一种室内导航定位方法、系统、待定位设备及锚节点技术方案

本发明专利技术涉及一种室内导航定位方法、系统、待定位设备及锚节点，该方法主要是由待定位设备向分布于不同方向的锚节点同时发送射频信号和超声波信号，然后根据接收到的射频信号和超声波信号的时间差以及超声波传输速度，计算待定位设备与各锚节点的距离，并生成待定位设备的位置信息。与现有技术相比，本发明专利技术的室内导航定位方法及其设备和系统操作简易、功耗低，定位精度高，导航面积大，成本低廉。

Indoor navigation positioning method, system, equipment to be positioned and anchor node

The invention relates to an indoor navigation method, system, positioning equipment and anchor nodes, the method is mainly composed of the positioning device to the anchor nodes distributed in different directions at the same time send RF signals and ultrasonic signals, then according to the RF signal and ultrasonic signal received by the time difference and ultrasonic transmission speed, calculating the positioning equipment and each anchor node distance, and generates the position information to the positioning device. Compared with the prior art, the indoor navigation and positioning method and the equipment and the system of the invention have the advantages of simple operation, low power consumption, high positioning accuracy, large navigation area and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种室内导航定位方法、系统、待定位设备及锚节点
本专利技术涉及导航控制系统及方法，尤其是室内高导航精度的定位系统和方法。
技术介绍
目前，在导航定位行业采用的方案有：采用超声波与Zigbee的组合导航方案，功能实现起来软件程序较为复杂，功耗比较大、采购Zigbee芯片硬件成本较高；采用UWB测距导航方案，UWB高频电磁波受金属屏蔽及电场干扰较大，应用场合局限性大，系统定位精度较差，一般＞50cm；采用激光雷达导航测距，激光测距受环境影响较大，比如遇透明玻璃、强光时无法测距，系统定位范围较小6*6米内；采用视觉导航，系统受环境变化影响较大，现场如果有大屏幕电视墙及透明玻璃，人员移动时，无法定位。上述现有的定位技术，存在方法流程复杂、定位精度差等缺点。
技术实现思路
鉴于以上问题，本专利技术提供一种室内导航定位方法、系统、待定位设备及锚节点，以解决现有的定位方法流程复杂、定位精度差的问题。本专利技术的具体技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一种室内导航定位方法，包括如下步骤：待定位设备向至少三个锚节点同时发送射频信号和超声波信号，所述至少三个锚节点分布于相对所述待定位设备的不同方向；分别接收来自每个所述锚节点的反馈信号，所述反馈信号为所述锚节点接收到所述射频信号和所述超声波信号的时间差；根据每个所述时间差以及超声波的传输速度获得所述待定位设备与每个所述锚节点之间的距离；根据每个所述锚节点的位置信息以及所述待定位设备与每个所述锚节点之间的距离，生成所述待定位设备的位置信息。可选地，所述反馈信号通过以下方式获得：当所述锚节点接收到射频信号之后开始计时，当接收到超声波信号之后停止计时，获得的计时信息作为所述反馈信号。可选地，所述方法还包括：设置一预设时间；当所述锚节点接收到所述射频信号之后的预设时间内收到所述超声波信号，则所述锚节点在本次定位中为有效锚节点；当所述锚节点接收到所述射频信号之后的预设时间内没有收到所述超声波信号，则所述锚节点在本次定位中为无效锚节点；当本次定位中有效锚节点小于3个时，则本次定位失败，重新进行定位，直至定位成功或达到预定的定位次数。可选地，设置预设时间可以迅速剔除无效锚节点，大大提高导航精确度和导航效率。可选地，重新定位方法如下：通过再次向所述至少三个锚节点同时发送射频信号和超声波信号，判断锚节点在预设时间是否接收到超声波信号，若是，则锚节点在本次定位中为有效锚节点，当待定位设备接收到大于等于三个有效锚节点的反馈信号，则定位成功，继续执行后续步骤，当待定位设备接收到小于三个有效锚节点的反馈信号，则定位失败，继续重复定位。可选地，所述反馈信号为射频信号。可选地，所述方法中，每个所述锚节点的反馈信号中还包括所述锚节点的ID数据；所述方法还包括：根据所述锚节点的ID数据分别确定所述反馈信号对应的所述锚节点的位置信息。可选地，所述方法还包括：分别为每个锚节点设置一个锚节点发送延迟时间，以保证所述待定位设备依次接收到各所述锚节点发送的信号，而不产生接收冲突。