CN203340288U - 一种室内无线定位系统和智能终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内无线定位系统和智能终端，该系统包括具有显示屏幕的智能终端、受定位体以及分布在室内的不同位置的多个定位体。智能终端，用于保存室内布局图以及各定位体的位置信息和标号信息，以及唤醒处于休眠状态的受定位体并与受定位体进行无线通信，将与受定位体之间的跳频序列信息发送给所述各定位体并设置每个定位体的模式为工作模式或待机模式；接收位移信息，并根据位移信息和定位体的位置信息，计算出受定位体的位置，通过显示屏幕显示室内布局图和在该室内布局图上显示受定位体的位置；定位体，用于当处于工作模式时根据监听受定位体向智能终端发送的数据包，获得定位体自身与受定位体之间的位移信息，并发送给智能终端。

Description

一种室内无线定位系统和智能终端

技术领域

本实用新型涉及室内定位技术领域，特别涉及一种功耗低且使用方便的室内无线定位系统和智能终端。 

背景技术

近年来，随着GPS（Global Positioning System全球定位系统）等定位系统的完善，及智能型手机的发展，基于使用者个体的户外位置定位变得非常流行而且成熟，使用者可以方便地基于GPS和电子地图，了解自己所在的位置，并利用基于LBS（Location-based Service基于位置的服务）的移动应用为自己服务，定制行走路线，找餐馆等等，不一而足，非常丰富；另一方面也有对物体的定位，如为了给附近的乘客提供叫车服务而对出租车的轨迹追踪；为了给顾客提供快递到货信息而对物流车辆的轨迹追踪等等。 

室内定位技术中对物体的定位，特别是对于家居中物体的定位，是一个有待发展的方面。然而由于功耗、成本、复杂性等方面的原因，并未有很好的方法和技术，现有的室内定位系统设备复杂，成本和功耗都较高，因此，亟需一种功耗较低并易于使用者使用的用于定位室内物体的室内定位系统。 

发明内容

本实用新型提供一种室内无线定位系统和智能终端，通过控制定位体的模式为工作模式或待机模式，达到降低功耗的目的，通过向使用者显示待定位物品和使用者自身的位置，便于使用者使用。为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 

本实用新型公开了一种室内无线定位系统，该系统包括：具有显示屏幕的智能终端、设置于活动或静态物体表面且与智能终端配对且能够与智能终端信号连接的受定位体以及分布在室内的不同位置且能够与智能终端和受定位体信号连接的多个定位体；所述定位体在每个房间内分布式地设置至少三个；所述受定位体，当其被智能终端唤醒时，与智能终端进行无线通信；所 述智能终端，保存室内布局图以及各定位体的位置信息和标号信息；唤醒处于休眠状态的受定位体并与受定位体进行无线通信，将与受定位体之间的跳频序列信息发送给所述各定位体并设置每个定位体的模式为工作模式或待机模式，所述定位体，当处于工作模式时监听受定位体向智能终端发送的数据包，获得定位体自身与受定位体之间的位移信息，并与智能终端连接；所述智能终端，根据定位体的位置信息和所接收到的位移信息，计算出受定位体的位置，并通过显示屏幕显示室内布局图，并在该室内布局图上实时显示受定位体的位置。 

本实用新型还公开了一种智能终端，该智能终端用于与多个定位体配合，以定位设置于活动或静态物体表面且与智能终端配对的受定位体，其中，所述定位体在每个房间内分布式地设置至少三个；该智能终端包括：处理模块、与该处理模块连接的通信模块、与该处理模块连接的显示模块和与该处理模块连接的存储模块。所述存储模块，存储室内布局图以及各定位体的位置信息和标号信息；所述处理模块，通过通信模块唤醒处于休眠状态的受定位体并与受定位体进行无线通信、通过通信模块将与受定位体之间的跳频序列信息发送给所述各定位体并将每个定位体的模式设置为工作模式或待机模式；所述通信模块，根据处理模块的指令唤醒处于休眠状态的受定位体并与受定位体进行无线通信，以及接收定位体发送的定位体自身与受定位体之间的位移信息；所述处理模块，根据通信模块所接收到的定位体自身与受定位体之间的位移信息，结合存储模块中的定位体的位置信息，计算出受定位体的位置；所述显示模块，通过显示屏幕显示室内布局图，并在室内布局图上实时显示受定位体的位置。 

