一种室内楼层定位系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种室内楼层定位系统及方法，每隔第一定位时间，定位标签向外发送一次定位信号；各楼层触发器将从接收到的定位信号中获取的RSSI值、楼层号、触发结果作为一汇总信息发送至服务器，同时，各楼层触发器每隔一预设的第二定位时间向外发送第一触发信号，第一触发信号包含所述楼层触发器的ID号；定位标签根据接收到的第一触发信号向外发送第二触发信号，第二触发信号包含所述ID号；各楼层触发器选择性接收第二触发信号，将第二触发信号的RSSI值、楼层号、触发结果作为一汇总信息发送至服务器，触发结果为是；服务器根据汇总信息进行统计并判断系统状态，确定当前楼层号。
【专利说明】一种室内楼层定位系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信【技术领域】，具体地，涉及一种室内楼层定位系统及方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，室内定位是目前无线通信【技术领域】的热点问题之一。在一些如大型文化 体育场馆、大型超市、购物中心等高层建筑中实现定位，不仅需要解决二维平面内的定位， 楼层的判别也是亟待解决的问题。这种楼层定位在如火场跟踪定位等领域中有着急切的需 求。
[0003] 目前，现有技术中较常见的一种室内定位系统是在每个楼层设置楼层切换装置， 当定位目标发射一定位请求，所在楼层的楼层切换装置接收该定位请求后，将自身内设的 楼层号反馈给定位目标。但是该楼层切换装置在楼层切换处理上存在以下的一些问题：（1) 除了安装常规定的硬件外，需要在楼梯间等位置放置专门的用于楼层切换的设备，大量的 这种楼层切换设备使得投入成本极高。（2)设定好的算法在使用中一旦出现楼层判断失误 后无法修正，缺少可以进行检查和纠正的设置。（3)由于射频信号的穿透性，在上下临近楼 层也可收到信号，楼层定位时易受到上下相邻楼层设备信号的干扰，导致楼层判断出错可 能性大大增加。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种较低成本的、自动修正定位的、 最大程度避免楼层干扰的室内楼层定位方法。
[0005] 根据本发明提供的一种室内楼层定位系统，其特征在于，包括服务器，定位标签和 若干个楼层触发器；
[0006] 所述定位标签用于：
[0007] 每隔一预设的第一定位时间向外发送一次定位信号，所述定位信号包含定位标签 ID号，
[0008] 根据自楼层触发器接收到的第一触发信号向外发送第二触发信号，所述第二触发 信号包含所述触发器的ID号和所述定位标签ID号；
[0009] 所述楼层触发器用于：
[0010] 从接收到的所述定位信号中获取定位信号的RSSI值，将所述定位信号的RSSI值、 楼层触发器自身楼层号、第一触发结果和所述定位标签ID号作为一汇总信息发送至服务 器；
[0011] 每隔一预设的第二定位时间向外发送第一触发信号，所述第一触发信号包含所述 楼层触发器的ID号，
[0012] 选择性接收定位标签发送的第二触发信号，将第二触发信号的RSSI值、楼层触发 器自身楼层号、第二触发结果和所述定位标签ID号作为一汇总信息发送至服务器；
[0013] 所述服务器用于：
[0014] 对所述汇总信息进行统计分析并更新当前楼层号。
[0015] 进一步地，所述服务器用于：
[0016] 当所有所述汇总信息包含的楼层号都与服务器内所保存的当前楼层号相同，进入 正常状态；
[0017] 当至少一个汇总信息包含的楼层号与服务器内所保存的当前楼层号不同，进入预 切状态，仅在预切状态中，服务器用于对所述汇总信息进行统计分析并更新当前楼层号。
[0018] 进一步地，所述服务器用于对一个预设的统计周期中接收的若干所述汇总信息进 行以下统计分析，从而更新当前楼层号：
[0019] 由其中RSSI值最小的汇总信息组成楼层号第一集合，根据所述楼层号第一集合 包含的各楼层号所占百分比乘以第一权重，获得各楼层号的第一概率；
[0020] 由其中包含第二触发结果为"触发"的汇总信息组成楼层号第二集合，根据所述楼 层号第二集合包含的各楼层号所占百分比乘以第二权重，获得各楼层号的第二概率；
[0021] 由其中所有汇总信息组成楼层号第三集合，根据所述楼层号第三集合包含的各楼 层号所占百分比乘以第三权重，获得各楼层号的第三概率；
[0022] 将所述各楼层的第一概率，第二概率，第三概率相加，获得各楼层对应的预切概 率，若存在最大的所述预切概率大于预设的阈值，则定位标签将所述最大预切概率对应的 楼层号保存为当前楼层号。