可选地，所述待定位设备向至少三个锚节点同时发送射频信号和超声波信号，具体为：待定位设备向至少三个锚节点发送射频信号的同时按预设的每次超声波延迟时间依次发送至少三次超声波信号；所述根据每个所述时间差以及超声波的传输速度获得所述待定位设备与每个所述锚节点之间的距离，包括：根据每个所述锚节点接收射频信号与每次所述超声波信号的时间差、每次所述超声波延迟时间以及超声波的传输速度，获得所述待定位设备与每个所述锚节点的至少三个距离值；当存在所述至少三个距离值两两之间的偏差小于阈值时，将偏差小于阈值对应的所述距离值的平均值作为最终所述待定位设备与所述锚节点之间的距离，避免产生较大距离误差。第二方面，本专利技术还提供了一种室内导航定位方法，所述方法包括如下步骤：待定位设备向至少三个锚节点同时发送射频信号和超声波信号，所述至少三个锚节点分布于相对于所述待定位设备的不同方向；分别接收来自每个所述锚节点的反馈信号，所述反馈信号为所述待定位设备与所述锚节点之间的距离，其具体为所述锚节点接收到所述射频信号和所述超声波信号的时间差与超声波的传输速度的乘积；根据每个所述锚节点的位置信息以及所述待定位设备与每个所述锚节点之间的距离，生成所述待定位设备的位置信息。可选地，所述射频信号和所述超声波信号的时间差通过以下方式获得：当所述锚节点接收到射频信号之后开始计时，当接收到超声波信号之后停止计时，获得的计时信息作为所述锚节点接收到所述射频信号和所述超声波信号的时间差。由于射频信号的传输速度远远大于超声波信号的传输速度，因此，射频信号的传输时间忽略不计，上述时间差乘以超声波的传输速度即为待定位设备与锚节点之间的距离。可选地，所述方法还包括：设置一预设时间；当所述锚节点接收到所述射频信号之后的预设时间内收到所述超声波信号，则所述锚节点在本次定位中为有效锚节点；当所述锚节点接收到所述射频信号之后的预设时间内没有收到所述超声波信号，则所述锚节点在本次定位中为无效锚节点；当本次定位中有效锚节点小于3个时，则本次定位失败，重新进行定位，直至定位成功或达到预定的定位次数。该方法保证定位不会产生较大偏差，提供导航精确度。可选地，所述反馈信号为射频信号。可选地，每个所述锚节点的反馈信号中还包括所述锚节点的ID数据；所述方法还包括：根据所述锚节点的ID数据分别确定所述反馈信号对应的所述锚节点的位置信息。可选地，所述方法还包括：分别为每个锚节点设置一个锚节点发送延迟时间，以保证所述待定位设备依次接收到各所述锚节点发送的信号，防止信号接收冲突。可选地，所述待定位设备向至少三个锚节点同时发送射频信号和超声波信号，具体为：待定位设备向至少三个锚节点发送射频信号的同时按预设的每次超声波延迟时间依次发送至少三次超声波信号；本方法还包括：每个所述锚节点根据每个所述锚节点接收射频信号与每次所述超声波信号的时间差、每次所述超声波延迟时间以及超声波的传输速度，获得所述待定位设备与每个所述锚节点的至少三个距离值；当存在所述至少三个距离值两两之间的偏差小于阈值时，将偏差小于阈值对应的所述距离值的平均值作为最终所述待定位设备与所述锚节点之间的距离。第三方面，本专利技术还提供了一种待定位设备，包括：射频发送模块，用于向至少三个锚节点发送射频信号；超声波发送模块，用于向至少三个锚节点发送超声波信号；控制模块，用于控制所述射频发送模块和所述超声波发送模块同时向所述至少三个锚节点发送射频信号和超声波信号；接收模块，用于分别接收来自每个所述锚节点的反馈信号，所述反馈信号为所述锚节点接收到所述射频信号和所述超声波信号的时间差；距离计算模块，用于根据每个所述时间差以及超声波的传输速度获得所述待定位设备与每个所述锚节点之间的距离；存储模块，用于存储每个所述锚节点的位置信息；位置计算模块，用于根据每个所述锚节点的位置信息以及所述待定位设备与每个所述锚节点之间的距离，生成所述待定位设备的位置信息。可选地，所述的待定位设备，所述反馈信号为射频信号。可选地，所述的待定位设备，每个所述锚节点的反馈信号中还包括所述锚节点的ID数据；所述存储模块还用于存储与每个所述位置信息对应的ID数据，所述控制模块还用于从存储模块中提取与接收到的每个ID数据对应的位置信息。可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内导航定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：待定位设备向至少三个锚节点同时发送射频信号和超声波信号，所述至少三个锚节点分布于相对于所述待定位设备的不同方向；分别接收来自每个所述锚节点的反馈信号，所述反馈信号为所述锚节点接收到所述射频信号和所述超声波信号的时间差；根据每个所述时间差以及超声波的传输速度获得所述待定位设备与每个所述锚节点之间的距离；根据每个所述锚节点的位置信息以及所述待定位设备与每个所述锚节点之间的距离，生成所述待定位设备的位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种室内导航定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：待定位设备向至少三个锚节点同时发送射频信号和超声波信号，所述至少三个锚节点分布于相对于所述待定位设备的不同方向；分别接收来自每个所述锚节点的反馈信号，所述反馈信号为所述锚节点接收到所述射频信号和所述超声波信号的时间差；根据每个所述时间差以及超声波的传输速度获得所述待定位设备与每个所述锚节点之间的距离；根据每个所述锚节点的位置信息以及所述待定位设备与每个所述锚节点之间的距离，生成所述待定位设备的位