基于掃地機(jī)器人的wifi指紋地圖自動(dòng)采集系統(tǒng)及方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及室內(nèi)地圖測繪技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于掃地機(jī)器人的WIFI指紋地圖自動(dòng)采集系統(tǒng)及方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]WiFi室內(nèi)指紋(WiFi Fingerprint)定位原理就是建立無線信號(hào)強(qiáng)度和位置信息穩(wěn)定映射關(guān)系。位置指紋定位主要工作是建立Rad1-map，在此基礎(chǔ)上，定位系統(tǒng)使用Rad1-map和當(dāng)前接收到的信號(hào)值，通過定位算法計(jì)算出位置信息。WIFI指紋定位需要繪制“信號(hào)場強(qiáng)圖”(指紋庫)，信號(hào)采集時(shí)間越長，采集點(diǎn)越多，指紋庫越準(zhǔn)確，但與此同時(shí)時(shí)間成本和費(fèi)用也越高。定位指紋庫生產(chǎn)跟地圖測繪類似，需要進(jìn)行外業(yè)(測繪采集)和內(nèi)業(yè)(數(shù)據(jù)處理)。定位指紋庫的成本是否能下降是WiFi室內(nèi)定位技術(shù)推廣的核心因素。
[0003]掃地機(jī)器人已廣泛投入使用，通過感應(yīng)器，偵測障礙物，如碰到墻壁或其他障礙物，自行轉(zhuǎn)彎并依不同規(guī)則設(shè)定，通過不同路線行走，全面覆蓋區(qū)域。通過電磁脈沖自動(dòng)掃描或超聲波反射等方式，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)形成房間的關(guān)鍵信息，如房間面積和結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)自己所處的位置和房屋的結(jié)構(gòu)自動(dòng)制定行走計(jì)劃。配合機(jī)身設(shè)定控制路徑，在室內(nèi)反復(fù)行走，如沿邊、集中、隨機(jī)、直線行走等。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種處理效率高、指紋數(shù)據(jù)更為全面的基于掃地機(jī)器人的WIFI指紋地圖自動(dòng)采集系統(tǒng)。
[0005]一種基于掃地機(jī)器人的WIFI指紋地圖自動(dòng)采集系統(tǒng)，包括:
[0006]掃地機(jī)器人，所述掃地機(jī)器人通過自動(dòng)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)區(qū)域全覆蓋掃描；
[0007]WIFI終端模塊，安裝于所述掃地機(jī)器人上，用于與外界WIFI AP定位模塊通信，獲取所在位置WIFI信號(hào)強(qiáng)度；
[0008]多個(gè)AP定位模塊，分布設(shè)置于室內(nèi)各區(qū)域內(nèi)，所述多個(gè)AP定位模塊可通過人工測度獲取其空間位置信息，所述多個(gè)AP定位模塊信號(hào)連接于所述WIFI終端模塊及定位服務(wù)器;
[0009]定位服務(wù)器，信號(hào)連接于所述多個(gè)AP定位模塊及所述WIFI終端模塊，所述定位服務(wù)器以三點(diǎn)定位為基礎(chǔ)，通過內(nèi)置的程序計(jì)算所述WIFI終端模塊與各AP定位模塊的相對(duì)位置，從而獲取所述掃地機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中所在的空間坐標(biāo)。所述定位服務(wù)器用于實(shí)時(shí)記錄并存儲(chǔ)所述WIFI終端模塊所采集的WIFI信號(hào)數(shù)據(jù)及所述掃地機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的空間坐標(biāo)，并根據(jù)采集時(shí)間，將所述WIFI信號(hào)數(shù)據(jù)與所述空間坐標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)集成，導(dǎo)入至其GIS系統(tǒng)中，從而自動(dòng)生成上述空間范圍內(nèi)WIFI指紋地圖。
[0010]在一些實(shí)施例中，還包括慣性傳感器定位模塊，安裝于所述掃地機(jī)器人上，所述慣性傳感器定位模塊用于根據(jù)所述掃地機(jī)器人的已知出發(fā)點(diǎn)位置，通過慣性變換實(shí)時(shí)計(jì)算出下一點(diǎn)位置，用于彌補(bǔ)或矯正WIFI空間定位之不足。
[0011]在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)AP定位模塊事先通過手機(jī)基站、偽衛(wèi)星、射頻標(biāo)簽、超寬帶無線電等室內(nèi)定位方法中的一種或多種以及其他人工測度方式獲取其空間位置信息。
[0012]在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)AP定位模塊主動(dòng)探測WIFI終端模塊，并以三點(diǎn)定位為基礎(chǔ)，通過所述服務(wù)器內(nèi)置的程序計(jì)算獲取所述掃地機(jī)器人與各AP定位模塊的相對(duì)位置，從而獲取所述掃地機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中所在的空間坐標(biāo)。
[0013]在一些實(shí)施例中，所述WIFI信號(hào)數(shù)據(jù)包括信號(hào)強(qiáng)度，信號(hào)角度，相位，時(shí)間和時(shí)間差數(shù)據(jù)。
[0014]在一些實(shí)施例中，所述慣性傳感器定位模塊包括加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)以及其他慣性傳感器。
[0015]另一方面，本申請(qǐng)還提供了一種基于掃地機(jī)器人的WIFI指紋地圖自動(dòng)采集方法，包括下述步驟:
