室内定位离线训练系统的制作方法
【专利摘要】室内定位离线训练系统，属于室内定位【技术领域】。本发明是为了解决传统的离线数据库建立过程中人为操作工作量大，进而导致测量精度低的问题。本发明所述的室内定位离线训练系统，移动终端能够采集WiFi/ZigBee/RFID组合无线网络发射的无线信号，和红外线发射器组发射的红外线信号；WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块的信号输出端连接CPU的原始无线信息输入端；红外线接收器组的信号输出端连接CPU的红外信息信号输入端，红外线接收器组中所有红外线接收器的信号输出端。本发明适用于室内定位【技术领域】中的离线数据库建立。
【专利说明】室内定位离线训练系统
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于室内定位【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，随着室内定位技术的不断成熟，人们对室内定位的要求不断提高。利用无线强度指纹信息进行定位的方式得到越来越多人的关注，影响该方式精度的一项很大因素是其初始指纹数据库的建立。在离线数据库建立过程中人们通常采用对预先布置的信号源建模计算室内无线信号强度分布特点建立数据库，也有人用终端逐一定点进行数据采集，但是这两种方法的精度都不够高，前者由于没有实际测试存在较大误差，后者虽然进行了实际测试，但是测量工作量巨大，而且很难获得精确的测量精度。
【发明内容】
[0003]本发明是为了解决传统的离线数据库建立过程中人为操作工作量大，进而导致测量精度低的问题，现提供室内定位离线训练系统。
[0004]室内定位离线训练系统，它包括:WiFi/ZigBee/RFID组合无线网络、移动终端、红外线发射器组；
[0005]移动终端能够采集WiFi/ZigBee/RFID组合无线网络发射的无线信号，和红外线发射器组发射的红外线信号；
[0006]所述移动终端包括:WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块、红外线接收器组、CPU和飞行器，其中，红外线接收器组包括至少四个红外线接收器；
[0007]WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块、红外线接收器组和CPU均固定在飞行器上；
[0008]WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块的无线信号采集端作为移动终端的无线信号采集端，WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块的信号输出端连接CPU的原始无线信息输入端;
[0009]红外线接收器组的红外线信号采集端作为移动终端的红外线信号采集端，红外线接收器组的信号输出端连接CPU的红外信息信号输入端，红外线接收器组中所有红外线接收器的信号输出端同时作为红外线接收器组的信号输出端。
[0010]飞行器为四旋翼飞行器。
[0011]上述室内定位离线训练系统还包括:高度传感器，高度传感器用于采集移动终端的高度，高度传感器的信号输出端连接CPU的高度信号输入端。
[0012]上述室内定位离线训练系统还包括:遥控器，遥控器用于控制飞行器的飞行高度及飞行路线。
[0013]上述室内定位离线训练系统还包括:远程无线网络信息数据库，移动终端与远程无线网络信息数据库之间实现无线数据通信。
[0014]上述室内定位离线训练系统还包括:SD卡，CPU的位置信息信号输出端连接SD卡的信号输入端。
[0015]本发明所述的室内定位离线训练系统，采用四旋翼飞行器作为移动终端采集无线数据并增加了高度传感器，使得在室内定位过程中，不仅可以得到待定位点的横纵坐标信息,还可以得到待定位点的高度信息。同时,移动终端能够自主运动,整个无线数据采集过程实现自主控制减小人工采集工作量。利用CPU集中存储采集信号，获得风更加精确的测试结果。本发明采用自主控制和远程遥控控制两种无线数据采集方案，有较强的灵活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为室内定位离线训练系统的结构示意图；
[0017]图2为移动终端的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]【具体实施方式】一:参照图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的室内定位离线训练系统，它包括:WiFi/ZigBee/RFID组合无线网络1、移动终端2、红外线发射器组3 ；
[0019]移动终端2能够采集WiFi/ZigBee/RFID组合无线网络I发射的无线信号，和红外线发射器组3发射的红外线信号；
[0020]所述移动终端2包括:WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块2-1、红外线接收器组2-2、CPU2-3和飞行器2-4，其中，红外线接收器组2_2包括至少四个红外线接收器；
[0021]WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块2_1、红外线接收器组2_2和CPU2-3均固定在飞行器2-4上；