本实用新型实施例的有益效果是：通过设置各个定位体的模式为工作模式或待机模式，可以降低各个定位体的功耗而增加使用时间，且通过定位体的模式切换便于对动态物体进行定位；通过显示室内布局图以及在室内布局图上显示定位体，可以便于实施；因此，本实用新型的实施例能够达到功耗低且便于实施的效果。 

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例提供的一种室内无线定位系统的框图； 

图2为本实用新型较佳实施例提供的一种智能终端的框图； 

图3为本实用新型较佳实施例提供的一种室内无线定位系统的使用方法的流程图； 

图4为定位体的工作模式的切换示意图； 

图5为本实用新型较佳实施例提供的室内无线定位系统中的信号传输示意图； 

图6是无线射频传输损耗与距离的关系示意图； 

图7为本实用新型较佳实施例提供的室内无线定位系统中的定位体的使用示意图； 

图8为本实用新型较佳实施例提供的室内无线定位系统中的受定位体的使用示意图； 

图9为在智能终端预设定位体的位置信息的示意图； 

图10为智能终端显示受定位体与智能终端位置的示意图； 

图11为智能终端判断定位体的模式的示意图； 

图12为智能终端判断定位体的模式的示意图； 

图13为智能终端判断需发出告警信息的示意图。 

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步的详细描述。 

图1为本实用新型较佳实施例提供的一种室内无线定位系统的框图。室内无线定位系统，包括：具有显示屏幕的智能终端100、设置在活动或静态的待定位物体表面，并与智能终端100配对的受定位体200以及分布在室内的不同位置的多个定位体300。 

其中，定位体300均位于同一水平高度上（例如在地板和天花板之间，距离地板大约2米至大约2.5米的高度，尽量保证其放置的开阔性），在每个房间内相互分离地设置至少三个。本实施例之中，能够通过相互对等分离地设置且位于一定的高度上，令智能终端100或受定位体200能够与至少三个定位体300相对无阻隔地进行无线通信。定位体300均位于同一水平高度上， 则可以不必计算待定位物体和智能终端的水平高度，从而降低运算复杂度。 

其中，本实施例中，如果智能终端100或受定位体200处于一个房间内，则使用在该房间之中的定位体300测量位于这个房间内的待定位物体或智能终端，可以保证测量的准确度。当然半开放式的两个房间之间可以共用临近的定位体300，以节省定位体300的使用数量，降低成本。当智能终端100或受定位体200处于两个房间的过渡处时，选择与智能终端100或受定位体200之间的距离最小的三个定位体300即可保证测量的准确度。 

受定位体200通常处于休眠状态，当其被智能终端100唤醒时，与智能终端100进行无线通信，可以采用蓝牙或Zigbee等2.4GHz通信标准进行通信，较佳地，可以采用蓝牙4.0标准通信，其特点是传输距离长、功耗低、受定位体成本低、可一对多简易配对连接。受定位体200通常情况下处于休眠状态，并定时查询与智能终端100的连接。使用者通过智能终端100触发对受定位设备的定位时，智能终端100唤醒处于休眠状态的受定位体200进入“受定位状态”。受定位体200在“受定位状态”时，以一个较快频率发送数据包给智能终端100，智能终端100以同样的频率返回应答包。同时，多个定位体300会监听智能终端100与受定位体200的跳频序列信号，则定位体300可以得知智能终端100和受定位体200之间的通信频率，根据跳频序列信号更新现有跳频序列，用于定位体300设置接收和发送信号的频率并进行时序的再同步，从而监听智能终端100和受定位体200之间的双向通信。 

智能终端100，用于保存室内布局图以及各定位体300的位置信息和标号信息。本实施例中，使用者可以根据需要保存设置定位体300的房屋的室内布局图；现有的各个定位体300的标号是唯一的，因此，保存定位体的标号就是智能终端100与定位体300配对；定位体300的位置信息，可以由使用者输入，例如，可以首先由智能终端读取并通过显示屏幕显示室内布局图，进而使用者可以通过对布局图缩放和点击将各个定位点设备在布局图中标注出来，从而在室内布局图上输入定位体的位置。智能终端能够接收使用者的输入，根据使用者的输入，按照室内布局图的尺寸和实际房间尺寸的比例，计算以及存储各个定位体的位置信息。这样就可以保存定位体300的位置信息。 

在定位过程之中，所述智能终端100，用于唤醒处于休眠状态的受定位体200并与受定位体200进行无线通信，将与受定位体200之间的跳频序列信息发送给所述各定位体300并设置每个定位体300的模式为工作模式或待机模式。 

