CN113645568B - 一种基于智能***的楼层定位***及其方法 - Google Patents

一种基于智能***的楼层定位***及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于智能***的楼层定位***及其方法，设有***，所述***包括主控SoC、通信模块、气压传感器、GPS芯片和Wifi芯片，所述主控SoC分别与所述通信模块、气压传感器、GPS芯片、Wifi芯片连接；所述主控SoC作为***的主控单元用于实现***的功能逻辑；所述通信模块用于与所述云平台进行通信；所述GPS芯片用于获取卫星信号，实现室外定位及进入室内时的判定；所述Wifi芯片用于获取wifi信息，实现室内水平方向上的定位；所述气压传感器用于采集***的气压值，检测使用者在垂直方向的高度变化。其解决了现有定位技术无法进行高度定位、室内定位效果差的技术问题。本发明可广泛应用于高度定位。

Description

一种基于智能***的楼层定位***及其方法
技术领域
本发明涉及一种定位***及方法，特别是涉及一种基于智能***的楼层定位***及其方法。
背景技术
随着导航定位技术的高速发展，给人们的生活带来了巨大的便利。在户外，如滴滴打车、车载导航、高德地图等基于位置的服务和相关产品，已经成为人们生活中不可或缺的一部分。与此同时，人们对定位服务的质量要求也越来越高。现有的定位技术主要是通过GPS、基站、wifi技术进行定位，又受限于信号及硬件定位服务一般仅在室外，室内定位仅能实现水平方向上的定位，垂直方向上定位的需求一直亟待解决。由于人们目前工作生活主要是在大楼内，故楼层定位是重中之重。
发明内容
本发明针对现有定位技术无法进行高度定位、室内定位效果差的技术问题，提供一种能够实现室内定位，并且可以有效确定所在楼层的基于智能***的楼层定位***及其方法。
为此，本发明的技术方案是，一种基于智能***的楼层定位***，设有***，所述***包括主控SoC、通信模块、气压传感器、GPS芯片和Wifi芯片，所述主控SoC分别与所述通信模块、气压传感器、GPS芯片、Wifi芯片连接；所述主控SoC作为***的主控单元用于实现***的功能逻辑；所述通信模块用于与所述云平台进行通信，实现通话功能；所述GPS芯片用于获取卫星信号，实现室外定位及进入室内时的判定；所述Wifi芯片用于获取wifi信息，实现室内水平方向上的定位；所述气压传感器用于采集气压值，检测垂直方向的高度变化。
优选的，所述定位***还包括云平台和APP，所述***与所述云平台连接，所述云平台与所述APP连接，所述云平台用于收集***获取的位置信息及***的设备信息，所述APP用于从所述云平台获取所述***的数据并展示给使用者。
优选的，所述***通过所述通信模块与所述云平台连接；所述通信模块采用Cat.1或Cat.4模组。
一种基于智能***的楼层定位方法，具体步骤为：
步骤1，通过***的GPS芯片搜索的可视卫星状态来判断使用者是否进入了楼宇内，若判断使用者在室外，则使用GPS定位即可；若判断使用者进入了室内，进入步骤2；
步骤2，触发记录楼层的初始值，触发气压传感器获取初始气压值p0；
步骤3，***监控气压传感器的气压值变化情况：当气压值变化超过设定的阈值时，则判定楼层发生了变化，计算高度信息和楼层信息，若没有发生改变则获取上一次的高度信息和楼层信息；
步骤4，启动Wifi芯片进行室内水平定位；
步骤5，***通过通信模块向云平台上报数据。
优选的，步骤1中，可视卫星状态具体包括卫星信号数量和信号噪声比，当GPS芯片搜索到卫星信号的信号噪声比大于25时，判定使用者在楼宇外；
当GPS芯片搜索到卫星信号的信号噪声比不大于25，且大于10时：若GPS芯片搜索到的卫星信号数量不少于6，则判定使用者在楼宇外；若GPS芯片搜索到的卫星信号数量少于6，则判定使用者在楼宇内；
当GPS芯片搜索到卫星信号的信号噪声比不大于10时，判定使用者在楼宇内。
优选的，所述GPS芯片搜索可视卫星信号的频率为每分钟一次，所述可视卫星信号的状态通过所述主控SoC进行解析，并有所述主控SoC实现室内室外的判定。
优选的，步骤3具体为，***按照每分钟一次的频率获取气压值p，所述气压值p是气压传感器按照每5秒一次的频率采集3次取的平均值；获取到当前气压值p后，首先计算当前气压值p与初始气压值p0的偏差值△p，若△p的值小于预先设定的气压值变化阈值，则判定楼层未发生变化；若△p大于预先设定的气压值变化阈值，则判定楼层发生了变化，再根据高度计算公式1计算出使用者当前位置相对于初始楼层的高度，然后根据楼层高度使用公式2估算出使用者所在的楼层，
