CN108966369B - 一种养老院人员定位监护***及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种养老院人员定位监护***及其方法，是针对解决现有同类方法及***对信号强度值要求较高，定位较为不准的技术问题而设计。其要点是该***的方法如下：先将养老院人员和/或物资配备上具有基础通信功能的设备，作为未知节点，并基于无线网络传感器与RSSI测距技术，获得无线网络节点与未知节点的估计距离；接着，通过对未知节点的邻居节点优化，利用均方偏差方法，选取出信赖度高的锚节点对未知节点进行定位，提高未知节点的定位精度。该***的无线网络传感器包括面板盖、电池、电路板、盒体，面板盖设有无线发送接收天线、显示控制面板和安全指示灯，电路板设有定位模块、压力感应器、电源管理模块、RFID识别标签。

Description

一种养老院人员定位监护***及其方法
技术领域
本发明涉及无线技术的定位方法，是一种养老院人员定位监护***及其方法。
背景技术
现今室内定位技术的需求越来越高，在各大场所室内定位已经成为标准配置。如中国专利文献中披露的申请号201710744017.1，申请公布日2018.01.30，发明名称“室内定位***”；该***包括：多个定位锚点通过加密/非加密的广播帧周期性发送自身ID信息；定位标签设置于待定位的目标上，定位标签扫描接收多个定位锚点的ID信息以及对应定位锚点的信号强度RSSI值，并通过无线方式发出；定位网关接收定位标签无线发出的信息并发出；定位服务器接收定位网关发出的多个定位锚点的ID信息、信号强度RSSI值以及定位标签自身ID，并通过接收到的定位锚点的ID信息查询对应定位锚点的位置信息，通过接收到的信号强度RSSI值计算定位标签与各个定位锚点间的距离值，之后通过定位算法获得定位标签在室内的位置信息。虽然上述技术采用无线网络传感器和RSSI测距技术对未知节点进行定位，但该技术中只要求节点的信号强度达到标准即可采用该节点，并没有对用于测量的节点进行优化，从而对测量精度产生一定的影响。同时，养老院作为人类社会不可或缺的部分，其对于物资和人员的管理也应当通过室内定位技术，实现智能化、人性化管理，现有此类技术在养老院中应用较少。
发明内容
为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种养老院人员定位监护***及其方法，使其解决现有同类产品在养老院中定位效果较差，智能化程度较低，人员、物资定位较为不便，以及应用于定位的无线网络传感器结构设计欠佳的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
一种养老院人员定位监护***，该***包括未知节点和锚节点，未知节点为具有基础通信功能的设备，锚节点为无线网络传感器；其特征在于所述基础通信功能的设备装配于养老院人员和/或物资设备，养老院内布设有若干无线网络传感器，无线网络传感器以及固定物资设备上的基础通信功能的设备为信赖度高的锚节点。
所述无线网络传感器包括面板盖、电池、电路板、盒体，面板盖设有无线发送接收天线、显示控制面板和安全指示灯，面板盖与盒体扣合的壳体内设有电池和电路板，电路板设有定位模块、压力感应器、电源管理模块、RFID识别标签和RFID射频识别器，定位模块实时监控无线网络传感器的位置信息，压力感应器能感应到无线网络传感器受到的外力冲击，电源管理模块能随时检测无线网络传感器的电量，RFID识别标签用于无线网络传感器的识别，RFID射频识别器用于带RFID识别标签的设备识别。
所述无线网络传感器的盒体底部设有夹体，夹体的尾部伸出盒体设有安装孔。从而便于无线网络传感器通过夹体的安装孔安装于养老院的设备或物资，通过夹体夹持于养老院的设备或物资。
所述无线网络传感器的面板盖与盒体扣合处设有装饰圈，装饰圈的一侧设有伸出的***板端。从而便于无线网络传感器***到养老院的设备或物资缝隙内。