处于工作模式的定位体300，监听受定位体200向智能终端100发送的数据包，获得定位体300自身与受定位体200之间的位移信息，并发送给智能终端100。所述智能终端100，用于根据所接收到的位移信息，结合所保存的各定位体300的位置信息，计算出受定位体200的位置，并通过显示屏幕显示室内布局图以及在该室内布局图上显示受定位体200的位置。 

进一步地，处于工作模式的定位体300，监听智能终端100向受定位体200发送的应答包，获得定位体300自身与智能终端100之间的位移信息，并发送给智能终端100。所述智能终端100，进一步用于根据所接收到的各定位体300自身与智能终端100之间的位移信息，并结合所保存的各定位体300的位置信息，计算出智能终端100的位置，并用于通过显示屏幕在该室内布局图上显示智能终端100的位置。 

换言之，定位体300，用于监听受定位体200向智能终端100发送的数据包，获得定位体300自身与受定位体200之间的第一位移信息，以及监听智能终端100向受定位体200发送的应答包，获得定位体300自身与智能终端100之间的第二位移信息，并将上述位移信息发送给智能终端100。本实施例，定位体300可以按蓝牙4.0标准发送第一位移信息和第二位移信息。 

本实施例的该系统，在智能终端100启动受定位体200之后，实时地执行以下定位过程： 

A、初始时，智能终端100将所有定位体300都设置为工作模式；智能终端100根据处于工作模式的定位体300发送的位移信息，并结合所保存的各定位体300的位置信息，初步计算出受定位体200和智能终端100的位置，并在室内布局图上显示受定位体200和智能终端100的位置。 

B、智能终端100判断受定位体200当前所处位置，如果受定位体200 处于一个房间内，则将该房间内的定位体300，以及与受定位体200之间的距离小于该房间内的定位体300与受定位体200之间的距离的定位体300都设置为工作模式；如果受定位体200处于两个房间的过渡处，则将与受定位体200之间的距离最小的三个定位体300以及与所述三个定位体300中的任一个处于同一房间的定位体300设置为工作模式；智能终端100判断智能终端100自身当前所处的位置，并进行相同的设置。另外，智能终端100将其余的定位体300设置为待机模式。 

应说明的是，本实施例之中，处于待机模式的定位体300也可以监听智能终端100和受定位体200之间的数据包、应答包，获得定位体300自身与受定位体200之间的位移信息以及定位体300自身与智能终端100之间的位移信息，并发送给智能终端100，但是两次监听以及计算位移信息操作之间的时间间隔较长。换言之，处于待机模式的定位体300，大部分时间处于休眠状态，定期唤醒起来判断是否进入工作模式。因此，处于待机模式的定位体300，工作量小，功耗低。 

C、智能终端100接收处于工作模式的定位体300发送的定位体自身与受定位体之间的位移信息，如果受定位体200处于一个房间内，则根据该房间内的定位体300发送的位移信息，并结合所保存的该房间内的定位体300的位置信息，计算出受定位体200的位置，如果受定位体200处于两个房间的过渡处，则根据与受定位体200之间的距离最小的三个定位体300发送的位移信息，并结合所保存的这三个定位体300的位置信息，计算出受定位体200的位置；同样地，智能终端100接收处于工作模式的定位体300发送的各定位体300与智能终端100之间的位移信息，如果智能终端100处于一个房间内，则根据该房间内的定位体300发送的位移信息，并结合所保存的该房间内的定位体300的位置信息，计算出智能终端100的位置，如果智能终端100处于两个房间的过渡处，则根据与智能终端100之间的距离最小的三个定位体300发送的位移信息，并结合所保存的这三个定位体300的位置信息，计算出智能终端100的位置；并在室内布局图上显示受定位体200和智能终端 100的位置；如果受定位体200或智能终端100的位置变化则返回步骤B。 

所述智能终端100，通过在与受定位体200通信时，定时地发送控制命令包而设置定位体300的模式，控制命令包之中包括跳频序列信号和控制信号；控制信号包含各定位体300的标号信息和对应的模式信息；跳频序列信号包含智能终端100从受定位体200接收信号和向受定位体200发送信号的频点信息。所述每个定位体300，用于接收所述控制命令包，根据控制命令包中的控制信号确定自身的模式信息，并根据对应的模式信息设置自身的模式为工作模式或待机模式；并根据控制命令包中跳频序列信号监听智能终端和受定位体发送的信号和向智能终端发送所获得的位移信息。也能够进行时序的再同步。换言之，定位体300的状态，由智能终端100判断，并通过在标准通信协议上进行扩展而将用于指示定位体300的状态的控制命令，与调频序列信号一并以控制命令包的形式发送。定位体300监听到控制命令包后，根据控制命令调整自身的模式为工作模式或待机模式。 

