本實用新型涉及一種基于壓力感應的室內定位自動控制系統,屬于室內定位的技術領域。
背景技術:
室內定位是指在室內環境中實現位置定位,主要采用無線通訊、基站定位、慣導定位等多種技術集成形成一套室內位置定位體系,從而實現人員、物體等在室內空間中的位置監控。
除通訊網絡的蜂窩定位技術外,常見的室內無線定位技術還有:Wi-Fi、藍牙、紅外線、超寬帶、RFID、ZigBee和超聲波。
Wi-Fi技術,通過無線接入點(包括無線路由器)組成的無線局域網絡(WLAN),可以實現復雜環境中的定位、監測和追蹤任務。它以網絡節點(無線接入點)的位置信息為基礎和前提,采用經驗測試和信號傳播模型相結合的方式,對已接入的移動設備進行位置定位,最高精確度大約在1米至20米之間。如果定位測算僅基于當前連接的Wi-Fi接入點,而不是參照周邊Wi-Fi的信號強度合成圖,則Wi-Fi定位就很容易存在誤差(例如:定位樓層錯誤)。
另外,Wi-Fi接入點通常都只能覆蓋半徑90米左右的區域,而且很容易受到其他信號的干擾,從而影響其精度,定位器的能耗也較高。
藍牙技術,藍牙通訊是一種短距離低功耗的無線傳輸技術,在室內安裝適當的藍牙局域網接入點后,將網絡配置成基于多用戶的基礎網絡連接模式,并保證藍牙局域網接入點始終是這個微網絡的主設備。這樣通過檢測信號強度就可以獲得用戶的位置信息。
藍牙定位主要應用于小范圍定位,例如:單層大廳或倉庫。對于持有集成了藍牙功能移動終端設備,只要設備的藍牙功能開啟,藍牙室內定位系統就能夠對其進行位置判斷。不過,對于復雜的空間環境,藍牙定位系統的穩定性稍差,受噪聲信號干擾大。
紅外線技術,紅外線技術室內定位是通過安裝在室內的光學傳感器,接收各移動設備(紅外線IR標識)發射調制的紅外射線進行定位,具有相對較高的室內定位精度。
但是,由于光線不能穿過障礙物,使得紅外射線僅能視距傳播,容易受其他燈光干擾,并且紅外線的傳輸距離較短,使其室內定位的效果很差。當移動設備放置在口袋里或者被墻壁遮擋時,就不能正常工作,需要在每個房間、走廊安裝接收天線,導致總體造價較高。
盡管室內定位技術具備多種形式,但其在實際運用過程中存在不足。如申請號:201410819427.4 申請日:2014-12-25的文件中,公開了“一種室內定位系統,用于定位一待定位裝置,該室內定位系統包含至少三個設置于一室內空間中不同的位置,且各自提供一對應的唯一特征信息的參考物件及一定位裝置。每一參考物件的特征信息相關于一二維坐標。該定位裝置包括一拍攝所述參考物件的至少一影像的影像拍攝單元及一處理單元。該處理單元根據該影像獲得至少三個分別對應于該影像中所述參考物件的像素位置,且根據所述像素位置及該影像拍攝單元的焦距估算出一第一夾角及一第二夾角,并根據所述參考物件的特征信息、該第一夾角及該第二夾角估算出該待定位裝置在一地面上的位置的定位坐標。”
而在另外一篇申請號:201410196911.6 申請日:2014-05-09的文件中,公開了“涉及一種定位方法,特別涉及室內定位方法,用于對終端進行建筑物室內水平定位以及室內垂直定位(不同樓層之間),同時實現室內定位與戶外GPS定位之間的無縫切換,屬于短距離無線通訊技術領域。包括確定定位路線及路徑點、安裝無線信號源、建立標準信號數據庫、終端一次定位、終端二次定位等步驟。本實用新型的室內定位方法,可實現在建筑物內每一樓層對定位目標進行精確定位,定位精度高;同時,通過室內-室外的轉換定位,實現室內-室外定位的無縫、快速轉換,定位過程連貫、無死角。”
雖然上述文獻對室內定位系統做出改進,使其可以更好地實現定位,但還存在不足。如現有的定位技術依賴無線感應結合衛星定位方式,由于室內環境中信號容易受到干擾,因此信號傳輸過程中容易受到折損,降低定位精度,無法根據實際的壓力接觸而獲得定位數據,從而降低實用性。
