CN112333636A - 一种用于室内寻物的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于室内寻物的装置及方法，装置包括物品、定位模块、手持模块、控制模块，方法包括S1：利用手持模块发送包含目标对象信息的寻物指令；S2：对寻物指令进行关键词匹配，若匹配成功，则进入S3；若匹配失败，则返回S1；S3：控制模块获取目标对象和手持模块的坐标位置；S4：控制模块计算目标对象和手持模块的位置关系及距离，并规划路径；S5：控制模块将规划路径发送至手持模块；S6：手持模块识别到物体电子标签上的信息，并将信息发送至控制模块；S7：控制模块将信息比对结果发送至手持模块。本发明可以实时更新和识别物品位置和信息，辅助行动不便的人实现快速的室内寻物。

Description

一种用于室内寻物的装置及方法
技术领域
本发明涉及物品定位技术领域，具体涉及一种用于室内寻物的装置及方法。
背景技术
在现实生活中，老年人、盲人等行动不便的人，在室内寻找物品时，由于无法及时得知物品的摆放位置，在加上行动不便，很容易受伤。
现有技术中，为了帮助行动不便的人，通常采用RFID技术来对物品进行定位，然后提示物品的位置和行走的路径，然而，目前现有技术中的实现逻辑中，都是将物品放置到固定位置，使其形成一个固定的方位锚点，一旦物品位置发生改变，现有技术就无法识别物品的位置，导致整个技术方案无法实现，满足不了现实生活所需。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种用于室内寻物的装置及方法，可以对物品进行实时定位和路径规划，满足生活所需。
本发明公开了如下技术方案：
本发明实施例提供了一种用于室内寻物的装置，所述的装置包括：
物品，任一物品上均设置包含物品身份信息的电子标签；
定位模块，包括若干定位基站，用于对室内物品和手持模块进行实时的定位；
手持模块，用于向控制模块发送寻物指令和物品识别指令，接收控制模块反馈的控制信息；
控制模块，用于接收手持模块发送的寻物指令和物品识别指令，利用定位模块向手持模块发送物品位置信息和路径信息，并根据物品识别指令反馈物品信息。
进一步的，手持模块包括：
有源RFID标签，用于身份识别和位置识别；
电子标签读写器，用于触发并比对物品上电子标签的信息；
第一信息发送单元，用于向控制模块发送寻物指令；
第一信息接收单元，用于接收控制模块反馈的控制信息。
进一步的，所述的第一信息发送单元通过以下输入方式中的一种或多种发送寻物指令：机械按键、语音识别、选择开关、键盘输入。
进一步的，控制模块包括：
第二信息接收单元，用于接收第一信息发送单元或电子标签阅读器发送的指令信息；
第一位置获取单元，用于获取手持模块的位置信息；
第二位置获取单元，用于获取目标物品的位置信息；
路径规划单元，用于计算手持模块与目标物品之间的获取路径；
信息比对单元，用于比对电子标签阅读器发送的物品信息；
信息反馈单元，用于将路径信息或物品信息发送至手持模块。
利用上述的装置，本发明还提供了一种用于室内寻物的方法，所述的方法包括：
S1：利用手持模块发送包含目标对象信息的寻物指令；
S2：对寻物指令进行关键词匹配，若匹配成功，则进入S3；若匹配失败，则返回S1；
S3：控制模块获取目标对象和手持模块的坐标位置；
S4：控制模块计算目标对象和手持模块的位置关系及距离，并规划路径；
S5：控制模块将规划路径发送至手持模块；
S6：手持模块识别到物体电子标签上的信息，并将信息发送至控制模块；
S7：控制模块将信息比对结果发送至手持模块。
进一步的，在步骤S1-S5的任意过程中，若手持模块重新发出新的寻物指令，则重新跳转至步骤S1执行。
进一步的，步骤S6中，手持模块识别物品电子标签的方法为：当手持模块与目标对象之间的距离小于设定阈值时，手持模块启动对物体电子标签的识别。
本发明的有益效果：
相比于现有技术中将物***置固化的处理方式，本申请在完成一次物体的识别过程后，在人使用物品时，由于物品上的电子标签和手持模块之间一直处于阈值范围内，物体的电子标签会一直处于激活状态，当人不使用物品时，物品离开人体一定距离后才会使物体的电子标签关闭，此时，物体信号的消失位置就会作为物体的最新位置更新到控制模块中，实现物品位置的实时更新。