本实施例中，定位体300能够根据监听到的信号的功率，计算传输功率损耗，根据传输功率损耗计算位移信息；智能终端100使用多点定位算法计算智能终端100和受定位体200的位置。且在室内布局图中标出的智能终端100和受定位体200的位置能够随着受定位的物体或使用者的运动不断更新。 

步骤A之中，当智能终端100启动受定位体200时，智能终端100将所有定位体300都设置为工作模式，从而初步计算智能终端100和受定位体200的位置。初步计算智能终端100和受定位体200的位置的操作，可以通过多种方式实现，例如，可以进行预先训练，将智能终端100和受定位体200位于不同位置并且进行无线通信，各定位体300监听通信信号作为训练数据，或者进一步计算位移信息作为训练数据，将各次训练所得到的训练数据和各次训练时智能终端以及受定位体的位置保存在智能终端之中。则初步计算智能终端100和受定位体200的位置时，可以将定位体300设置为工作模式，通过将监听的通信信号或测量的位移信息，与已经保存的训练数据进行拟合，估算出智能终端100和受定位体200的位置。或者，上述的初步计算智能终端100和受定位体200的位置的操作，可以通过从所述第一位移信息中选择最小的三个，以及 选择相对应的定位体300，来初步计算受定位体200的位置；通过从所述第二位移信息中选择最小的三个，以及选择相对应的定位体300，来初步计算智能终端100的位置。这样可以不必在每次更换定位体的位置时，重新训练数据。 

本实施例中，智能终端100，在与受定位体200无线通信时，会在无线信号之中插入控制信号，令控制信号和跳频序列信号以控制命令包的形式发送。定位体300监听到控制信号时根据控制信号控制自身的模式。通过将部分定位体300设置为待机模式，处于待机模式的定位体300进行两次测量操作之间的时间间隔长，可以最大程度降低功耗。通过处于工作模式的定位体300可以准确地测量智能终端100、定位体200的位置，同时，处于工作模式的定位体300不限于同一房间内的定位体或者距离最近的三个定位体。如果受定位体或智能终端处于一个房间内，则除了将该房间内的定位体设置为工作模式之外，还将距离小于该房间内的定位体与受定位体之间距离的定位体设置为工作模式；如果受定位体或智能终端处于两个房间的过渡处，则除了将与受定位体之间的距离最小的三个定位体设置为工作模式之外，还将与所述三个定位体中的任一个处于同一房间的定位体设置为工作模式，因此可以保证测量移动物体时，即便物体移动，仍然可以实现连续测量而不会有明显的停滞感。 

进一步地，智能终端100会预设预警位置。本实施例之中，预警位置表示室内进出口的位置，可以通过由使用者输入进出口的位置，或者由智能终端100根据室内布局图按照图像分割算法计算，以得到预警位置。 

智能终端100还具有告警器，智能终端100进一步判断受定位体的位置与预设的预警位置之间的距离是否小于预设的阈值，当判断受定位体的位置与预设的预警位置之间的距离小于预设的阈值时，告警器向用户发出告警信息。告警器可以是扩音器、振动器或指示灯。 

图2为本实用新型较佳实施例提供的一种智能终端的框图。该智能终端100用于与多个定位体配合以定位设置于室内的活动或静态的待定位物体表面且与智能终端配对的受定位体，其中，所述定位体在每个房间内分布式地设置至少三个且均位于具有一定高度的同一水平高度上，所述受定位体，用于当其被智能终端唤醒时，与智能终端进行无线通信。该智能终端包括：处理模块110、通信模块120、显示模块130和存储模块150。本实施例中，该智能终端还包括输入模块140。 

其中存储模块150，用于存储室内布局图以及各定位体的位置信息和标号信息。处理模块110，用于通过通信模块120唤醒处于休眠状态的受定位体并与受定位体进行无线通信，以及用于通过通信模块120将与受定位体之间的跳频序列信息发送给所述各定位体并设置每个定位体的模式为工作模式或待机模式。 