[0023] 进一步地，所述服务器在正常状态时接收到第一个不同楼层的第二触发结果的汇 总信息时，进入预切状态，同时，所述统计周期开始起算。
[0024] 进一步地，所述楼层触发器选择性接收定位标签发送的第二触发信号时，仅接收 包含的所述楼层触发器的ID号与自身ID号一致的所述第二触发信号。
[0025] 本发明还提供一种室内楼层定位方法，其特征在于，每隔一预设的第一定位时间 重复一主动定位流程，每隔一预设的第二定位时间重复一触发定位流程；
[0026] 所述主动定位流程包括：定位标签向外发送一次定位信号，所述定位信号包含定 位标签ID号，
[0027] 各楼层触发器根据接收到的所述定位信号计算定位信号的RSSI值，设定一触发 结果为"未触发"的第一触发结果，将楼层触发器内置的楼层号、所述第一触发结果、所述 RSSI值和所述定位标签ID号作为一汇总信息发送至服务器；
[0028] 所述触发定位流程包括：
[0029] 各楼层触发器向外发送一第一触发信号，所述第一触发信号包含所述楼层触发器 的ID号，
[0030] 定位标签根据接收到的第一触发信号向外发送第二触发信号，所述第二触发信号 包含所述触发器的ID号和所述定位标签ID号，
[0031] 各楼层触发器选择性接收所述第二触发信号，计算所述第二触发信号的RSSI值， 设定一触发结果为"触发"的第二触发结果，将所述ID号对应的楼层号、所述第二触发结 果、所述RSSI值和所述定位标签ID号作为一汇总信息发送至服务器；
[0032] 经过一个预设的统计周期后，所述服务器根据在该统计周期内接收到的汇总信息 确定当前楼层号。
[0033] 进一步地，
[0034] 当所有所述汇总信息包含的楼层号都与服务器所确定的当前楼层号相同，服务器 进入正常状态；
[0035] 当至少一个汇总信息包含的楼层号与服务器内所确定的当前楼层号不同，服务器 进入预切状态；
[0036] 所述服务器在正常状态时接收到第一个不同楼层的第二触发结果的汇总信息时， 切换为预切状态，同时，所述统计周期开始起算。
[0037] 进一步地，所述服务器确定当前楼层号的过程进一步包括：
[0038] 由其中RSSI值最小的汇总信息组成楼层号第一集合，根据所述楼层号第一集合 包含的各楼层号所占百分比乘以第一权重，获得各楼层号的第一概率；
[0039] 由其中包含第二触发结果为"触发"的汇总信息组成楼层号第二集合，根据所述楼 层号第二集合包含的各楼层号所占百分比乘以第二权重，获得各楼层号的第二概率；
[0040] 由其中所有汇总信息组成楼层号第三集合，根据所述楼层号第三集合包含的各楼 层号所占百分比乘以第三权重，获得各楼层号的第三概率；
[0041] 最后，将所述各楼层的第一概率，第二概率，第三概率相加，获得各楼层对应的预 切概率，若存在最大的所述预切概率大于预设的阈值，则服务器将所述最大预切概率对应 的楼层号确定为当前楼层号。
[0042] 进一步地，各楼层触发器选择性接收所述第二触发信号的过程中，仅接收包含的 所述楼层触发器的ID号与自身ID号一致的所述第二触发信号。
[0043] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0044] 1、本发明适用范围不受楼层高度的限制，具有普适意义。
[0045] 2、本发明对楼层的判断结果是一个信号统计结果，克服了实际数据和理论计算数 据之间存在差异导致判断结果出错的困难，本发明的判断结果更具有客观和准确性。
[0046] 3、本发明不涉及复杂的计算，具有低成本的优势，以便实现大范围的应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0047] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0048] 图1为一种室内楼层定位系统；
[0049] 图2为一种室内楼层定位方法；
[0050] 图3为一种室内楼层定位统计方法。
【具体实施方式】
[0051] 下面结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于 本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些 都属于本发明的保护范围。
[0052] 如图1所示为本实施例提供的一种室内楼层定位系统，包括服务器，定位标签和 若干个楼层触发器；
[0053] 所述定位标签用于：