此外，对于寻物指令的发送，本申请提出了多种多样的发送方式，满足了实际生活的各种需求。
附图说明
图1为本发明***的原理图；
图2为本发明方法实施例的流程图；
图3为本发明定位算法的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本发明为进一步解释具体的发明内容而列举的一系列优化的设置方式，而该些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理解。
实施例
本发明实施例提供了一种用于室内寻物的装置，如图1所示，所述的装置包括左上角的控制终端，以及由三个基站组成的定位***，还有拿着手持端的人，以及贴着电子标签的各个物品。
手持端的形态可以根据实际情况进行定义，为了方便使用，手持端可以做成手套的样式，手持端上的各个单元可以做如下设置：
有源RFID标签：将人作为***中的一个物品，通过定位***判断人和所需物品之间的位置关系；
手持RFID读写器：当老年人拿到物品时，无源RFID标签被手持RFID阅读器激活，电子标签向阅读器发送射频信息，阅读器将处理后的信息与终端数据库中的信息进行比对，将比对后得到的物品信息显示出来；
蓝牙模块1：听筒功能，接收输入的语音信号发送至终端；
蓝牙模块2：扩音器功能，输出物品方向提示(东南西北)。
需要注意的是，在实际使用中，蓝牙模块1可以采用机械按键、选择开关、键盘输入等方式进行替代。
利用上述的装置，本发明实施例还提供了一种用于室内寻物的方法，如图2所示，所述的方法包括以下步骤：
S1：利用手持模块发送包含目标对象信息的寻物指令。结合上述装置，该步骤具体为：。
S2：对寻物指令进行关键词匹配，若匹配成功，则进入S3；若匹配失败，则返回S1。
步骤S2的具体实现过程为：通过科大讯飞进行语音识别，根据语音识别结果进行关键词匹配。如果数据库中没有该关键词，或者没有识别出结果，给出提示：未匹配到该物品，请重新进行语音输入；若***识别出关键词，提示：好的，明白，我将为您定位物品位置。
S3：通过第三小组所搭建的室内物品定位***，结合语音识别结果，给出物体坐标位置。
S4：计算人的坐标和物品坐标的位置关系以及距离，通过蓝牙语音，给出相应的语音提示。
S5：控制模块将规划路径发送至手持模块；若老年人在走到目标物品的过程中再次询问目标物品的距离，则重新计算老年人与物品的坐标的距离关系，并通过语音提示。或者老年人与物品的距离越来越远，则会主动通过语音提示老年人。
S6：导航的整个过程中老年人的坐标和目标物品的坐标会实时更新，当两个坐标的距离小于一定阈值值，手持模块识别到物体电子标签上的信息，并将信息发送至控制模块。
S7：程序将会调取第一组手持RFID***获得的物品信息，并与语音识别的结果进行比对，若相同则提示拿到正确物品。
在上述方法实现过程中，对于定位的实现，采用如下原理：
室内定位***的传感器位置参考图1，整个定位涉及的设备为：无线通信基站：3个；射频标签：4个建系参考标签+1个手套内置标签+n个物品标识标签。
基于图1所示的定位***，本申请采用了三角定位算法：
RFID定位的基本原理是，通过一组固定的阅读器读取目标RFID标签的特征信息(如身份ID、接收信号强度等)，确定标签所在位置。
无线信号的接收信号强度和信号传输距离的关系可以用式(1)来表示，其中，RSSI是接收信号强度，d是收发节点之间的距离，n是信号传播因子。
RSSI＝-(A+10·n lgd) (1)
平面上有三个不共线的基站A，B，C，和一个未知终端D，并已测出三个基站到终端D的距离分别为R1，R2，R3，则以三个基站坐标为圆心，三基站到未知终端距离为半径可以画出三个相交的圆，如图3所示，未知节点坐标即为三圆相交点。
利用上述原理进行二维建系流程为：服务器端获取A、B、C三个基站捕获的参考标签信号；根据公式(1)计算标签与基站的距离；选定标签1的位置为坐标原点；选定标签1与标签2连线为x轴方向，标签1与标签4连线为y轴方向；根据实际标签摆放位置，规定x轴正向为东，y轴正向为南；建立与三维世界对应二维平面坐标系。
设位置节点D(x，y)，已知A、B、C三点的坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，它们到D的距离分别是d1、d2、d3，则D的位置可以通过下列方程中的任意两个进行求解：