通信模块120，用于根据处理模块110的指令唤醒处于休眠状态的受定位体并与受定位体无线通信，以及接收定位体发送的定位体自身与受定位体之间的位移信息。较佳地，本实施例之中的通信模块120，是一种符合蓝牙4.0标准的低功耗收发模块。 

处理模块110，进一步用于根据通信模块120所接收到的定位体自身与受定位体之间的位移信息，结合存储模块150中的各定位体的位置信息，计算出受定位体的位置。 

显示模块130，用于通过显示屏幕显示室内布局图，并在室内布局图上显示受定位体的位置。 

输入模块140，能够接收使用者输入的指令，将指令发送给处理模块110。 

另外，通信模块120，进一步用于接收定位体发送的定位体自身与智能终端之间的位移信息。此时处理模块110，进一步用于根据通信模块120所接收到的定位体自身与智能终端之间的位移信息，结合所保存的各定位体的位置信息，计算出智能终端的位置。则显示模块130，通过显示屏幕在该室内布局图上显示智能终端的位置。从而在显示屏幕上同时显示智能终端和受定位体的位置。 

当然，智能终端100还要包括供电模块，用来为智能终端的工作供电。另外，存储模块150会预存预警位置，例如预存表示房间进出口的预警位置。智能终端100可以通过接收使用者的输入或者由处理模块110根据室内布局图按照图像分割算法计算，以得到预警位置。 

所述存储模块150进一步用于存储预设的预警位置；智能终端100进一步包括告警器，当处理模块110判断受定位体的位置与预设的预警位置之间的距离小于预设的阈值时，告警器发出告警信息以提醒使用者。告警器可以是扩音器、振动器或指示灯。本实施例之中，告警器在接收到处理模块110 发出的指令时发出告警信息。 

其中，该智能终端100，在通过通信模块120启动受定位体之后，实时地执行以下定位过程： 

A、初始时，该处理模块110通过通信模块120将所有定位体都设置为工作模式；该处理模块110根据处于工作模式的定位体发送的位移信息，并结合该存储模块150所保存的各定位体的位置信息，初步计算出受定位体和智能终端的位置，该显示模块在室内布局图上显示受定位体和智能终端的位置。 

B、该处理模块110判断受定位体当前所处位置，如果受定位体处于一个房间内，则通过通信模块120，将该房间内的定位体以及与受定位体之间的距离小于该房间内的定位体与受定位体之间距离的定位体都设置为工作模式；如果受定位体处于两个房间的过渡处，则通过通信模块120，将与受定位体之间的距离最小的三个定位体以及与所述三个定位体中的任一个处于同一房间的定位体设置为工作模式；该处理模块110判断智能终端自身当前所处的位置，并进行相同的设置。另外，该处理模块110通过通信模块120将其余的定位体设置为待机模式。 

其中，需要说明的是，处于待机模式的定位体同样会监听智能终端和受定位体之间的信号，获得定位体自身与受定位体之间的位移信息以及定位体自身与智能终端之间的位移信息，并发送给智能终端；但是处于待机模式的定位体进行两次监听以及计算位移信息操作之间的时间间隔较长，可以最大程度降低功耗。换言之，处于待机模式的定位体大部分时间处于休眠状态，定期唤醒起来判断是否进入工作模式。 

C、该通信模块120接收处于工作模式的定位体发送的位移信息，如果受定位体处于一个房间内，则该处理模块110根据该房间内的定位体发送的位移信息，并结合所保存的该房间内的定位体的位置信息，计算出受定位体的位置，如果受定位体处于两个房间的过渡处，则该处理模块110根据与受定位体之间的距离最小的三个定位体发送的位移信息，并结合所保存的这三个定位体的位置信息，计算出受定位体的位置，同样，可以计算出智能终端的 位置。该显示模块130在室内布局图上显示受定位体和智能终端的位置；如果受定位体或智能终端的位置变化，则返回步骤B。 

其中，所述处理模块110，通过产生控制命令包，并由通信模块120在跳频序列更新时发送控制命令包而设置定位体的模式为工作模式或待机模式，控制命令包之中包括跳频序列信号和控制信号；控制信号包含各定位体的标号信息和对应的模式信息；跳频序列信号包含智能终端从受定位体接收信号和向受定位体发送信号的频点信息。 