[0022]WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块2_1的无线信号采集端作为移动终端2的无线信号采集端，WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块2_1的信号输出端连接CPU2-3的原始无线信息输入端；
[0023]红外线接收器组2-2的红外线信号采集端作为移动终端2的红外线信号采集端，红外线接收器组2-2的信号输出端连接CPU2-3的红外信息信号输入端，红外线接收器组2-2中所有红外线接收器的信号输出端同时作为红外线接收器组2-2的信号输出端。
[0024]【具体实施方式】二:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的室内定位离线训练系统作进一步说明，本实施方式中，WiFi/ZigBee/RFID组合无线网络I包括η个WiFi/ZigBee/RFID组合无线节点，η个WiFi/ZigBee/RFID组合无线节点以xXy矩阵形式排列并固定在待定位室内的顶棚，其中xXy = η。
[0025]【具体实施方式】三:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的室内定位离线训练系统作进一步说明，本实施方式中，红外线发射器组3包括k个红外线发射器，红外线发射器组3中的所有红外线发射器均匀分布在待定位室内四周的墙壁上，室内相对的两面墙壁上的红外线发射器数量相同，且呈镜面对称结构。
[0026]【具体实施方式】四:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的室内定位离线训练系统作进一步说明，本实施方式中，红外线接收器组2-2中的所有红外线接收器均匀分布在飞行器2-4的四周。
[0027]本实施方式，红外线接收器组2-2中的所有红外线接收器均匀分布在飞行器2-4的四周，能够保证移动终端2更全面的接收红外线信号。
[0028]【具体实施方式】五:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的室内定位离线训练系统作进一步说明，本实施方式中，CPU2-3通过嵌入在飞行器2-4内部的飞行器控制模块控制飞行器2-4匀速飞行，CPU2-3的飞行控制信号输入输出端连接飞行器控制模块的飞行控制信号输入输出端。
[0029]CPU2-3通过其内部嵌有的软件实现控制飞行器2-4匀速飞行，飞行器控制模块包括以下单元:设定飞行速度的单元，设定飞行路线的单元。
[0030]【具体实施方式】六:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的室内定位离线训练系统作进一步说明，本实施方式中，飞行器2-4为四旋翼飞行器。
[0031]【具体实施方式】七:本实施方式是对【具体实施方式】一、二、三、四、五或六所述的室内定位离线训练系统作进一步说明，本实施方式中，它还包括:高度传感器，高度传感器用于采集移动终端2的高度，高度传感器的信号输出端连接CPU2-3的高度信号输入端。
[0032]本实施方式中增加了高度传感器，以获得飞行器所在高度信息，即实现更加精确的定位。使得在室内定位过程中，不仅可以得到待定位点的横纵坐标信息，还可以得到待定位点的高度信息。
[0033]【具体实施方式】八:本实施方式是对【具体实施方式】一、二、三、四、五或六所述的室内定位离线训练系统作进一步说明，本实施方式中，它还包括:遥控器，遥控器用于控制飞行器2-4的飞行高度及飞行路线。
[0034]【具体实施方式】一、二、三、四、五或六所述的室内定位离线训练系统中，移动终端2在进行无线数据采集时不是自主运动，而是通过CPU控制实现。本实施方式中，遥控器与飞行器2-4之间实现无线数据交互，可根据室内定位的精度要求，自主选择采样点的密度，提高工作效率，有较高的灵活性。根据不同的工作方式，提供不同精度的定位数据，满足不同的任务需求。采用现有技术中的遥控飞机的技术方案就能够达到本实施方式所述的控制飞行器2-4的飞行高度及飞行路线的目的。
[0035]【具体实施方式】九:本实施方式是对【具体实施方式】一、二、三、四、五或六所述的室内定位离线训练系统作进一步说明，本实施方式中，它还包括:SD卡，CPU2-3的位置信息信号输出端连接SD卡的信号输入端。
[0036]SD卡中嵌有离线本地数据库，该数据库是使用C++编写的基于CPU运算结果和SD卡的数据存储管理库，可以进行数据的组织、存储和管理。
[0037]【具体实施方式】十:本实施方式是对【具体实施方式】一、二、三、四、五或六所述的室内定位离线训练系统作进一步说明，本实施方式中，它还包括:远程无线网络信息数据库，移动终端2与远程无线网络信息数据库之间实现无线数据通信。
[0038]移动终端2与远程无线网络信息数据库间存在无线通信，远程无线网络信息数据库是使用C++编写的基于CPU2-3运算结果的数据存储管理库，可以进行数据的组织、存储和管理，它包括WiFi指纹强度数据库、ZigBee信息数据库和RFID信息数据库。
[0039]【具体实施方式】i^一:本实施方式是对【具体实施方式】一、二、三、四、五或六所述的室内定位离线训练系统作进一步说明，本实施方式中，它还包括:显示模块；CPU2-3的位置信息信号输出端连接显示模块的信号输入端。
[0040]在实际应用时，本发明所述的室内定位离线训练系统，η个WiFi/ZigBee/RFID组合无线节点以XX y矩阵形式固定在待定位室内的顶棚，红外线发射器组3中的所有红外线发射器均匀分布在待定位室内四周的墙壁上，室内相对的两面墙壁上的红外线发射器数量相同，且呈镜面对称结构。