Figure BDA0002709092860000061
Figure BDA0002709092860000062
Figure BDA0002709092860000063
求解完成后，RFID标签匹配物品名称数据库，实时更新物品坐标。
需要注意的是，由于信号测量的误差，可能造成以上公式无解，所以，参考以下3种情况：
1)当3个圆有公共区域时，则公共区域必然有3个交点，以3个交点作三角形，则待测标签的坐标即是三角形内心坐标。
2)当两两相交无公共区域时，必然有两两公共区域。取两圆相交区域的两个交点的连线的中点，然后以这3个中点做三角形，其内心就是待测标签内心坐标。
3)3个圆不相交时舍弃，接受下一组最近3个参考标签，若3次还没有找到相交情况，即用3个参考标签做的位置做三角形，其内心就是待测标签的位置。
结合上述原理和步骤，以老年人找手机为例演示整个实现流程：
老年人发出指令：我想找手机。手套听筒接收到语音指令发送给电脑端，进行语音识别，语音识别的结果是“我想找手机”，于是从室内定位***中调取手机的位置坐标和人的位置坐标(实时刷新)，然后判断两个坐标的关系，通过语音提示老年人物品的大***置(以老年人为原点)，当老年人拿到物品时(两个坐标距离小于一定阈值)，手持rfid读写器将会激活无源电子标签，返回拿到的物品的信息，此时后台程序会判断是否拿到正确物品，并发出语音提示。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明的具体结构，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (7)

1.一种用于室内寻物的装置，其特征在于，所述的装置包括：
物品，任一物品上均设置包含物品身份信息的电子标签；
定位模块，包括若干定位基站，用于对室内物品和手持模块进行实时的定位；
手持模块，用于向控制模块发送寻物指令和物品识别指令，接收控制模块反馈的控制信息；
控制模块，用于接收手持模块发送的寻物指令和物品识别指令，利用定位模块向手持模块发送物品位置信息和路径信息，并根据物品识别指令反馈物品信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于室内寻物的装置，其特征在于，手持模块包括：
有源RFID标签，用于身份识别和位置识别；
电子标签读写器，用于触发并比对物品上电子标签的信息；
第一信息发送单元，用于向控制模块发送寻物指令；
第一信息接收单元，用于接收控制模块反馈的控制信息。
3.根据权利要求2所述的一种用于室内寻物的装置，其特征在于，所述的第一信息发送单元通过以下输入方式中的一种或多种发送寻物指令：机械按键、语音识别、选择开关、键盘输入。
4.根据权利要求2所述的一种用于室内寻物的装置，其特征在于，控制模块包括：
第二信息接收单元，用于接收第一信息发送单元或电子标签阅读器发送的指令信息；
第一位置获取单元，用于获取手持模块的位置信息；
第二位置获取单元，用于获取目标物品的位置信息；
路径规划单元，用于计算手持模块与目标物品之间的获取路径；
信息比对单元，用于比对电子标签阅读器发送的物品信息；
信息反馈单元，用于将路径信息或物品信息发送至手持模块。
5.一种用于室内寻物的方法，其特征在于，利用权利要求1-4任意一项所述的装置来实现，所述的方法包括：
S1：利用手持模块发送包含目标对象信息的寻物指令；
S2：对寻物指令进行关键词匹配，若匹配成功，则进入S3；若匹配失败，则返回S1；
S3：控制模块获取目标对象和手持模块的坐标位置；
S4：控制模块计算目标对象和手持模块的位置关系及距离，并规划路径；
S5：控制模块将规划路径发送至手持模块；
S6：手持模块识别到物体电子标签上的信息，并将信息发送至控制模块；
S7：控制模块将信息比对结果发送至手持模块。
6.根据权利要求5所述的一种用于室内寻物的方法，其特征在于，在步骤S1-S5的任意过程中，若手持模块重新发出新的寻物指令，则重新跳转至步骤S1执行。
7.根据权利要求5所述的一种用于室内寻物的方法，其特征在于，步骤S6中，手持模块识别物品电子标签的方法为：当手持模块与目标对象之间的距离小于设定阈值时，手持模块启动对物体电子标签的识别。
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