本实施例的处理模块110，可以是具有较高处理能力的SOC（片上芯片系统），可运行操作系统，提供无线射频通信协议栈，支持图形用户界面显示，和进行较复杂的运算，例如运行相应的软件，控制通信模块120，载入用户的室内布局图，将定位体在布局图上标识为定位点圆标，接收定位体发送的位移信息，并进行计算，确定受定位体和智能终端的位置，并在布局图上显示。 

图3为本实用新型较佳实施例提供的一种室内无线定位系统的使用方法的流程图。该方法包括以下的步骤： 

S100、设置定位体和受定位体：在室内每个房间内分布式地设置至少三个定位体，各定位体均位于同一水平高度上，将受定位体设置在活动或静态物体表面，并与智能终端完成配对。 

S200、配置智能终端：在智能终端中存储室内布局图以及各定位体的位置信息和标号信息。 

S300、智能终端唤醒处于休眠状态的受定位体并与受定位体进行无线通信；智能终端将与受定位体之间的跳频序列信息发送给所述各定位体并设置每个定位体的模式为工作模式或待机模式。 

S400、处于工作模式的多个定位体监听受定位体向智能终端发送的数据包，获得定位体自身与受定位体之间的位移信息（第一位移信息），并发送给智能终端；智能终端根据所接收到的各定位体与受定位体之间的位移信息，并结合所保存的各定位体的位置信息，计算出受定位体的位置。 

S500、智能终端通过显示屏幕显示室内布局图，并在该室内布局图上显示受定位体的位置。 

其中，步骤S100之中，可以通过选择定位体的位置和高度，保证定位体设置位置的开阔性，较佳地，本实施例之中，令智能终端或受定位体能够与至少三个定位体无阻隔地进行无线通信。 

步骤S300至S500，均属于定位过程。所述步骤S400进一步包括：处于工作模式的多个定位体监听智能终端向受定位体发送的无线信号，获得定位体自身与智能终端之间的位移信息，并发送给智能终端；智能终端根据所接收到的各定位体与智能终端之间的位移信息，并结合所保存的各定位体的位置信息，计算出智能终端的位置；步骤S500进一步包括：智能终端通过显示屏幕在该室内布局图上显示智能终端的位置。 

步骤S300至S500，即所述定位过程是实时进行的，具体包括： 

A、初始时，智能终端将所有定位体都设置为工作模式；智能终端根据处于工作模式的定位体发送的所述位移信息，并结合所保存的各定位体的位置信息，初步计算出受定位体和智能终端的位置，并在室内布局图上显示受定位体和智能终端的位置。 

B、智能终端判断受定位体当前所处位置，如果受定位体处于一个房间内，则将该房间内的定位体以及与受定位体之间的距离小于该房间内的定位体与受定位体之间距离的定位体都设置为工作模式；如果受定位体处于两个房间的过渡处，则将与受定位体之间的距离最小的三个定位体以及与所述三个定位体中的任一个处于同一房间的定位体设置为工作模式；智能终端判断智能终端自身当前所处的位置，并进行相同的设置；进一步地，智能终端将其余的定位体设置为待机模式。 

其中，处于待机模式的定位体同样能够监听智能终端和受定位体之间的信号，获得定位体自身与受定位体之间的位移信息以及定位体自身与智能终端之间的位移信息，并发送给智能终端；但是处于待机模式的定位体进行两次监听以及计算位移信息操作之间的时间间隔较长，可以最大程度降低功耗。换言之，处于待机模式的定位体大部分时间处于休眠状态，定期唤醒起来判断是否进入工作模式。 

C、智能终端接收处于工作模式的定位体发送的定位体自身与受定位体之间的位移信息，如果受定位体处于一个房间内，则根据该房间内的定位体发送的位移信息，并结合所保存的该房间内的定位体的位置信息，计算出受定位体的位置，如果受定位体处于两个房间的过渡处，则根据与受定位体之间 的距离最小的三个定位体发送的位移信息，并结合所保存的这三个定位体的位置信息，计算出受定位体的位置；同样，可以计算出智能终端的位置；并在室内布局图上显示受定位体和智能终端的位置；如果受定位体或智能终端的位置变化，则返回步骤B。 