[0054] 每隔一预设的第一定位时间向外发送一次定位信号，所述定位信号包含定位标签 ID号，
[0055] 根据自楼层触发器接收到的第一触发信号向外发送第二触发信号，所述第二触发 信号包含所述触发器的ID号和所述定位标签ID号；
[0056] 所述楼层触发器用于：
[0057] 从接收到的所述定位信号中获取定位信号的RSSI值，将所述定位信号的RSSI值、 楼层触发器自身楼层号、第一触发结果和所述定位标签ID号作为一汇总信息发送至服务 器；
[0058] 每隔一预设的第二定位时间向外发送第一触发信号，所述第一触发信号包含所述 楼层触发器的ID号，
[0059] 选择性接收定位标签发送的第二触发信号，将第二触发信号的RSSI值、楼层触发 器自身楼层号、第二触发结果和所述定位标签ID号作为一汇总信息发送至服务器；
[0060] 所述服务器用于：
[0061] 对所述汇总信息进行统计分析并更新当前楼层号。
[0062] 所述RSSI值指接收的信号强度指示，用来表示2个无线设备之间的信号强弱度， RSSI值越小表示信号越好。
[0063] 本实施例预设的第一定位时间和第二定位时间都预设为1秒，即定位标签每隔1 秒发送一次定位信号，楼层触发器也每隔1秒发送一次第一触发信号。
[0064] 进一步地，所述服务器用于：
[0065] 当所有所述汇总信息包含的楼层号都与服务器内所保存的当前楼层号相同，进入 正常状态；
[0066] 当至少一个汇总信息包含的楼层号与服务器内所保存的当前楼层号不同，进入预 切状态，仅在预切状态中，服务器用于对所述汇总信息进行统计分析并更新当前楼层号。 [0067] 进一步地，所述服务器用于对一个预设的统计周期中接收的若干所述汇总信息进 行以下统计分析，从而更新当前楼层号：
[0068] 由其中RSSI值最小的汇总信息组成楼层号第一集合，根据所述楼层号第一集合 包含的各楼层号所占百分比乘以第一权重，获得各楼层号的第一概率；
[0069] 由其中包含第二触发结果为"触发"的汇总信息组成楼层号第二集合，根据所述楼 层号第二集合包含的各楼层号所占百分比乘以第二权重，获得各楼层号的第二概率；
[0070] 由其中所有汇总信息组成楼层号第三集合，根据所述楼层号第三集合包含的各楼 层号所占百分比乘以第三权重，获得各楼层号的第三概率；
[0071] 将所述各楼层的第一概率，第二概率，第三概率相加，获得各楼层对应的预切概 率，若存在最大的所述预切概率大于预设的阈值，则定位标签将所述最大预切概率对应的 楼层号保存为当前楼层号。
[0072] 本实施例预设的统计周期为5秒，S卩服务器每5秒统计一次接收自各楼层触发器 的所有根据定位信号和第二触发信号获得的汇总信息，再根据这些汇总信息统计分析确认 当前楼层号。
[0073] 当开始计算所述统计周期，即表示标签接收到了不同的楼层触发器发送的第一触 发信号，说明标签的位置有可能发生了改变。如果一直只接收到与服务器当前确定的楼层 号相同的第一触发信号，那么说明定位标签的位置一直在同一楼层号对应的楼层触发器的 信号接收范围内，由此可以判定定位标签一直位于同一楼层，不存在楼层改变，无需楼层切 换的操作。
[0074] 进一步地，所述服务器在正常状态时接收到第一个不同楼层的第二触发结果的汇 总信息时，进入预切状态，同时，所述统计周期开始起算。
[0075] 进一步地，所述楼层触发器选择性接收定位标签发送的第二触发信号时，仅接收 包含的所述楼层触发器的ID号与自身ID号一致的所述第二触发信号。
[0076] 每个楼层触发器都设置有唯一的ID号，且每个楼层触发器都设置有所在楼层的 楼层号，本实施例中在每个楼梯间或电梯口仅设置一个楼层触发器，因此所述所述楼层触 发器的ID号与楼层号一一对应。本实施例所述的各楼层触发器根据所述所述楼层触发器 的ID号选择性接收所述第二触发信号，即表示触发器接收第二触发信号时，仅接收响应自 身发出去的第一触发信号而反馈回来的第二触发信号，因此有检测所述楼层触发器的ID 号是否一致的选择性接收步骤。
[0077] 如图2所示，本发明还提供一种室内楼层定位方法，包括主动定位流程和触发定 位流程；
[0078] 所述主动定位流程包括：定位标签向外发送一次定位信号，所述定位信号包含定 位标签ID号；各楼层触发器根据接收到的所述定位信号计算定位信号的RSSI值，设定一触 发结果为"未触发"的第一触发结果，将楼层触发器内置的楼层号、所述第一触发结果、所述 RSSI值和所述定位标签ID号作为一汇总信息发送至服务器；
[0079] 所述触发定位流程包括：
[0080] 各楼层触发器向外发送一第一触发信号，所述第一触发信号包含所述楼层触发器 的ID号，