[0041]在进行离线数据采集时，将移动终端2放置在待点为室内的起始位置，让飞行器2-4位于一定高度，红外线接收器组2-2采集红外线发射器组3发射的红外线信号，并将该信号发送至CPU2-3内；WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块2-1采集WiFi/ZigBee/RFID组合无线网络I发射的无线信号，进而获得无线信号强度信息，并将该无线信号强度信息发送至CPU2-3内；CPU2-3通过嵌入在飞行器2-4内部的飞行器控制模块控制飞行器2_4在同一高度飞行至其他位置，然后采集该位置处的红外线信号和无线信号，以此类推，保持飞行器2-4在同一高度匀速飞行，每经过任意时间间隔t后自动采集当前位置接收到的红外线信号和无线信号。
[0042]同时高度传感器将当前的高度信息发送给CPU。为了保证采集信息的准确度，移动终端2在定位空间中沿既定路线运动η次采集数据，经CPU处理后分别存放在WiFi强度指纹数据库、ZigBee信息数据库和RFID信息数据库中。同时，CPU还能够将精简后的WiFi信号强度、ZigBee信号强度和RFID信号的信号强度信息存入SD卡中的本地离线数据库中。
[0043]当同一高度的无线信息采集工作完成后，CPU对飞行控制模块发出指令，控制移动终端2移动到另一高度，按照上述工作进行WiFi信号强度、ZigBee信号强度和RFID信号的信号强度信息的采集工作。直至完成整个定位空间的WiFi信号强度、ZigBee信号强度和RFID信号的信号强度信息的采集工作，完成远程无线网络信息数据库和本地离线数据库的建立。
【权利要求】
1.室内定位离线训练系统，其特征在于，它包括:WiFi/ZigBee/RFID组合无线网络(I)、移动终端(2)、红外线发射器组(3)； 移动终端(2)能够采集WiFi/ZigBee/RFID组合无线网络(I)发射的无线信号，和红外线发射器组(3)发射的红外线信号； 所述移动终端(2)包括:WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块(2_1)、红外线接收器组(2-2)、CPU(2-3)和飞行器(2-4)，其中，红外线接收器组(2_2)包括至少四个红外线接收器； WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块(2_1)、红外线接收器组(2_2)和CPU(2_3)均固定在飞行器(2-4)上； WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块(2_1)的无线信号采集端作为移动终端(2)的无线信号采集端，WiFi/ZigBee/RFID组合无线通信模块(2_1)的信号输出端连接CPU (2_3)的原始无线信息输入端； 红外线接收器组(2-2)的红外线信号采集端作为移动终端(2)的红外线信号采集端，红外线接收器组(2-2)的信号输出端连接CPU (2-3)的红外信息信号输入端，红外线接收器组(2-2)中所有红外线接收器的信号输出端同时作为红外线接收器组(2-2)的信号输出端。
2.根据权利要求1所述的室内定位离线训练系统，其特征在于，WiFi/ZigBee/RFID组合无线网络(I)包括η个WiFi/ZigBee/RFID组合无线节点，η个WiFi/ZigBee/RFID组合无线节点以xXy矩阵形式排列并固定在待定位室内的顶棚，其中xXy = η。
3.根据权利要求1所述的室内定位离线训练系统，其特征在于，红外线发射器组(3)包括k个红外线发射器，红外线发射器组(3)中的所有红外线发射器均匀分布在待定位室内四周的墙壁上，室内相对的两面墙壁上的红外线发射器数量相同，且呈镜面对称结构。
4.根据权利要求1所述的室内定位离线训练系统，其特征在于，红外线接收器组(2-2)中的所有红外线接收器均匀分布在飞行器(2-4)的四周。
5.根据权利要求1所述的室内定位离线训练系统，其特征在于，CPU(2-3)通过嵌入在飞行器(2-4)内部的飞行器控制模块控制飞行器(2-4)匀速飞行，CPU(2-3)的飞行控制信号输入输出端连接飞行器控制模块的飞行控制信号输入输出端。
6.根据权利要求1所述的室内定位离线训练系统，其特征在于，飞行器(2-4)为四旋翼飞行器。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的室内定位离线训练系统，其特征在于，它还包括:高度传感器，高度传感器用于采集移动终端(2)的高度，高度传感器的信号输出端连接CPU (2-3)的高度信号输入端。
8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的室内定位离线训练系统，其特征在于，它还包括:遥控器，遥控器用于控制飞行器(2-4)的飞行高度及飞行路线。
9.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的室内定位离线训练系统，其特征在于，它还包括:SD卡，CPU (2-3)的位置信息信号输出端连接SD卡的信号输入端。
10.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的室内定位离线训练系统，其特征在于，它还包括:远程无线网络信息数据库，移动终端(2)与远程无线网络信息数据库之间实现无线数据通信。
【文档编号】H04W64/00GK104394591SQ201410765877
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】刘源, 陈晓博, 郝勇, 王秋帆 申请人:哈尔滨工程大学