基于CSI和RSSI结合定位的教室灯光控制系统

本发明涉及灯光控制技术领域，尤其涉及一种基于CSI和RSSI结合定位的教室灯光控制系统。

背景技术：

当前，我国高校教室采用传统照明系统，大多教室照明系统还是依靠人工来管理，工作量大且不便管理，常会发生人员已经离开或者天还很亮，灯却还开着的情况，几个人零散分布而整间教室灯光通明的情况也为常态针对教室灯光系统存在的照明能耗大、效率低等亟待改善的显著问题，。

同时，目前市面上也有其它智能灯光系统，其中较为主流的为红外线感应灯，红外线感应灯不需要声音从而避免了声控噪音的困扰，而是感应人体热量来控制，从而避免了无效电源的损耗。但同时，红外线感应灯的被动红外穿透力比较差，人的身体被其他物体遮挡住的时候，就会不容易被探头接受到，也有可能会出现无法感应的现象；此外，红外线感应灯容易受到各种热源光源的干扰，在环境温度和人体温度相接近的时候，探测和灵敏度会发生明显下降，甚至有时出现短暂失灵。

而目前，对于大学生而言，手机已经成为了必要的通讯工具；因此，如何将手机与定位系统相结合，提供一种人员定位准确、灯光控制准确、能耗低的教师灯光控制系统，已成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于CSI和RSSI结合定位的教室灯光控制系统，结构简单，采用自动化控制、能耗更低，成本也更低，能有效解决传统室内灯光系统对于电能的大量浪费问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种基于CSI和RSSI结合定位的教室灯光控制系统，其特征在于：包括设置于教室内的中央控制器、CSI信号接收器、无线路由器、多个WiFi收发器以及多个LED灯组；其中：

中央处理器、无线路由器以及多个WiFi收发器无线连接形成局域网；

CSI信号接收器实时检测教室内的CSI值的变化情况，并将检测到的CSI值传送给中央控制器；

中央控制器检测到CSI值剧烈变化时，对无线路由器和多个WiFi收发器与手机之间的RSSI信号强度进行检测；

中央控制器，根据将检测到的RSSI值在指纹库中进行匹配，得到手机所在区域；然后通过灯光控制器控制手机所在区域的LED灯组的开启及亮度调节。

进一步地，所述中央处理器在解算过程中：

先对教室中不同区域位置进行多个RSSI的录入，建立RSSI与实际位置的对应关系并存储在指纹库中，指纹库建立完毕；

当手机置于环境中某一位置，RSSI检测启动后将自动获取实时RSSI值，并传输给中央处理器,然后与指纹库中的RSSI进行匹配，找出最佳匹配对象，从而获取手机的准确位置。与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、系统结构简单，采取WiFi定位系统智能控制室内灯光的系统。

2、能耗较低，采用CSI启动定位、分区管理的方式，利用CSI对环境变动的敏感性，当用户在定位服务区内移动时，CSI值将发生大幅度变化，以此为依据开启RSSI获取的工作并开始准确定位，避免了系统全程获取RSSI刷新位置信息所产生的能量浪费；当某区捕捉采集到人的就座信息时，才点亮该区的灯光，实现了电能的过剩利用，有效解决了传统蓄电池放电老化实验中对电能的大量浪费问题，节约了能源，降低了排放。

附图说明

图1为本发明的系统布局示意图。

图2为功能原理框图。

图中：1—教室，2—中央控制器，3—CSI信号接收器，4—无线路由器，5—wifi收发器。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1、图2，一种基于CSI和RSSI结合定位的教室灯光控制系统，包括设置于教室1内的中央控制器、CSI信号接收器3、无线路由器4、多个WiFi收发器5以及多个LED灯组；所述中央处理器2采用电脑，使运算速度更快，效率更高。其中：

