【专利解密】矽典微 室内定位系统

【嘉德点评】矽典微发明的室内定位系统和方法,结合wifi指纹加毫米波雷达的室内定位及跟踪方案,采取wifi线下线上的定位方式,通过wifi定位和毫米波可以协同锁定目标物,该项方案具备低成本、远距离、高精度以及施工难度小等优点。

集微网消息,全球定位系统在目前的社会中发挥着巨大的作用,但是与此相对,室内定位系统的发展却相对缓慢。在室内环境无法使用卫星定位时,使用室内定位技术作为卫星定位的辅助定位,解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题。最终定位物体当前所处的位置。

目前室内定位的方法主要包括:通过射频信号强度定位、通过激光雷达定位和通过超宽带UWB定位。其中通过射频信号强度定位,又可分为三角定位法和指纹定位法。

以上的这些定位方法或多或少都存着技术以及应用方面的瓶颈。例如:

(1)射频信号强度三角定位法存在的缺点有:由于测量距离受限,因此需要将待定位的区域划分成若干小区域,同时伴随着精度差、受环境影响严重、额外施工成本较高的问题,还需要在终端设备上放置射频发射器,并在室内大规模部署信号接收机,增加了额外成本。

(2)射频信号强度指纹定位法具有无需额外施工,成本低的优点,但同样存在如三角定位法精度差、易受环境影响严重以及不可控制周边点三方AP的增加与减少,只能定期现场测量并制作线下指纹地图,因而导致人工工作量极大。

(3)激光雷达SLAM相对来说精度高,是目前室内定位精度最高的方法之一,而且实时性好。但同时,其布置成本高昂,激光雷达的价格一直居高不下,且还存在定位距离短,对玻璃等透光材料没有反应等问题。

(4)UWB超宽带精度高,且定位距离远,但缺点在于造价昂贵,且易受遮挡物影响,这一点使其很难应用于人流量高,环境复杂的室内定位,而多只能用于空旷处定位。

因此为了缓和各个方案中的优缺点以及完成室内定位,矽典微在19年5月15日申请了一项名为“室内定位系统和方法”的发明专利(申请号:201910401792.6),申请人为苏州矽典微智能科技有限公司。根据目前该专利公开的资料,让我们一起来看看这项室内定位系统及方法吧。

该专利发明了一种室内定位系统,这个系统将定位方法分为线下以及线上两个阶段。在线下阶段,会将室内需定位的区域划分成若干个大的区域,这里的区域划分密度远远小于射频信号强度三角定位法的区域划分。例如约为边长100米左右的正方形区域,占地约10000平方米,并在四角部署上毫米波雷达。

系统中主要利用wifi指纹采集单元,这个元件可以在预设范围内收集wifi指纹点信号强度,例如每隔5米确定一个wifi指纹点,记录wifi sta模块收及到的周边wifi路由器的信号强度,并根据高斯模型得到较接近真实值的RSSI(接收的信号强度)值,对这些值进行排序,得到较高的前100个值。

其次服务器会通过这些数据与现场的地图结合,生成wifi指纹地图,这样线下的部分就完成了。而在线上定位阶段,需要定位的定位对象侧需要设置有wifi sta。如果是移动设备,需要设备具备WIFI功能;而如果是人,需要打开其终端设备,如手机wifi,并安装相应的程序或者微信小程序,用以将接收到wifi RSSI值列表发给服务器。

服务器在接收到定位对象侧终端设备上报的wifi RSSI值后,对线下的指纹地图所有的数据做曲线拟合,找到最接近wifi RSSI列表中的一个wifi指纹点。此时,服务器可以判定该设备在哪个wifi指纹点区域,定位精度为WIFI指纹点的地图制作精度。

如上图,为该专利中发明的室内定位方法流程图,首先,在预设大小的区域内收集wifi指纹点信号强度,这可以利用我们刚刚介绍的wifi指纹采集单元来完成。其次,将wifi指纹点信号强度和现场地图结合,生成指纹地图。服务器根据接收到的数据参数完成指纹地图的绘制后,还可再次划分各区域为多个次级区域。

接着,服务器接收定位对象侧发送的wifi信号强度列表,根据wifi信号强度列表的数据在指纹地图上做曲线拟合,判定最接近的wifi指纹点。最后,采集疑似目标物的运动轨迹,并与WIFI指纹点的轨迹纪录进行对比,进而判定真实目标物。

同时,专利中提到,可以通过毫米波雷达对步骤S105进一步进行判断,毫米波雷达首先对最接近的wifi指纹点中的数据进行分析,并根据RCS数值判定是否是疑似目标物。

以上就是矽典微发明的室内定位系统和方法,结合WIFI指纹加毫米波雷达的室内定位及跟踪方案,采取WIFI线下线上的定位方式,通过WIFI定位和毫米波可以协同锁定目标物。通过这样的方案,使得这种技术具有低成本、远距离、高精度以及施工难度小等优点。

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(校对/holly)

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