能家居终端判断是否需要通过报警系统做出对应的处理措施。如图6所示，主机也可以直接通过警报器170进行报警。

实施例四

如图2所示的房间内的每一块铺装单体上都集成一个压电传感器，这些压电传感器通过集成线连接至主机。压电传感器如图2所示排列成横纵两个方向的阵列，横向分为s1、s2、s3、s4、s5，纵向分为l1、l2、l3、l4、l5。这些压电传感器分别在横向和纵向排列。

压电传感器的输出信号通过集成线传输给主机后，主机首先采集多个压电传感器的输出的触碰波动信息，并根据多个压电传感器输出的触碰波动信息与预存的传感器阵列布局数据，确定压电传感器位置，如图2所示，压电传感器的位置是横向s4，纵向l3。之后，再根据压电传感器位置与预存的户型数据，确定相对位置。

实施例五

采用机器学习方法，针对压电传感器采集到的触碰波动信号进行训练，不同的家庭成员或者其它移动物体在地面铺装体上运动时，可以获得特定的信号特征，将这些信号存储于所述主机。当有活动体在所述地面上发生运动时，将压电传感器采集到的信号进行特征提取并与主机存储的特征进行比对，以识别是哪一个行人或移动物体的身份信息，进而对周围电器或者设备进行控制操作。

本发明提供的室内定位方法，根据压电传感器采集的触碰波动信息进行室内定位，仅需要室内安装数量较少的压电传感器配合主机，相比现有技术，成本较低，实用性强。

本发明实施例提供的以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。