本發(fā)明涉及室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電磁耦合實現(xiàn)多人高精度空間定位方法及裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今室內(nèi)定位技術(shù)眾多，新技術(shù)也層出不窮。比如基于WiFi實現(xiàn)室內(nèi)定位、基于藍(lán)牙實現(xiàn)室內(nèi)定位、基于遠(yuǎn)距離RFID實現(xiàn)室內(nèi)定位、基于紅外實現(xiàn)室內(nèi)定位、基于無線脈沖技術(shù)實現(xiàn)室內(nèi)定位等。對于這些現(xiàn)有的技術(shù)，盡管都能夠比較好的解決室內(nèi)定位問題，但是在一些特殊場景或在特殊需求的前提下，無法達(dá)到期望的效果。

1)基于WiFi與藍(lán)牙實現(xiàn)室內(nèi)定位技術(shù)定位不夠準(zhǔn)確，精度大概在2m左右且易收到干擾；

2)基于紅外實現(xiàn)室內(nèi)定位可以比較好的解決定位精度的問題，但是當(dāng)多人在一起的情況下，由于遮擋問題存在，依然無法保證能夠?qū)崟r準(zhǔn)確定位；

3)基于無線脈沖實現(xiàn)室內(nèi)定位技術(shù)定位精度較高且無遮擋問題，但是當(dāng)多人同時需求定位的情況下，比如40人，則這套定位系統(tǒng)的刷新率會逐步降低，造成定位實時性變差。

4)對于遠(yuǎn)距離RFID實現(xiàn)室內(nèi)定位技術(shù)原理與WiFi、藍(lán)牙如出一轍，缺點同樣是精度達(dá)不到要求，一般利用遠(yuǎn)距離RFID室內(nèi)定位精度能夠達(dá)到1m左右,且易受到干擾。

基于以上論述，如果在場景中多人都需要完成定位的情況下，至少要解決定位精度、遮擋、刷新率等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于電磁耦合實現(xiàn)多人高精度空間定位裝置及方法，利用電磁耦合原理實現(xiàn)空間定位、校準(zhǔn)陀螺儀和多人空間定位。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面的實施例提供一種基于電磁耦合實現(xiàn)多人高精度空間定位裝置，包括：多個電磁耦合器件和多個定位檢測設(shè)備，其中，

多個所述電磁耦合器件鋪設(shè)于室內(nèi)建筑的至少一個平面上，其中，每個所述電磁耦合器件記錄當(dāng)前地理位置信息；

多個所述定位檢測設(shè)備由人體攜帶，每個所述定位檢測設(shè)備用于檢測攜帶其的人體在當(dāng)前運(yùn)動過程中的方向角及位移數(shù)據(jù)，以及在經(jīng)過所述電磁耦合器件時，讀取所述電磁耦合器件中記錄的地理位置信息，根據(jù)所述方向角及位移數(shù)據(jù)、讀取的地理位置信息，對人體在室內(nèi)建筑中的位置進(jìn)行定位，并將定位結(jié)果傳輸給主機(jī)。

進(jìn)一步，所述電磁耦合器件采用以下形式之一：RFID卡片、電子標(biāo)簽或線圈。

進(jìn)一步，多個電磁耦合器件和多個定位檢測設(shè)備根據(jù)相關(guān)之間建立通信的關(guān)系分別多組，其中每組中所述電磁耦合器件和與其建立通信的定位檢測設(shè)備的頻率相同，不同組之間所述電磁耦合器件的頻率可相同或不同，且多個電磁耦合器件，且以等間距安裝或粘貼在室內(nèi)建筑的一個平面上。