置信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反馈信号通过以下方式获得：当所述锚节点接收到射频信号之后开始计时，当接收到超声波信号之后停止计时，获得的计时信息作为所述反馈信号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：设置一预设时间；当所述锚节点接收到所述射频信号之后的预设时间内收到所述超声波信号，则所述锚节点在本次定位中为有效锚节点；当所述锚节点接收到所述射频信号之后的预设时间内没有收到所述超声波信号，则所述锚节点在本次定位中为无效锚节点；当本次定位中有效锚节点小于3个时，则本次定位失败，重新进行定位，直至定位成功或达到预定的定位次数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反馈信号为射频信号。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述锚节点的反馈信号中还包括所述锚节点的ID数据；所述方法还包括：根据所述锚节点的ID数据分别确定所述反馈信号对应的所述锚节点的位置信息。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：分别为每个锚节点设置一个锚节点发送延迟时间，以保证所述待定位设备依次接收到各所述锚节点发送的信号。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待定位设备向至少三个锚节点同时发送射频信号和超声波信号，具体为：待定位设备向至少三个锚节点发送射频信号的同时按预设的每次超声波延迟时间依次发送至少三次超声波信号；所述根据每个所述时间差以及超声波的传输速度获得所述待定位设备与每个所述锚节点之间的距离，包括：根据每个所述锚节点接收射频信号与每次所述超声波信号的时间差、每次所述超声波延迟时间以及超声波的传输速度，获得所述待定位设备与每个所述锚节点的至少三个距离值；当存在所述至少三个距离值两两之间的偏差小于阈值时，将偏差小于阈值对应的所述距离值的平均值作为最终所述待定位设备与所述锚节点之间的距离。8.一种室内导航定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：待定位设备向至少三个锚节点同时发送射频信号和超声波信号，所述至少三个锚节点分布于相对于所述待定位设备的不同方向；分别接收来自每个所述锚节点的反馈信号，所述反馈信号为所述待定位设备与所述锚节点之间的距离，其具体为所述锚节点接收到所述射频信号和所述超声波信号的时间差与超声波的传输速度的乘积；根据每个所述锚节点的位置信息以及所述待定位设备与每个所述锚节点之间的距离，生成所述待定位设备的位置信息。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述射频信号和所述超声波信号的时间差通过以下方式获得：当所述锚节点接收到射频信号之后开始计时，当接收到超声波信号之后停止计时，获得的计时信息作为所述锚节点接收到所述射频信号和所述超声波信号的时间差。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：设置一预设时间；当所述锚节点接收到所述射频信号之后的预设时间内收到所述超声波信号，则所述锚节点在本次定位中为有效锚节点；当所述锚节点接收到所述射频信号之后的预设时间内没有收到所述超声波信号，则所述锚节点在本次定位中为无效锚节点；当本次定位中有效锚节点小于3个时，则本次定位失败，重新进行定位，直至定位成功或达到预定的定位次数。11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述反馈信号为射频信号。12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，每个所述锚节点的反馈信号中还包括所述锚节点的ID数据；所述方法还包括：根据所述锚节点的ID数据分别确定所述反馈信号对应的所述锚节点的位置信息。13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述方法还包括：分别为每个锚节点设置一个锚节点发送延迟时间，以保证所述待定位设备依次接收到各所述锚节点发送的信号。14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述待定位设备向至少三个锚节点同时发送射频信号和超声波信号，具体为：待定位设备向至少三个锚节点发送射频信号的同时按预设的每次超声波延迟时间依次发送至少三次超声波信号；本方法还包括：每个所述锚节点根据每个所述锚节点接收射频信号与每次所述超声波信号的时间差、每次所述超声波延迟时间以及超声波的传输速度，获得所述待定位设备与每个所述锚节点的至少三个距离值；当存在所述至少三个距离值两两之间的偏差小于阈值时，将偏差小于阈值对应的所述距离值的平均值作为最终所述待定位设备与所述锚节点之间的距离。15.一种待定位设备，其特征在于，包括：射频发送模块，用于向至少三个锚节点发送射频信号；超声波发送模块，用于向至少三个锚节点发送超声波信号；控制模块，用于控制所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓禾，赵海青，阮胜田，黄俊杰，侯迎超，吴玲俐，
申请(专利权)人：无锡辰星机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32