公式1为：h＝(p0-p)/0.12，公式2为：f＝h/h0，其中，h为使用者当前位置相对于初始楼层的高度；h0为每层楼的高度；h和h0的单位均为：米，f为使用者相对于初始楼层所上升的楼层数。
优选的，所述步骤4具体为，开启wifi芯片，***搜索wifi信息，wifi信息包括wifi的MAC地址及wifi信号强度，***获取到wifi信息后，将信息上报到云平台，云平台将这些信息输入到网络上的查询接口，则可以获取到***的当前位置信息。
优选的，步骤5中，向云平台上报的数据包括GPS定位信息、wifi定位信息、所处高度信息及楼层信息，所述云平台将从***接收到的信息传送到手机端APP，可实时查看使用者的位置状态；***具有通话功能，通过APP设置***的求救电话和亲情号码，***可以与求救电话和亲情号码进行通话。
优选的，通过APP设置***的确定时间段内的高度阈值，当***在此时间段内的高度超过所述高度阈值时，***自动拨打SoS电话，提示使用者家属确认异常情况。
本发明有益效果是，
(1)本发明通过***的GPS芯片判断使用者是否进入室内，进入室内后结合压力传感器实时监测压力值，通过主控SoC进行分析判断，可以估算出使用者所在楼层，结合Wifi芯片进行室内水平方向定位，实现使用者在室内位置的精确定位，避免了室内信号弱导致水平定位不准以及传统定位方式无法定位使用者高度的问题；
(2)通过云平台将使用者信息传送给APP，方便使用者监护人或其亲属实时查看；
(3)***具有通话功能，通过APP设置***的求救电话和亲情号码，***可以与求救电话和亲情号码进行通话，方便使用者与外界及时取得联系；
(4)通过APP设置***的确定时间段内的高度阈值，当***在此时间段内的高度超过所述高度阈值时，***自动拨打SoS电话，提示使用者家属确认异常情况，可以最大限度的避免意外情况的发生。
附图说明
图1是本发明实施例的***模块示意图；
图2是本发明实施例的整体定位流程图；
图3是本发明实施例的室内外判断流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
如图1所示，一种基于智能***的楼层定位***，设有***，***包括主控SoC、通信模块、气压传感器、GPS芯片、Wifi芯片、云平台和APP，主控SoC分别与通信模块、气压传感器、GPS芯片、Wifi芯片连接，通信模块与云平台连接，云平台与APP连接；主控SoC作为***的主控单元用于实现***的功能逻辑；通信模块用于与云平台进行通信，实现通话功能；GPS芯片用于获取卫星信号，实现室外定位及进入室内时的判定；Wifi芯片用于获取wifi信息，实现室内水平方向上的定位；气压传感器用于采集气压值，检测垂直方向的高度变化；云平台用于收集***获取的位置信息及***的设备信息，APP用于从云平台获取***的数据并展示给使用者，通信模块采用Cat.1或Cat.4模组。
如图2所示，一种基于智能***的楼层定位方法，具体步骤为：
步骤1，通过***的GPS芯片搜索的可视卫星状态(GPGSV)来判断使用者是否进入了楼宇内，主要参考卫星信号数量和信号噪声比，通常在室外环境GPS芯片可以搜索到6个以上的卫星信号，信号噪声比在25以上，而在室内环境下搜索到的可视卫星数量在2个以下，并且信号噪声比在0～10之间。根据这种差异性，能够实现是否进入楼内的检测。***按照每分钟1次的频率搜索进行GPS搜索，对搜索到的GPGSV数据进行解析。按照信号噪声比(SNR)的强度分为3段：10以下、10～25、25以上。解析数据统计出每段的卫星数量。如图3所示，当有可视卫星SNR大于25时，则判定为在室外；当所有可视卫星SNR都小于10时，则判定为在室内；若可视卫星SNR有大于10小于25时，则进一步判定这一区段的卫星数量，若卫星数量大于等于6，则判定为室外，否则判定为室内。若判断使用者在室外，则使用GPS定位，将获取的定位信息直接上报给云平台；若判断使用者进入了室内，进入步骤2；
可视卫星信号的状态通过***的主控SoC进行解析，并由主控SoC实现室内/室外的判定。
步骤2，当使用者从室外进入室内，通常是建筑物的一楼。根据进入楼内检测的方法，当判定进入室内时，触发记录楼层的初始值，采集此时的气压值作为初始气压值p0。