[0016]所述掃地機(jī)器人通過自動(dòng)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)區(qū)域全覆蓋掃描；
[0017]所述WIFI終端模塊采集所在位置WIFI信號(hào)數(shù)據(jù)，同時(shí)與AP定位模塊通信；
[0018]多個(gè)AP定位模塊通過人工測度獲取空間位置信息，與WIFI終端模塊、定位服務(wù)器保持通訊連接，以三點(diǎn)定位為基礎(chǔ)，通過定位服務(wù)器內(nèi)置的程序計(jì)算所述WIFI終端模塊與各AP定位模塊的相對(duì)位置，從而獲取所述掃地機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中所在的空間坐標(biāo)；
[0019]定位服務(wù)器實(shí)時(shí)記錄并存儲(chǔ)所述WIFI終端模塊的WIFI信號(hào)數(shù)據(jù)及所述掃地機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的空間坐標(biāo)，并根據(jù)采集時(shí)間，將所述WIFI信號(hào)數(shù)據(jù)與所述空間坐標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)集成，導(dǎo)入至其GIS系統(tǒng)中，從而自動(dòng)生成上述空間范圍內(nèi)WIFI指紋地圖。
[0020]本發(fā)明提供的基于掃地機(jī)器人的WIFI指紋地圖自動(dòng)采集系統(tǒng)及方法，通過安裝于所述掃地機(jī)器人上的WIFI終端模塊采集WIFI信號(hào)指紋，并與多AP定位模塊及定位服務(wù)器通信，以三點(diǎn)定位計(jì)算所述WIFI終端模塊與各AP定位模塊的相對(duì)位置，從而獲取所述掃地機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中所在的空間坐標(biāo)，并以慣性傳感器輔助定位進(jìn)一步地提高了掃地機(jī)器人的定位精度；再通過定位服務(wù)器實(shí)時(shí)記錄并存儲(chǔ)所述WIFI終端模塊所采集的WIFI信號(hào)數(shù)據(jù)及所述掃地機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的空間坐標(biāo)，并根據(jù)采集時(shí)間，將所述WIFI信號(hào)數(shù)據(jù)與所述空間坐標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)集成，導(dǎo)入至定位服務(wù)器的GIS系統(tǒng)中，從而自動(dòng)生成上述空間范圍內(nèi)WIFI指紋地圖，有效降低人工采集數(shù)據(jù)勞動(dòng)強(qiáng)度。
【【附圖說明】】
[0021]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的基于掃地機(jī)器人的WIFI指紋地圖自動(dòng)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的基于掃地機(jī)器人的WIFI指紋地圖自動(dòng)采集方法的步驟流程圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)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(hào)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(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0024]請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明提供一種基于掃地機(jī)器人的WIFI指紋地圖自動(dòng)采集系統(tǒng)100，包括:掃地機(jī)器人110、WIFI終端模塊120、WIFI終端模塊130、定位服務(wù)器140。
[0025]其中，掃地機(jī)器人110通過移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)區(qū)域全覆蓋掃描?？梢岳斫?，掃地機(jī)器人110按某種移動(dòng)規(guī)則(實(shí)際中可以根據(jù)所處位置和房屋結(jié)構(gòu)特征，自動(dòng)制定行走計(jì)劃并反復(fù)行走，如沿邊、集中、隨機(jī)、直線等)，完成對(duì)室內(nèi)區(qū)域全覆蓋掃描，并可穿越不同房間。
[0026]WIFI終端模塊120安裝于所述掃地機(jī)器人上，用于與外界WIFI AP定位模塊通信，獲取所在位置WIFI信號(hào)強(qiáng)度。在實(shí)際中，將具有WIFI功能智能手機(jī)固定于上述掃地機(jī)器人上，通過JAVA、C++等程序語言及專用功能函數(shù)，調(diào)用安卓、1S等相關(guān)函數(shù)及驅(qū)動(dòng)程序以實(shí)現(xiàn)其WIFI功能。
[0027]多個(gè)WIFI終端模塊130，分布設(shè)置于室內(nèi)各區(qū)域內(nèi)，所述多個(gè)AP定位模塊可通過人工測度獲取其空間位置信息，所述多個(gè)AP定位模塊信號(hào)連接于所述WIFI終端模塊及定位服務(wù)器。
[0028]優(yōu)選地，多個(gè)WIFI終端模塊130是通過手機(jī)基站定位、A-GPS、偽衛(wèi)星、無線局域網(wǎng)、射頻標(biāo)簽、超寬帶無線電、超聲波中的至少一種定位方式實(shí)現(xiàn)的?？梢岳斫?，為提高準(zhǔn)確性，可采取上述兩種以上相結(jié)合的集成定位方式。
[0029]定位服務(wù)器140信號(hào)連接于所述多個(gè)WIFI終端模塊130及所述WIFI終端模110塊，所述定位服務(wù)器140以三點(diǎn)定位為基礎(chǔ)，通過內(nèi)置的程序計(jì)算所述WIFI終端模塊120與各WIFI終端模塊130的相對(duì)位置，從而獲取所述掃地機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中所在的空間坐