根据上述该***的特点，该方法具体如下：先将养老院人员和/或物资配备上具有基础通信功能的设备，作为未知节点，并基于无线网络传感器与RSSI测距技术，获得无线网络节点与未知节点的估计距离；接着，通过对未知节点的邻居节点优化，利用均方偏差方法，选取出信赖度高的锚节点对未知节点进行定位，提高未知节点的定位精度。
本发明的定位方法可行，定位结果精确，定位方便、快捷，应用范围广；其适合作为养老院人员和/或物资配备的定位监护，以及同类定位方法的改进。
附图说明
图1是本发明未知节点定位的具体流程方框图。
图2是本发明的无线网络传感器实施例***结构示意图。
附图序号及名称：1、面板盖，2、装饰圈，3、电池，4、电路板，5、盒体，6、夹体。
具体实施方式
现结合附图，对本发明工作原理作进一步描述。该***包括未知节点和锚节点，未知节点为具有基础通信功能的设备，锚节点为无线网络传感器；基础通信功能的设备装配于养老院人员和/或物资设备，养老院内布设有若干无线网络传感器。如图2所示无线网络传感器的实施例，无线网络传感器包括面板盖1、电池3、电路板4、盒体5，面板盖设有无线发送接收天线、显示控制面板和安全指示灯，面板盖与盒体扣合的壳体内设有电池和电路板，电路板设有定位模块、压力感应器、电源管理模块、RFID识别标签和RFID射频识别器，定位模块实时监控无线网络传感器的位置信息，压力感应器能感应到无线网络传感器受到的外力冲击，电源管理模块能随时检测无线网络传感器的电量，RFID识别标签用于无线网络传感器的识别，RFID射频识别器用于带RFID识别标签的设备识别。无线网络传感器的盒体底部设有夹体6，夹体的尾部伸出盒体设有安装孔；无线网络传感器的面板盖与盒体扣合处设有装饰圈2，装饰圈的一侧设有伸出的***板端。无线网络传感器通过装饰圈的***板端***养老院的设备或物资缝隙内，无线网络传感器通过夹体安装于或夹持于养老院的设备或物资。经过无线网络传感器的带RFID识别标签的物资或人员，通过RFID射频识别器识别，并上传至服务器，无线网络传感器通过自身的RFID识别标签记录各无线网络传感器的位置信息和使用状态。
如图1所示，具体流程如下：
S100：设养老院人员和/或物资设备的未知节点为n1，预先部署于其周围的n个邻居节点的集合为B，根据实际需求，基于RSSI测距距离选取最近的m个邻居节点(n＜m)，作为优化节点候补；从集合B中选取(n-m)个节点的所有可能子集S1的集合记作S(n-m)，从集合B中选取m个节点的所有可能子集S2的集合记作S(m)，即
Figure GSB0000191405540000031
Figure GSB0000191405540000032
S200：假设可能子集中有c个锚节点(x1，…，xc，y1，…，yc)，计算未知节点的估计矩阵，即
Figure GSB0000191405540000033
其中，i为对应节点角标，未知节点到对应锚节点的距离
Figure GSB0000191405540000034
系数b＝(10np/σdB)2，取S100：设养老院人员和/或物资设备的未知节点为n1，预先部署于其周围的n个邻居节点的集合为B，根据实际需求，基于RSSI测距距离选取最近的m个邻居节点(n＜m)，作为优化节点候补；从集合B中选取(n-m)个节点的所有可能子集S1的集合记作S(n-m)，从集合B中选取m个节点的所有可能子集S2的集合记作S(m)，即
Figure GSB0000191405540000035
Figure GSB0000191405540000036
S200：假设可能子集中有c个锚节点(x1，…，xc，y1，…，yc)，计算未知节点的估计矩阵，即
Figure GSB0000191405540000037
其中，i为对应节点角标，未知节点到对应锚节点的距离
Figure GSB0000191405540000038
系数b＝(10np/σdB)2，取σdB/np＝1.7；
S300：根据未知节点的估计矩阵，计算S(n-m)中所有可能子集的均方偏差最小值，即
Figure GSB0000191405540000041
其中，
Figure GSB0000191405540000042