步骤3，获取到初始气压值后，记录此时高度为0米、楼层数为1。***按照每分钟一次的频率获取气压值。获取的气压值是气压传感器按照每5秒一次的频率采集3次取的平均值。获取到当前气压值p后，首先计算当前气压值与初始气压值的偏差值△p，若△p的值小于0.48hPa则判定楼层未发生变化。若△p大于0.48hPa则判定楼层发生了变化。
受地球引力影响，气压与海拔高度之间存在明显的关系。在海拔3000米以内，大气压随高度的增加呈递减规律。可以通过给定的气压值计算出垂直空间上的高度。海拔每上升一米，大气压减少0.12hPa。计算监测到的气压所在高度方法为：假设使用者进入楼宇时为大楼底层，对应大气压为p0,垂直方向每上升1米，大气压减少0.12hPa，监测到的气压传感器读数为p：
h＝(p0-p)/0.12 (公式1)
f＝h/h0 (公式2)
其中，h为计算出的高度，单位：米；h0为每层楼的高度，f为计算出所在楼层f。
根据计算公式1计算出当前位置相对于一楼的高度，然后根据楼层高度使用公式2估算出使用者所在的楼层。
一般楼宇的层高在4～6米左右，上下气压差约为0.48hPa～0.72hPa。目前市场上适用于嵌入式设备的气压传感器相对精度在0.02hPa以下，能够满足楼层定位要求。
步骤4，启动Wifi芯片进行室内水平定位：开启wifi芯片，***搜索wifi信息，主要用到的信息是wifi的MAC(MediaAccess Control)地址及wifi信号强度。MAC地址用于在网络中唯一标识一个网卡，可用于确认网络设备位置。Wifi信号的强度则直接反映了距离这个网卡设备的距离。距离越近信号越强。***获取到wifi信息后，将数据上报到云平台，平台侧通过将这些信息输入到网络上的查询接口，则可以获取到当前的位置信息。但wifi定位需要搜索到至少3个wifi信息，少于3个则无法定位成功。
步骤5，***通过通信模块向云平台上报包括GPS定位信息、wifi定位信息、所处高度信息及楼层信息等数据，云平台将从***接收到的信息传送到手机端APP，使用者监护人或亲属等人可实时查看使用者的位置状态。
***还具有通话功能，可以通过APP设置***的求救电话和亲情号码，当遇到紧急情况时，可以及时进行通话。
***还具有预警功能：通过APP设置***的确定时间段内的高度阈值，当***在此时间段内的高度超过高度阈值时，***自动拨打SoS电话，提示使用者家属确认异常情况。预警功能主要是针对跳楼轻生行为，这部分主要关注的人群是青少年，这部分通过学习机制实现。目前人们的工作和学习规律性都比较强，如星期一到星期五工作的话都是在公司，学生都在学校上课，这两种场景所处的高度都比较固定，***每次获取高度后，会根据获取的时间比对获取的高度然后进行记录。如：早上08:00到晚上17:00这段时间获取的使用者最高高度记录为H_work或H_school，晚上17:00到早上08:00之间的这段时间获取的最高高度记录为H_home，将H_work或H_school和H_home设置为高度阈值，当早上8:00到晚上17:00这段时间获取到的高度大于H_work或H_school时，***自动拨打SoS电话，提示使用者家属确认异常情况，同理在晚上17:00到早上08:00之间获取的高度大于H_home时，***自动拨打SoS电话，提示使用者家属确认异常情况。通过以上方案可以实现***的预警功能，避免惨剧发生。
使用者佩戴智能***，当在户外时，***通过GPS定位。当进入室内后，***通过wifi进行水平定位，气压传感器进行垂直定位，实现室内的定位。***会将定位数据上传到平台。使用者家属可以通过APP查看实时位置。配带一段时间后，学习机制建立预警功能，使用者所处高度异常时，终端会主动拨打SoS号码，提醒使用者家属确认情况。
通过本发明实现了室内的楼层定位，再结合GPS和wifi实现了使用者的实时定位。当出现异常情况时，使用者可以主动求救。同时楼内的位置信息可以很好的辅助到各种室内救援工作。
本发明通过***的GPS芯片判断使用者是否进入室内，进入室内后结合压力传感器实时监测压力值，通过主控SoC进行分析判断，可以估算出使用者所在楼层，结合Wifi芯片进行室内水平方向定位，实现使用者在室内位置的精确定位，避免了室内信号弱导致水平定位不准以及传统定位方式无法定位使用者高度的问题。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (4)