[0081] 定位标签根据接收到的第一触发信号向外发送第二触发信号，所述第二触发信号 包含所述触发器的ID号和所述定位标签ID号，
[0082] 各楼层触发器选择性接收所述第二触发信号，计算所述第二触发信号的RSSI值， 设定一触发结果为"触发"的第二触发结果，将所述ID号对应的楼层号、所述第二触发结 果、所述RSSI值和所述定位标签ID号作为一汇总信息发送至服务器；
[0083] 每隔一预设的第一定位时间重复所述主动定位流程，每隔一预设的第二定位时间 重复所述触发定位流程，经过一个预设的统计周期后，所述服务器根据在该统计周期内接 收到的汇总信息确定当前楼层号。
[0084] 所述汇总信息中的触发结果分为"触发"和"未触发"，表示该汇总信息也分为两 类：
[0085] 第一类汇总信息来自定位标签主动发送的定位信号，触发结果为"未触发";第二 类汇总信息来自定位标签响应楼层触发器发送的第一触发信号而反馈的第二触发信号，触 发结果为"触发"。
[0086] 进一步地，
[0087] 当所有所述汇总信息包含的楼层号都与服务器所确定的当前楼层号相同，服务器 进入正常状态；
[0088] 当至少一个汇总信息包含的楼层号与服务器内所确定的当前楼层号不同，服务器 进入预切状态；
[0089] 所述服务器在正常状态时接收到第一个不同楼层的第二触发结果的汇总信息时， 切换为预切状态，同时，所述统计周期开始起算。
[0090] 进一步地，如图3所示，所述服务器确定当前楼层号的过程进一步包括：
[0091] 由其中RSSI值最小的汇总信息组成楼层号第一集合，根据所述楼层号第一集合 包含的各楼层号所占百分比乘以第一权重，获得各楼层号的第一概率；
[0092] 由其中包含第二触发结果为"触发"的汇总信息组成楼层号第二集合，根据所述楼 层号第二集合包含的各楼层号所占百分比乘以第二权重，获得各楼层号的第二概率；
[0093]由其中所有汇总信息组成楼层号第三集合，根据所述楼层号第三集合包含的各楼 层号所占百分比乘以第三权重，获得各楼层号的第三概率；
[0094] 最后，将所述各楼层的第一概率，第二概率，第三概率相加，获得各楼层对应的预 切概率，若存在最大的所述预切概率大于预设的阈值，则服务器将所述最大预切概率对应 的楼层号确定为当前楼层号。
[0095] 进一步地，各楼层触发器选择性接收所述第二触发信号的过程中，仅接收包含的 楼层触发器的ID号与自身ID号一致的所述第二触发信号。
[0096] 本实施例中第一权重为40%,第二权重为40%,第三权重为20%。各个权重确定 了各个因素对最终楼层号判断的影响大小，本发明不限于这一种设置。
[0097] 如图1所示，本实施例中触发器安装在需要定位服务的楼梯间或电梯口顶部，定 位标签由人员佩戴。当人员从4楼移动到5楼并且接收到了 5楼的楼层触发器发送的第一 触发信号后，反馈出一个包含5楼楼层触发器ID号的第二触发信号，5楼楼层触发器接收到 该第二触发信号后获得一汇总信息并发给服务器（图1中未示出），服务器检测到该汇总信 息中包含的楼层号为5楼，与当前确定的楼层号（4楼）不一致，服务器进入预切状态，开始 计算统计周期，一个统计周期后以在该统计周期中接收到的汇总信息进行楼层判断。如下 为统计分析过程的举例。
[0098] 本实施例所述服务器在5秒内共收到10条触发信号报文，通过报文解析得到如表 1 ：
【权利要求】
1. 一种室内楼层定位系统，其特征在于，包括服务器，定位标签和若干个楼层触发器； 所述定位标签用于： 每隔一预设的第一定位时间向外发送一次定位信号，所述定位信号包含定位标签ID 号， 根据自楼层触发器接收到的第一触发信号向外发送第二触发信号，所述第二触发信号 包含所述触发器的ID号和所述定位标签ID号； 所述楼层触发器用于： 从接收到的所述定位信号中获取定位信号的RSSI值，将所述定位信号的RSSI值、楼层 触发器自身楼层号、第一触发结果和所述定位标签ID号作为一汇总信息发送至服务器； 每隔一预设的第二定位时间向外发送第一触发信号，所述第一触发信号包含所述楼层 触发器的ID号， 选择性接收定位标签发送的第二触发信号，将第二触发信号的RSSI值、楼层触发器自 身楼层号、第二触发结果和所述定位标签ID号作为一汇总信息发送至服务器； 所述服务器用于： 对所述汇总信息进行统计分析并更新当前楼层号。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述服务器用于： 当所有所述汇总信息包含的楼层号都与服务器内所保存的当前楼层号相同，进入正常 状态； 当至少一个汇总信息包含的楼层号与服务器内所保存的当前楼层号不同，进入预切状 态，仅在预切状态中，服务器用于对所述汇总信息进行统计分析并更新当前楼层号。