進(jìn)一步，所述電磁耦合器件鋪設(shè)于室內(nèi)建筑的地板、天花板或墻壁上。

進(jìn)一步，所述電磁耦合器件的頻率為13.56Mhz或125KHz。

進(jìn)一步，所述定位檢測設(shè)備包括：

陀螺儀，用于檢測人體在當(dāng)前運(yùn)動過程中的方向角及位移數(shù)據(jù)；

多個讀取單元，用于讀取所述電磁耦合器件中的數(shù)據(jù)，并通過協(xié)議翻譯，獲取記錄的地理位置信息；

控制單元，所述控制單元與所述陀螺儀和每個所述讀取單元相連，用于獲取所述方向角及位移數(shù)據(jù)、地理位置信息，并進(jìn)行整合和分析，生成針對該人體的定位結(jié)果；

通信單元，所述通信單元與所述控制單元和所述主機(jī)相連，用于將所述定位結(jié)果傳輸至所述主機(jī)進(jìn)行存儲分析。

進(jìn)一步，所述控制單元采用微控制器MCU，所述通信單元采用藍(lán)牙設(shè)備。

本發(fā)明另一方面實施例還提出一種基于電磁耦合實現(xiàn)多人高精度空間定位方法，包括如下步驟：

步驟S1：在室內(nèi)建筑的至少一個平面上，鋪設(shè)多個所述電磁耦合器件，其中，每個所述電磁耦合器件記錄當(dāng)前地理位置信息

步驟S2：由人體攜帶的定位檢測設(shè)備檢測人體在當(dāng)前運(yùn)動過程中的方向角及位移數(shù)據(jù)；

步驟S3：由定位檢測設(shè)備在經(jīng)過所述電磁耦合器件時，讀取所述電磁耦合器件中記錄的地理位置信息；

步驟S4：根據(jù)所述方向角及位移數(shù)據(jù)、讀取的地理位置信息，對人體在室內(nèi)建筑中的位置進(jìn)行定位，并將定位結(jié)果傳輸給主機(jī)。

進(jìn)一步，在所述步驟S3中，所述定位檢測設(shè)備讀取電磁耦合器件中的數(shù)據(jù)，并通過協(xié)議翻譯，獲取記錄的地理位置信息。

根據(jù)本發(fā)明實施例的基于電磁耦合實現(xiàn)多人高精度空間定位裝置及方法，利用電磁耦合原理(例如RFID讀卡方式)實現(xiàn)空間定位、校準(zhǔn)陀螺儀和多人空間定位。對于利用電磁耦合原理與技術(shù)實現(xiàn)空間定位的精度取決于地板下RFID卡片線圈鋪設(shè)的疏密程度。比如在一個方向上線圈的密度為每10cm兩個點，定位精度5cm以內(nèi)。本發(fā)明的定位精度是可以把控的，定位精度很高。因為每個人都會裝備人腳固定器，而數(shù)據(jù)讀取方向始終是向下的，人與人之間不會存在遮擋問題。由于每個人都是一個獨立的個體，也就不存在刷新率問題，無論多少人在同時進(jìn)行活動且要求實時定位，依然可以保證每個人都有同樣的刷新率。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的基于電磁耦合實現(xiàn)多人高精度空間定位裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的電磁耦合器件的鋪設(shè)示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的定位檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的基于電磁耦合實現(xiàn)多人高精度空間定位方法的流程圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明實施例的基于電磁耦合實現(xiàn)多人高精度空間定位裝置，包括：多個電磁耦合器件1和多個定位檢測設(shè)備2。

具體地，多個電磁耦合器件1鋪設(shè)于室內(nèi)建筑的至少一個平面上。其中，每個電磁耦合器件1記錄當(dāng)前地理位置信息。

其中，由于在本發(fā)明的基于電磁耦合實現(xiàn)多人高精度空間定位裝置中，可以根據(jù)電磁耦合器件1和定位檢測設(shè)備2之間是否建立通信將其分成一組或多組。即，將彼此之間建立通信的電磁耦合器件和定位檢測設(shè)備分成一組，其中每組中所述電磁耦合器件和與其建立通信的定位檢測設(shè)備的頻率相同。即，如果電磁耦合器件和定位檢測設(shè)備之間存儲數(shù)據(jù)讀取關(guān)系，則其兩者的頻率必須相同，否則無法完成讀取。