1.一种基于智能***的楼层定位方法，采用基于智能***的楼层定位***，所述楼层定位***设有***，所述***包括主控SoC、通信模块、气压传感器、GPS芯片和Wifi芯片，所述主控SoC分别与所述通信模块、气压传感器、GPS芯片、Wifi芯片连接；所述主控SoC作为***的主控单元用于实现***的功能逻辑；还包括云平台和APP，所述通信模块用于与所述云平台进行通信；所述GPS芯片用于获取卫星信号的数量和信号噪声比，实现室外定位及进入室内时的判定；所述Wifi芯片用于获取wifi信息，实现室内水平方向上的定位；所述气压传感器用于采集***的气压值，检测使用者在垂直方向的高度变化；所述***与所述云平台连接，所述云平台与所述APP连接，所述云平台用于收集***获取的位置信息及***的设备信息，所述APP用于从所述云平台获取所述***的数据并展示给使用者，所述APP还用于设置所述***的求救电话和亲情号码，所述***可以与求救电话和亲情号码进行通话，所述***可自动拨打SoS电话；所述通信模块采用Cat.1或Cat.4模组，所述***通过所述通信模块与所述云平台连接，其特征在于，所述定位方法的步骤为：
步骤1，通过***的GPS芯片搜索的可视卫星状态来判断使用者是否进入了楼宇内，若判断使用者在室外，则使用GPS定位即可；若判断使用者进入了室内，进入步骤2；
所述可视卫星状态具体包括卫星信号数量和信号噪声比，当GPS芯片搜索到卫星信号的信号噪声比大于25时，判定使用者在楼宇外；当GPS芯片搜索到卫星信号的信号噪声比不大于25，且大于10时：若GPS芯片搜索到的卫星信号数量不少于6，则判定使用者在楼宇外；若GPS芯片搜索到的卫星信号数量少于6，则判定使用者在楼宇内；当GPS芯片搜索到卫星信号的信号噪声比不大于10时，判定使用者在楼宇内；
所述可视卫星信号的状态通过所述主控SoC进行解析，并由所述主控SoC实现室内室外的判定；
步骤2，触发记录楼层的初始值，触发气压传感器获取初始气压值p0；
步骤3，***监控气压传感器的气压值变化情况：当气压值变化超过设定的阈值时，则判定楼层发生了变化，计算高度信息和楼层信息，若没有发生改变则获取上一次的高度信息和楼层信息；
步骤4，启动Wifi芯片进行室内水平定位，具体为：开启wifi芯片，***搜索wifi信息，wifi信息包括wifi的MAC地址及wifi信号强度，***获取到wifi信息后，将信息上报到云平台，云平台将这些信息输入到网络上的查询接口，则可以获取到***的当前位置信息；wifi芯片进行室内水平定位需要搜索到至少3个wifi信息，少于3个wifi信息则定位失败；
步骤5，***通过通信模块向云平台上报数据；
通过APP设置***的确定时间段内的高度阈值，当***在此时间段内的高度超过所述高度阈值时，***自动拨打SoS电话，提示使用者家属确认异常情况，***可以与求救电话和亲情号码进行通话。
2.根据权利要求1所述的基于智能***的楼层定位方法，其特征在于，所述GPS芯片搜索可视卫星信号的频率为每分钟一次。
3.根据权利要求1所述的基于智能***的楼层定位方法，其特征在于，所述步骤3具体为，***按照每分钟一次的频率获取气压值p，所述气压值p是气压传感器按照每5秒一次的频率采集3次取的平均值；获取到当前气压值p后，首先计算当前气压值p与初始气压值p0的偏差值△p，若△p的值小于预先设定的气压值变化阈值，则判定楼层未发生变化；若△p大于预先设定的气压值变化阈值，则判定楼层发生了变化，再根据高度计算公式1计算出使用者当前位置相对于初始楼层的高度，然后根据楼层高度使用公式2估算出使用者所在的楼层；
公式1为：h＝(p0-p)/0.12，公式2为：f＝h/h0，其中，h为使用者当前位置相对于初始楼层的高度；h0为每层楼的高度；h和h0的单位均为：米，f为使用者相对于初始楼层所上升的楼层数。
4.根据权利要求1所述的基于智能***的楼层定位方法，其特征在于，所述步骤5中，向云平台上报的数据包括GPS定位信息、wifi定位信息、所处高度信息及楼层信息，所述云平台将从***接收到的信息传送到手机端APP，可实时查看使用者的位置状态；通过APP设置***的求救电话和亲情号码。
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