一种基于zigbee网络的室内楼道定位方法
【专利摘要】本发明提供一种基于zigbee网络的室内楼道定位方法，属于无线通信【技术领域】。本发明利用zigbee系统布置简单、定位损耗低等特点实现待定位移动终端在建筑物内的准确定位。本发明提供的方法在定位到楼层的基础上，通过移动终端和两个路由节点间的距离，精确到移动终端的所在位置；本发明所用zigbee网络布局简单、实用。
【专利说明】一种基于Zigbee网络的室内楼道定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信【技术领域】，具体涉及一种通过zigbee系统对建筑物内的用 户进行准确定位的方法。
【背景技术】
[0002] 现代生活中，人们工作、娱乐等活动越来越多的集中在高楼大厦中。楼层结构复 杂、层数越来越高，当用户出于这些复杂的高层室内环境中时，如果不能快速的找到自己所 在位置的指示牌，就希望通过定位应用确定自己的楼层和所在具体位置。
[0003] 楼宇的室内定位一般集中应用在商业、安全措施中。如商场中，不同楼层货品的陈 列研宄，当用户处于不同的楼层时，对其行为习惯进行分析，从而确定用户喜好，并利用移 动终端推送促销广告，极大的提高消费者购物体验；又或者在高层楼宇中，发生火灾等紧急 事件时，通过手持式移动终端对逃生人员进行三维精确定位，提高逃生机会。尽管高楼中的 定位在特定的场景和领域迫切需求，却是研宄者较少关注的方向。
[0004] 传统的室外定位方式，例如GPS定位，在室内由于信号屏蔽问题很难发挥作用，室 内定位方式中应用较多的是wifi无线热点定位技术，利用wifi网络分布于高楼各个位置 进行定位，但是这种方式的定位存在一定问题：首先是wifi热点价格较高，难以大规模部 署；其次是wifi热点和定位终端上的wifi适配器功耗交大，难以在电池供电条件下长时间 提供定位服务。而利用zigbee技术进行室内定位，具有低功耗、通信可靠、网络自组织能力 强、时延短、工作频段灵活、网络容量大的优点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种室内楼道定位方法，实现用户在室内的楼层间走动 时，利用移动终端向用户即时推送其身处建筑物内某一楼层中某一楼道的准确位置；本发 明提供的定位方法实施简单，造价低廉，布局方便。
[0006] 本发明具体采用如下技术方案：
[0007] 一种基于zigbee网络的室内楼道定位方法，其流程如图1所示，具体包括以下步 骤：
[0008] 步骤1.zigbee路由终端布局：针对现有建筑的构造情况，对建筑的楼层布局做如 下不失一般性的假定：（1)建筑内每层楼的楼道和墙体布局均一致；（2)任意一条楼道均为 直线型；
[0009] 基于上述假定，在每一条楼道上固定布置2个以上的zigbee路由终端，且建筑内 每一楼层的zigbee路由终端布局均相同；每一个zigbee路由终端的坐标信息如所处楼层 及具体楼道均为已知数据；
[0010] 步骤2.RSSI数据搜集：待定位的移动终端接入建筑内的zigbee网络后，移动终 端收集其附近的zigbee路由终端发出的RSSI强度信息并将所有zigbee路由终端发出的 RSSI汇总；
[0011] 步骤3.楼层定位：由于zigbee路由终端发出的RSSI信号强度在通过墙体或者其 他障碍物后会有明显损耗，可知移动终端所汇总的RSSI中的最大值所对应的zigbee路由 终端一定与移动终端处于同一楼层的同一楼道中，通过调取该zigbee路由终端的坐标信 息，即可得知该移动终端所处的楼层及具体楼道；
[0012] 步骤4.楼道径向定位：确定移动终端的具体楼层及所处楼道后，提取位于该楼道 上的任意两个zigbee路由终端所采集到的待定位移动终端的RSSI;由于移动终端与所处 楼道上的zigbee路由终端为无阻挡的直接通信，故可通过RSSI求得移动终端与所述两个 zigbee路由终端之间的距离；
[0013] 分别以所述两个zigbee路由终端所在位置为圆心、相应路由终端与待定位移动 终端的距离为半径得两个相交或者相切的球；若两球相切，则切点投影至所在楼道地板上 的位置即为所述移动终端在楼道中的具体位置；若两球相交，则其交线为一圆形，所述圆形 所在平面与楼面垂直，该圆形投影至该楼道地板上的位置即为所述移动终端在楼道上的具 体径向位置。
[0014] 进一步的，所述移动终端可设置于商场提供的购物车、手持推送设备等可移动设 备中，为用户、工作人员等提供即时坐标信息。
[0015] 本发明的有益效果是：