为计算得到的估计坐标，(x0，y0)为未知节点实际坐标位置；
S400：选取使得均方偏差最小的可能子集中的节点作为优化子集S(n)，即
S(n)的集合为
Figure GSB0000191405540000043
和
Figure GSB0000191405540000044
其中，bj为与未知节点距离由近至远排列后的节点(b1，…bj)，||n1-bj||为未知节点n1到节点bj的距离；
S401：假设优化子集S(n)中含有k个节点(x1，…，xk，y1，…yk)(k＜n)，基于RSSI测距技术，利用优化子集S(n)对未知节点进行测量得到未知节点坐标(x0，y0)，实现对养老院人员和/或物资设备的定位，即
Figure GSB0000191405540000045
从而实现养老院人员和/或物资设备的精确定位。
综上所述，该***及其方法选择优化用于测量的节点，从而有更高精度的室内定位，为养老院的人员和物资管理提供帮助，实现养老院的智能化、人性化管理。相对于传统的无线网络节点定位技术，该***及其方法有效地调高的节点定位精确度，同时定位方法要求的计算难度低；同时，现阶段的养老院人员和/或物资管理方面多采用人力管理，该***及其方法将大大降低养老院在人力、物力方面的成本。

Claims (1)

1.一种养老院人员定位监护***的方法，该***包括未知节点和锚节点，未知节点为具有基础通信功能的设备，锚节点为无线网络传感器；所述基础通信功能的设备装配于养老院人员和/或物资设备，养老院内布设有若干无线网络传感器，无线网络传感器以及固定物资设备上的基础通信功能的设备为信赖度高的锚节点；其特征在于先将养老院人员和/或物资配备上具有基础通信功能的设备，作为未知节点，并基于无线网络传感器与RSSI测距技术，获得无线网络节点与未知节点的估计距离；接着，通过对未知节点的邻居节点优化，利用均方偏差方法，选取出信赖度高的锚节点对未知节点进行定位，提高未知节点的定位精度；
该方法的具体流程如下：
S100：设养老院人员和/或物资设备的未知节点为n1，预先部署于其周围的n个邻居节点的集合为B，根据实际需求，基于RSSI测距距离选取最近的m个邻居节点(n＜m)，作为优化节点候补；从集合B中选取(n-m)个节点的所有可能子集S1的集合记作S(n-m)，从集合B中选取m个节点的所有可能子集S2的集合记作S(m)，即
Figure FSB0000193191310000011
Figure FSB0000193191310000012
S200：假设可能子集中有c个锚节点(x1，…，xc，y1，…，yc)，计算未知节点的估计矩阵，即
Figure FSB0000193191310000013
其中，i为对应节点角标，未知节点到对应锚节点的距离
Figure FSB0000193191310000014
系数b＝(10np/σdB)2，取σdB/np＝1.7；
S300：根据未知节点的估计矩阵，计算S(n-m)中所有可能子集的均方偏差最小值，即
Figure FSB0000193191310000015
其中，
Figure FSB0000193191310000016
为计算得到的估计坐标，(x0，y0)为未知节点实际坐标位置；
S400：选取使得均方偏差最小的可能子集中的节点作为优化子集S(n)，即
S(n)的集合为
Figure FSB0000193191310000021
和
Figure FSB0000193191310000022
其中，bj为与未知节点距离由近至远排列后的节点(b1，…bj)，||n1-bj||为未知节点n1到节点bj的距离；
S401：假设优化子集S(n)中含有k个节点(x1，…，xk，y1，…yk)(k＜n)，基于RSSI测距技术，利用优化子集S(n)对未知节点进行测量得到未知节点坐标(x0，y0)，实现对养老院人员和/或物资设备的定位，即
Figure FSB0000193191310000023
从而实现养老院人员和/或物资设备的精确定位。
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