图4为定位体的工作模式的切换示意图。其中，为了方便说明，将处于工作模式的定位体，区分为处于主要工作模式的定位体和处于辅助工作模式的定位体。其中，处于主要工作模式的定位体测量得到的距离信息被智能终端使用以测量受定位体或智能终端的位置；处于辅助工作模式的定位体测量得到的距离信息不被智能终端使用来测量受定位体或智能终端的位置。标示（1），表示定位体由待机模式切换到辅助工作模式需要满足的条件，是与处于主要工作模式的定位体在同一房间（说明此时受定位体或智能终端处于两个房间的过渡处），或测得的与受定位体或智能终端的距离比处于主要工作模式的定位体测得的与受定位体或智能终端的距离小（说明此时受定位体或智能终端处于某一个房间内）。标示（2），表示定位体由辅助工作模式切换到主要工作模式需要满足的条件，即如果受定位体或智能终端处于一个房间内，则将该房间内的定位体由辅助工作模式切换到主要工作模式，如果受定位体或智能终端处于两个房间的过渡处，则将与受定位体或智能终端之间的距离最小的三个定位体由辅助工作模式切换到主要工作模式。标示（3），表示定位体由主要工作模式切换到辅助工作模式需要满足的条件，即如果受定位体或智能终端处于一个房间内，则将不在该房间内的定位体由主要工作模式切换到辅助工作模式，如果受定位体或智能终端处于两个房间的过渡处，则将与受定位体或智能终端之间的距离不是最小的三个的定位体由主要工作模式切换到辅助工作模式。标示（4），表示定位体由辅助工作模式切换到待机模式需要满足的条件，是与处于主要工作模式的定位体不在同一房间，且测得的与受定位体或智能终端的距离并不比处于主要工作模式的定位体测得的与受定位体或智能终端的距离小。 

所述步骤A中的智能终端根据处于工作模式的定位体发送的位移信息，并结合所保存的各定位体的位置信息，初步计算出受定位体和智能终端的位置，包括：智能终端根据所接收到的位移信息选取与受定位体距离最近的三个定位体，根据该三个定位体与受定位体之间的位移信息，并结合该三个定位体的位置信息，计算出受定位体的位置；智能终端根据所接收到的位移信 息选取与智能终端距离最近的三个定位体，根据该三个定位体与智能终端之间的位移信息，并结合该三个定位体的位置信息，计算出智能终端的位置。 

所述智能终端设置定位体的模式的操作包括：智能终端在跳频序列更新时发送包括跳频序列信号和控制信号的控制命令包；控制信号包含各定位体的标号信息和对应的模式信息；跳频序列信号包含智能终端从受定位体接收信号和向受定位体发送信号的频点信息。定位体监听控制命令包，定位体接收所述控制信号时，根据对应的模式信息设置自身的模式为工作模式或待机模式；定位体监听到跳频序列信号时，根据跳频序列信号更新现有跳频序列，用于设置接收和发送信号的频率并进行时序的再同步。 

步骤S400之中，定位体获取位移信息，是利用监听到的信号的传输功率，计算传输功率损耗，从而获取位移信息。 

步骤S200之中，所述智能终端存储各个定位体的位置信息，包括：智能终端接收使用者输入的定位体位置，并根据使用者输入的定位体位置，按照室内布局图的尺寸和实际房间尺寸的比例，计算和存储定位体的位置信息。本实施例之中，更具体地：智能终端读取并通过显示屏幕显示室内布局图；使用者可以通过布局图缩放和点击将各个定位点设备在布局图中标注出来，智能终端接收使用者的输入，根据使用者的输入，按照室内布局图的尺寸和实际房间尺寸的比例，计算和存储各个定位体的位置信息。 

另外，步骤S200进一步包括：智能终端预设预警位置。本实施例之中的预警位置表示室内进出口的位置，可以由使用者输入进出口的位置，或者由智能终端根据室内布局图按照图像分割算法计算得到进出口的位置信息。此时，该方法进一步包括：智能终端判断受定位体的位置与预设的预警位置之间的距离是否小于预设的阈值，若判断为是，则智能终端发出告警信息。对于移动的待定位物体，当判断其位置与预设的预警位置之间的距离小于预设的阈值时一般表示它有可能不在室内的范围，此时发出告警信息可以提醒使用者。 

图5为本实用新型较佳实施例提供的室内无线定位系统中的信号传输示意图。智能终端唤醒受定位体后，确定跳频序列；跳频序列更新时智能终端会发送控制命令包，例如可以将控制命令包插入通信信号而发送控制命令包。以图5为例，控制命令包，包括跳频序列信号和控制信号。 