但是，不同組之間電磁耦合器件的頻率可相同或不同。即，空間定位裝置中多個電磁耦合器件可以相同或不同，只要滿足該電磁耦合器件和與其通信的定位檢測設(shè)備之間頻率相同即可。不同組之間電磁耦合器件不存在通信關(guān)系，所以其頻率是否相同對本發(fā)明無影響。并且，多個電磁耦合器件以等間距安裝或粘貼在室內(nèi)建筑的一個平面上。例如，鋪設(shè)于室內(nèi)建筑的地板、天花板或墻壁上。將電磁耦合器件1按照物理位置坐標(biāo)的順序平鋪到預(yù)設(shè)房間或其他場景。如此載有電磁耦合器件1標(biāo)定位置的鋪設(shè)工作結(jié)束，鋪設(shè)之后的場景如圖2所示。每個電磁耦合器件1對應(yīng)一個位置坐標(biāo)。

在本發(fā)明的一個實施例中，電磁耦合器件1的頻率可以為13.56Mhz或125KHz。需要說明的是，電磁耦合器件1的頻率不限于上述舉例，還可以為其他頻率，在此不再贅述。

在本發(fā)明的一個實施例中，電磁耦合器件1采用以下形式之一：RFID卡片、電子標(biāo)簽或線圈。

需要說明的是，電磁耦合器件1的類型不限于上述舉例，還可以為其他可記錄地理位置的器件，在此不再贅述。

多個定位檢測設(shè)備2由多人攜帶。例如，安裝在鞋上、腿上等人身體上所有部位或者手持、攜帶的物理上安裝RFID讀卡器或者基于電磁耦合的其他讀卡設(shè)備。

每個定位檢測設(shè)備2用于檢測攜帶其的人體在當(dāng)前運(yùn)動過程中的方向角及位移數(shù)據(jù)，以及在經(jīng)過電磁耦合器件1時，讀取電磁耦合器件1中記錄的地理位置信息，根據(jù)方向角及位移數(shù)據(jù)、讀取的地理位置信息，對人體在室內(nèi)建筑中的位置進(jìn)行定位，并將定位結(jié)果傳輸給主機(jī)，實現(xiàn)對多人的室內(nèi)或空間定位。

具體地，如圖3所示，定位檢測設(shè)備2包括：陀螺儀22、多個讀取單元21、控制單元23和通信單元24。

陀螺儀22用于檢測人體在當(dāng)前運(yùn)動過程中的方向角及位移數(shù)據(jù)。多個讀取單元21用于讀取電磁耦合器件1中的數(shù)據(jù)，并通過協(xié)議翻譯，獲取記錄的地理位置信息。即，通過讀取單元21將電磁耦合器件1中的數(shù)據(jù)通過協(xié)議翻譯成相對的物理位置點坐標(biāo)。

控制單元23與陀螺儀22和每個讀取單元21相連，用于獲取方向角及位移數(shù)據(jù)、地理位置信息，并進(jìn)行整合和分析，生成針對該人體的定位結(jié)果。在本發(fā)明的實施例中，控制單元23采用微控制器MCU。

通信單元24與控制單元23和主機(jī)相連，用于將定位結(jié)果傳輸至主機(jī)進(jìn)行存儲分析。在本發(fā)明的實施例中，通信單元24采用藍(lán)牙設(shè)備。

以RFID卡片為例，當(dāng)人腳固定的定位檢測設(shè)備2，在粘貼一定數(shù)量的RFID卡片的地板上運(yùn)動或與接觸的過程中，將相應(yīng)位置卡片中在系統(tǒng)中地理位置坐標(biāo)提取出來。定位檢測設(shè)備2中的RFID讀卡器提取到的數(shù)據(jù)既可以實現(xiàn)定位效果，使系統(tǒng)知道這個穿著人腳固定器的人的位置，同時也可以校準(zhǔn)陀螺儀22，消除陀螺儀22的累積誤差，使陀螺儀22輸出的數(shù)據(jù)精度升高。