[0016]zigbee系统布置方便简单，定位系统功耗小，并且此定位方法适合于在各种结构 复杂的高楼大厦进行室内定位，受到大楼内部构造的影响较小，定位准确度相对比较高；值 得一提的是，本发明提供的定位方法直接将楼层定位考虑进来，同时解决了室内平面准确 定位和室内楼层准确定位两个问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明提供的室内楼道定位方法流程图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0019] 实施例
[0020] 本实施例设定建筑物为高层商城，商城内每层楼的楼道和墙体布局均一致且任意 一条楼道均为直线型，为客户提供的购物车上均设置有定位用移动终端和语音图像提示设 备。
[0021] 本实施例提供的基于zigbee网络室内楼道定位方法，具体包括以下步骤：
[0022] 步骤1.zigbee路由终端布局：在每一条楼道上固定布置2个以上的zigbee路由 终端，即确保每一条楼道的任意位置上均可至少与2个zigbee路由终端实现无阻挡的直接 通信，同一楼道上相邻路由终端的间距不超过70米；且商城内每一楼层的zigbee路由终端 布局均相同，每一个zigbee路由终端的坐标信息均为已知数据并存储于路由终端中；
[0023] 步骤2?数据搜集：待定位的移动终端接入商城内的zigbee网络后，zigbee路由 终端通过自身硬件传感器把其接收到的移动终端发送的信号强度转化为相应的数值，并结 合自身的坐标和网络地址一同打包发回移动终端；移动终端收集其附近的zigbee路由终 端发出的RSSI强度信息并将所有zigbee路由终端发出的RSSI汇总；
[0024] 步骤3.楼层定位：由于zigbee路由终端发出的RSSI信号强度在通过墙体或者其 他障碍物后会有明显损耗，可知移动终端所汇总的RSSI中的最大值所对应的zigbee路由 终端一定与该移动终端处于同一楼层的同一楼道中，则所述移动终端通过调取RSSI值最 大的zigbee路由终端的坐标信息即可得知该移动终端所处的楼层及具体楼道；
[0025] 步骤4.楼道径向定位：确定移动终端的具体楼层及所处楼道后，该移动终端提取 位于该楼道上的任意两个zigbee路由终端所采集到的待定位移动终端的RSSI;由于移动 终端与所处楼道上的zigbee路由终端为无阻挡的直接通信，故可由下式求得移动终端与 所述两个zigbee路由终端之间的距离d:
【权利要求】
1. 一种基于zigbee网络的室内楼道定位方法，具体包括以下步骤： 步骤I.zigbee路由终端布局：在每一条楼道上固定布置2个以上的zigbee路由终端， 且建筑内每一楼层的zigbee路由终端布局均相同；每一个zigbee路由终端的坐标信息均 为已知数据； 步骤2.RSSI数据搜集：待定位的移动终端接入建筑内的zigbee网络后，移动终端收集 其附近的zigbee路由终端发出的RSSI强度信息并将所有zigbee路由终端发出的RSSI汇 总； 步骤3.楼层定位：由于移动终端所汇总的RSSI中的最大值所对应的zigbee路由终端 一定与移动终端处于同一楼层的同一楼道中，通过调取该zigbee路由终端的坐标信息即 可得知该移动终端所处的楼层及具体楼道； 步骤4.楼道径向定位：确定移动终端的具体楼层及所处楼道后，提取位于该楼道上的 任意两个zigbee路由终端所采集到的待定位移动终端的RSSI;由于移动终端与所处楼道 上的zigbee路由终端为无阻挡的直接通信，可通过RSSI求得移动终端与所述两个zigbee 路由终端之间的距离；分别以所述两个zigbee路由终端所在位置为圆心、相应路由终端与 待定位移动终端的距离为半径得两个相交或者相切的球；若两球相切，则切点投影至所在 楼道地板上的位置即为所述移动终端在楼道中的具体位置；若两球相交，则其交线为一圆 形，所述圆形所在平面与楼面垂直，该圆形投影至该楼道地板上的位置即为所述移动终端 在楼道上的具体径向位置。
2. 根据权利要求1所述的基于zigbee网络的室内楼道定位方法，其特征在于，步骤4 中所述移动终端与zigbee路由终端之间的距离d具体由下式确定：
其中，A为本路由终端至参考节点为1米距离时的接收信号强度，n为信号路径损耗因 子即传播指数。
【文档编号】G01S5/02GK104507161SQ201410815786
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】高建彬, 樊添, 张可, 夏琦, 尹立雪, 夏虎 申请人:电子科技大学