中央处理器2、无线路由器4以及多个WiFi收发器5无线连接形成局域网。

CSI信号接收器3实时检测教室1内的CSI值的变化情况，并将检测到的CSI值传送给中央控制器。

中央控制器检测到CSI值剧烈变化时，对无线路由器4和多个WiFi收发器5与手机之间的RSSI信号强度进行检测。

中央控制器，根据将检测到的RSSI值在指纹库中进行匹配，得到手机所在区域；然后通过灯光控制器控制手机所在区域的LED灯组的开启及亮度调节。

所述中央处理器2在解算过程中：

先对教室1中不同区域位置进行多个RSSI的录入，建立RSSI与实际位置的对应关系并存储在指纹库中，指纹库建立完毕；

当手机置于环境中某一位置，RSSI检测启动后将自动获取实时RSSI值，并传输给中央处理器2,然后与指纹库中的RSSI进行匹配，找出最佳匹配对象，从而获取手机的准确位置。具体实施过程中，在离线阶段建立好了指纹库后，即可投入室内使用；在线阶段，通过CSI接收器实时接收的CSI信号，当有人进入教室1（智能灯光控制服务区），由用户活动引起的动态路径信号发生改变，导致CSI值发生改变，当改变足够大时，中央控制器启动RSSI检测装置进行精确定位；其中，在教室1不同的位置依次进行数据采集，获取在每一个位置手机收到周围WIFI发射源发出信号的强度值RSSI，由于RSSI值与WIFI发射点到信号接收器3的距离的对数成线性关系，因此在确定了一个位置到一台WIFI信号发生器的信号强度值后，即可得到该点到WIFI发射点的距离。由于教室1中WIFI发射源不唯一，这时将有多个（以3个为例）RSSI值被获取，记录为一个向量(RSSI1, RSSI2, RSSI3)；周围WiFi传达到用户随身携带的手机的RSSI值将被获取，组成一个实时RSSI向量，每隔若干秒系统自动重新检测一次服务区内手机的RSSI向量，将该实时向量与离线阶段组建的指纹库中的向量进行比较、计算欧式距离，找出最相符的RSSI指纹向量，得到该指纹向量代表的位置信息，从而获取手机的准确位置；若位置信息经过若干次检测后仍在同一区域，则向灯光控制器发送该区域的开灯指令；同样地，用户离开服务区域时的活动也将引起CSI变动，随之启动RSSI定位，由于RSSI值没有返回值,发送该区域的关灯指令。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种基于CSI和RSSI结合定位的教室灯光控制系统，其特征在于：包括设置于教室内的中央控制器、CSI信号接收器、无线路由器、多个WiFi收发器以及多个LED灯组；其中：

中央处理器、无线路由器以及多个WiFi收发器无线连接形成局域网；

CSI信号接收器实时检测教室内的CSI值的变化情况，并将检测到的CSI值传送给中央控制器；

中央控制器检测到CSI值剧烈变化时，对无线路由器和多个WiFi收发器与手机之间的RSSI信号强度进行检测；

中央控制器，根据将检测到的RSSI值在指纹库中进行匹配，得到手机所在区域；然后通过灯光控制器控制手机所在区域的LED灯组的开启及亮度调节。

2.根据权利要求1所述的基于CSI和RSSI结合定位的教室灯光控制系统，其特征在于：所述中央处理器在解算过程中：

先对教室中不同区域位置进行多个RSSI的录入，建立RSSI与实际位置的对应关系并存储在指纹库中，指纹库建立完毕；

当手机置于环境中某一位置，RSSI检测启动后将自动获取实时RSSI值，并传输给中央处理器,然后与指纹库中的RSSI进行匹配，找出最佳匹配对象，从而获取手机的准确位置。

技术总结
本发明公开了一种基于CSI和RSSI结合定位的教室灯光控制系统，包括设置于教室内的中央控制器、CSI信号接收器、无线路由器、多个WiFi收发器以及多个LED灯组；中央处理器、无线路由器以及多个WiFi收发器无线连接形成局域网；CSI信号接收器实时检测教室内的CSI值的变化情况，中央控制器对无线路由器和多个WiFi收发器与手机之间的RSSI信号强度进行检测；根据将检测到的RSSI值在指纹库中进行匹配，得到手机所在区域；然后控制手机所在区域的LED灯组的开启及亮度调节。本发明采用自动化控制、能耗更低，成本也更低，能有效解决传统室内灯光系统对于电能的大量浪费问题。

技术研发人员：李可然;唐宇阳;廖蕴哲;杨云帆;杨嘉俊;李维康;欧阳宇润;冉景煜;
受保护的技术使用者：重庆大学;
技术研发日：2021.05.14
技术公布日：2021.08.10