如圖4所示，本發(fā)明實施例的基于電磁耦合實現(xiàn)多人高精度空間定位方法，包括如下步驟：

步驟S1：在室內(nèi)建筑的至少一個平面上，鋪設(shè)多個電磁耦合器件，其中，每個電磁耦合器件記錄當(dāng)前地理位置信息。

在本發(fā)明中，可以根據(jù)電磁耦合器件和定位檢測設(shè)備之間是否建立通信將其分成一組或多組。即，將彼此之間建立通信的電磁耦合器件和定位檢測設(shè)備分成一組，其中每組中所述電磁耦合器件和與其建立通信的定位檢測設(shè)備的頻率相同。即，如果電磁耦合器件和定位檢測設(shè)備之間存儲數(shù)據(jù)讀取關(guān)系，則其兩者的頻率必須相同，否則無法完成讀取。

但是，不同組之間電磁耦合器件的頻率可相同或不同。即，空間定位裝置中多個電磁耦合器件可以相同或不同，只要滿足該電磁耦合器件和與其通信的定位檢測設(shè)備之間頻率相同即可。不同組之間電磁耦合器件不存在通信關(guān)系，所以其頻率是否相同對本發(fā)明無影響。

并且，多個電磁耦合器件以等間距安裝或粘貼在室內(nèi)建筑的一個平面上。例如，鋪設(shè)于室內(nèi)建筑的地板、天花板或墻壁上。將電磁耦合器件按照物理位置坐標(biāo)的順序平鋪到預(yù)設(shè)房間或其他場景。

在本發(fā)明的一個實施例中，電磁耦合器件的頻率可以為13.56Mhz或125KHz。需要說明的是，電磁耦合器件的頻率不限于上述舉例，還可以為其他頻率，在此不再贅述。

在本發(fā)明的一個實施例中，電磁耦合器件采用以下形式之一：RFID卡片、電子標(biāo)簽或線圈。

步驟S2：由人體攜帶的定位檢測設(shè)備檢測人體在當(dāng)前運(yùn)動過程中的方向角及位移數(shù)據(jù)。

步驟S3：由定位檢測設(shè)備在經(jīng)過電磁耦合器件時，讀取電磁耦合器件中記錄的地理位置信息。

其中，定位檢測設(shè)備讀取電磁耦合器件中的數(shù)據(jù)，并通過協(xié)議翻譯，獲取記錄的地理位置信息。

步驟S4：根據(jù)方向角及位移數(shù)據(jù)、讀取的地理位置信息，對人體在室內(nèi)建筑中的位置進(jìn)行定位，并將定位結(jié)果傳輸給主機(jī)。

每個定位檢測設(shè)備用于檢測攜帶其的人體在當(dāng)前運(yùn)動過程中的方向角及位移數(shù)據(jù)，以及在經(jīng)過電磁耦合器件時，讀取電磁耦合器件中記錄的地理位置信息，根據(jù)方向角及位移數(shù)據(jù)、讀取的地理位置信息，對人體在室內(nèi)建筑中的位置進(jìn)行定位，并將定位結(jié)果傳輸給主機(jī)，實現(xiàn)室內(nèi)或空間定位。

根據(jù)本發(fā)明實施例的基于電磁耦合實現(xiàn)多人高精度空間定位裝置及方法，利用電磁耦合原理(例如RFID讀卡方式)實現(xiàn)空間定位、校準(zhǔn)陀螺儀和多人空間定位。對于利用電磁耦合原理與技術(shù)實現(xiàn)空間定位的精度取決于地板下RFID卡片線圈鋪設(shè)的疏密程度。比如在一個方向上線圈的密度為每10cm兩個點，定位精度5cm以內(nèi)。本發(fā)明的定位精度是可以把控的，定位精度很高。因為每個人都會裝備人腳固定器，而數(shù)據(jù)讀取方向始終是向下的，人與人之間不會存在遮擋問題。由于每個人都是一個獨立的個體，也就不存在刷新率問題，無論多少人在同時進(jìn)行活動且要求實時定位，依然可以保證每個人都有同樣的刷新率。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。