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述服务器用于对一个预设的统计周期 中接收的若干所述汇总信息进行以下统计分析，从而更新当前楼层号： 由其中RSSI值最小的汇总信息组成楼层号第一集合，根据所述楼层号第一集合包含 的各楼层号所占百分比乘以第一权重，获得各楼层号的第一概率； 由其中包含第二触发结果为"触发"的汇总信息组成楼层号第二集合，根据所述楼层号 第二集合包含的各楼层号所占百分比乘以第二权重，获得各楼层号的第二概率； 由其中所有汇总信息组成楼层号第三集合，根据所述楼层号第三集合包含的各楼层号 所占百分比乘以第三权重，获得各楼层号的第三概率； 将所述各楼层的第一概率，第二概率，第三概率相加，获得各楼层对应的预切概率，若 存在最大的所述预切概率大于预设的阈值，则定位标签将所述最大预切概率对应的楼层号 保存为当前楼层号。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述服务器在正常状态时接收到第一个 不同楼层的第二触发结果的汇总信息时，进入预切状态，同时，所述统计周期开始起算。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述楼层触发器选择性接收定位标签发 送的第二触发信号时，仅接收包含的所述楼层触发器的ID号与自身ID号一致的所述第二 触发信号。
6. -种室内楼层定位方法，其特征在于，每隔一预设的第一定位时间重复一主动定位 流程，每隔一预设的第二定位时间重复一触发定位流程； 所述主动定位流程包括：定位标签向外发送一次定位信号，所述定位信号包含定位标 签ID号， 各楼层触发器根据接收到的所述定位信号计算定位信号的RSSI值，设定一触发结果 为"未触发"的第一触发结果，将楼层触发器内置的楼层号、所述第一触发结果、所述RSSI 值和所述定位标签ID号作为一汇总信息发送至服务器； 所述触发定位流程包括： 各楼层触发器向外发送一第一触发信号，所述第一触发信号包含所述楼层触发器的ID 号， 定位标签根据接收到的第一触发信号向外发送第二触发信号，所述第二触发信号包含 所述触发器的ID号和所述定位标签ID号， 各楼层触发器选择性接收所述第二触发信号，计算所述第二触发信号的RSSI值，设定 一触发结果为"触发"的第二触发结果，将所述ID号对应的楼层号、所述第二触发结果、所 述RSSI值和所述定位标签ID号作为一汇总信息发送至服务器； 经过一个预设的统计周期后，所述服务器根据在该统计周期内接收到的汇总信息确定 当前楼层号。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于， 当所有所述汇总信息包含的楼层号都与服务器所确定的当前楼层号相同，服务器进入 正常状态； 当至少一个汇总信息包含的楼层号与服务器内所确定的当前楼层号不同，服务器进入 预切状态； 所述服务器在正常状态时接收到第一个不同楼层的第二触发结果的汇总信息时，切换 为预切状态，同时，所述统计周期开始起算。
8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述服务器确定当前楼层号的过程进一 步包括： 由其中RSSI值最小的汇总信息组成楼层号第一集合，根据所述楼层号第一集合包含 的各楼层号所占百分比乘以第一权重，获得各楼层号的第一概率； 由其中包含第二触发结果为"触发"的汇总信息组成楼层号第二集合，根据所述楼层号 第二集合包含的各楼层号所占百分比乘以第二权重，获得各楼层号的第二概率； 由其中所有汇总信息组成楼层号第三集合，根据所述楼层号第三集合包含的各楼层号 所占百分比乘以第三权重，获得各楼层号的第三概率； 最后，将所述各楼层的第一概率，第二概率，第三概率相加，获得各楼层对应的预切概 率，若存在最大的所述预切概率大于预设的阈值，则服务器将所述最大预切概率对应的楼 层号确定为当前楼层号。
9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，各楼层触发器选择性接收所述第二触发 信号的过程中，仅接收包含的所述楼层触发器的ID号与自身ID号一致的所述第二触发信 号。
【文档编号】G01S1/02GK104459605SQ201410699215
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】李志 , 邵华钢 申请人:上海京颐科技股份有限公司