技術實現要素:
本實用新型所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足,提供一種基于壓力感應的室內定位自動控制系統,解決現有的定位技術依賴無線感應結合衛星定位方式,由于室內環境中信號容易受到干擾,因此信號傳輸過程中容易受到折損,降低定位精度,無法根據實際的壓力接觸而獲得定位數據的問題。
本實用新型具體采用以下技術方案解決上述技術問題:
一種基于壓力感應的室內定位自動控制系統,包括:
基站,包括鋼性面板、壓力感應陣列、數據采集器、模數轉換器、RFID讀卡器、控制器及zigbee數據收發器,其中鋼性面板設置于基站所在區域的地面上,且所述壓力感應陣列設置于鋼性面板底部;所述壓力感應陣列,用于感應獲得鋼性面板表面的壓力模擬信號;所述數據采集器,用于采集壓力感應陣列所獲得的壓力模擬信號;所述模數轉換器,用于將所述壓力模擬信號轉換成壓力數字信號;所述RFID讀卡器用于獲取基站內的射頻信號;所述控制器,用于根據RFID讀卡器所獲取射頻信號獲得人員的身份信息,以及用于根據接收的壓力數字信號計算獲得鋼性面板表面壓力重心點,及根據計算所得壓力重心點計算獲得該重心點在基站空間內的位置坐標;所述zigbee數據收發器,用于將控制器所得人員的身份信息和重心點在基站空間內的位置坐標發送;
上位機,用于存儲基站地圖信息;還用于接收和顯示人員的身份信息,及將接收的重心點在基站空間內的位置坐標在基站地圖中定位,并將定位后的重心點在基站地圖上標識和顯示。
進一步地,作為本實用新型的一種優選技術方案:所述壓力感應陣列采用四個壓力傳感器。
進一步地,作為本實用新型的一種優選技術方案:所述壓力感應陣列采用BK-4型壓力傳感器。
進一步地,作為本實用新型的一種優選技術方案:所述控制器采用單片機。
進一步地,作為本實用新型的一種優選技術方案:所述RFID讀卡器采用YW-610型讀卡器。
本實用新型采用上述技術方案,能產生如下技術效果:
本實用新型提供一種基于壓力感應的室內定位自動控制系統,利用壓力感應的方式獲取到感應信號,使得處于基站內的目標可以直接被感應到壓力模擬信號,根據各點傳感器受力不同進行定位,該技術具有環境魯棒性好、持久性強、無負擔性以及三維信息感知、定位精度高等優點。同時還對基站所在環境的溫濕度進行檢測,不僅可以獲得重心點在基站空間內的位置坐標,還可以獲得基站所在位置的溫濕度值,從而及時將這些數據上傳至上位機中,上位機對重心點的位置坐標可以及時準確的在基站地圖中定位,從而將定位的位置標識和顯示,高效地實現智能化地定位。采集過程中可以避免信號的干擾,可以解決現有的定位技術依賴無線感應結合衛星定位方式,由于室內環境中信號容易受到干擾,因此信號傳輸過程中容易受到折損,降低定位精度,無法根據實際的壓力接觸而獲得定位數據的問題。
附圖說明
圖1為本實用新型的基于壓力感應的室內定位自動控制系統的模塊示意圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖對本實用新型的實施方式進行描述。
如圖1所示,本實用新型設計了一種基于壓力感應的室內定位自動控制系統,該系統具體包括:
基站,包括鋼性面板、壓力感應陣列、數據采集器、模數轉換器、RFID讀卡器、控制器及zigbee數據收發器,其中鋼性面板設置于基站所在區域的地面上,且所述壓力感應陣列設置于鋼性面板底部;所述壓力感應陣列,用于感應獲得鋼性面板表面的壓力模擬信號;所述數據采集器,用于采集壓力感應陣列所獲得的壓力模擬信號;所述模數轉換器,用于將所述壓力模擬信號轉換成壓力數字信號;所述RFID讀卡器用于獲取基站內的射頻信號;所述控制器,用于根據RFID讀卡器所獲取射頻信號獲得人員的身份信息,以及用于根據接收的壓力數字信號計算獲得鋼性面板表面壓力重心點,及根據計算所得壓力重心點計算獲得該重心點在基站空間內的位置坐標;所述zigbee數據收發器,用于將控制器所得人員的身份信息和重心點在基站空間內的位置坐標發送。
上位機,用于存儲基站地圖信息;還用于接收和顯示人員的身份信息,及將接收的重心點在基站空間內的位置坐標在基站地圖中定位,并將定位后的重心點在基站地圖上標識和顯示。
所述系統利用壓力感應的方式獲取到感應信號,使得處于基站內的目標可以直接被感應到壓力模擬信號,根據各點傳感器受力不同進行定位,該技術具有環境魯棒性好、持久性強、無負擔性以及三維信息感知、定位精度高等優點。
以及系統還可以對基站內的人員進行身份信息采集,系統還包括設置于基站內的用于獲取基站內的射頻信號的RFID讀卡器,所述RFID讀卡器與控制器相連。所述RFID讀卡器用于對基站內具備RFID標簽的終端或設備或手環發射射頻信號,并接受來自內具備RFID標簽的終端或設備或手環返回的射頻信號,從其中獲取用戶的身份信息;并將信息經控制器從zigbee數據收發器發送至上位機,使得系統不僅可以進行定位,還可以將處于基站內的人員身份信息確認。從而增加系統的身份可識別功能。所述RFID讀卡器采用YW-610型讀卡器,微波以2.4G頻率,有源電子標簽為主。一般為只讀,優點是讀取距離較遠,可以達到100米,定制更可以達到50米或者更遠距離。
進一步地,系統中所述壓力感應陣列采用四個壓力傳感器。所述四個壓力傳感器可以分布在鋼性面板的四周,使其形成感應平面,及時對表面的壓力進行傳感和檢測,提高其感應效果。
優選地,所述壓力感應陣列采用BK-4型壓力傳感器。BK-4型壓力傳感器具備更低功耗,且可以更精準地實現感應。
以及,所述控制器采用單片機,利用單片機可具備高響應速度。zigbee數據收發器,其是一種短距離、低速率的無線網絡技術。它介于RFID和藍牙之間,可以通過傳感器之間的相互協調通信進行設備的位置定位。這些傳感器只需要很少的能量,以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器,所以ZigBee收發器具備低功耗和低成本。
本實用新型中各部件均為現有的電子模塊,屬于硬件模塊,以及處理器和控制器的功能是運用現有的主控制器本身所具備的接收、簡單處理、發送的功能來實現,也未還有特定的方法流程。
本實用新型中涉及到的相關模塊及其實現的功能是在改進后的硬件及其構成的裝置上搭載現有技術中常規的計算機軟件程序或有關協議就可實現,并非是對現有技術中的計算機軟件程序或有關協議進行改進。本實用新型的創新之處在于對裝置整體的改進,包括各硬件模塊及其連接組合關系,而非是對各硬件模塊中為實現有關功能而搭載的軟件或協議的改進。
綜上,本實用新型提供一種基于壓力感應的室內定位自動控制系統,可以獲得重心點在基站空間內的位置坐標,還可以獲得基站所在位置的溫濕度值,上位機對重心點的位置坐標可以及時準確的在基站地圖中定位,從而將定位的位置標識和顯示,高效地實現智能化地定位。采集過程中可以避免信號的干擾。
上面結合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細說明,但是本實用新型并不限于上述實施方式,在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內,還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化。