在开始阶段，受定位体200与智能终端100相互通信确定跳频序列，跳 频序列一般由十几个到三四十个频点的随机序列组成。这一过程是一些射频协议如蓝牙4.0的标准过程。在实际工作过程中，受定位体200与智能终端100之间的跳频序列是在不断更新变化的，智能终端100在跳频序列更新时发送包含跳频序列信号的控制命令包，通过跳频序列信号将该跳频序列告知所有的定位体300，并进行时序同步。在正式工作时，受定位体200以一定频率向智能终端100发送数据包，智能终端100也以同样频率向受定位体200发送应答包。这个频率可以是1Hz～10Hz之间的值，根据当前定位精度和信号传输情况自动调节。获知了跳频序列并与智能终端100同步的各个定位体300就可以监听到受定位体200和智能终端100分别发送的数据包和应答包。处于工作状态的定位体300经过对信号进行功率计算和后期平滑处理，获取位移信息，并按一定的顺序向智能终端100发送一个个位移包。图5、图7之中，仅绘制了一个定位体300，实际工作中需要发送位移包的定位体300的数目比较多，因此各个定位体300可以按照一定的顺序发送位移包。这里的顺序可以是按照智能终端100和定位体300配对时的序号而定。 

本案的定位体通过监听到的信号的功率计算第一位移信息和第二位移信息，无线射频传输中，通信距离与发射功率、接收信号强度和工作频率的关系是[Los](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)； 

[Los](dB)=[TX](dB)-[RX](dB)； 

式中Los为传输损耗，单位dB；TX为发送功率，单位dB；RX为接收功率，单位dB；d为传输距离，单位km;f为载波频率，单位MHz。 

传输损耗Los为发送功率TX减去接收功率RX，与传输距离d的对数值正相关，与载波频率f的对数值正相关。传输距离d扩大一倍，传输损耗Los增加6dB。 

图6是无线射频传输损耗与距离的关系图，可见传输损耗Los与传输距离d的对数正相关。 

在实际计算中，由于无线传输个体的射频发送和接收的差异，该计算公式不可直接使用，需要记录射频发送方的发送功率测试数值TXreal，以及射频接收方测试得到的接收链路功率损耗系数p，则上述公式变为： 

Los=TXreal-RX/（1-p） 

TXreal和p的取值是与射频个体相关的，在本实用新型中，TXreal主要是受定位体200和智能终端100的发送功率实验测试值，p主要是指定位体300的接收链路功率损耗系数实验测试值。 

在链路建立初期，定位体300将获得受定位体200和智能终端100的TXreal值。在定位过程中，定位体300将根据监听到的数据包和应答包的功率值，计算相应的传输损耗Los，并根据Los值，计算传输距离d值，即可得到第一位移信息和第二位移信息。 

然而并非每次根据接收的信号进行运算都能获得真正的传输距离，这主要是由于运动物体遮挡的缘故。这时候可对计算后的位移信息进行平滑处理；如果传输损耗出现如图6中所示的跳变，或者说在短时内距离出现较大的起伏，则将抛弃该计算值，而使用历史数据拟合出一个当前传输距离值，保证计算数据的平滑性。定位体300将计算获得的各定位体与智能终端之间的位移信息以及各定位体与受定位体之间的位移信息，实时发送给智能终端100。智能终端100通过多点定位算法，计算受定位体200和智能终端100的具体位置信息，并在室内布局图中标出且不断更新。 

图7为本实用新型较佳实施例提供的室内无线定位系统中的定位体的使用示意图。定位体300可通过双面胶或钉子固定于室内墙体上或放置于室内有一定高度的物体上，尽量保证其放置的开阔性并保证多个定位体300基本处于同一水平面上。定位体300上有用于开关机和配对的多功能按键301，该多功能按键301可同时具有LED灯显示功能，用于显示定位体300的状态。 

图8为本实用新型较佳实施例提供的室内无线定位系统中的受定位体的使用示意图。受定位体200可贴于家用物品202，例如可以贴于静止的遥控器，既能很好隐藏又不影响用户正常使用，也可放置于运动物体表面，或通过绳子挂于活动物体例如宠物的脖子上。受定位体200也有与定位体300类似的多功能按键201，用于开关机和配对使用，也可有LED灯显示功能。 

另外，受定位体200和定位体300均包括处理器和无线通信模块以及供电装置，其中，本实施例的定位体300由于是固定放置使用，可配置较大容 量的电池作为供电装置，如两节AA电池。 

图9为在智能终端预设定位体的位置信息的示意图。在室内定位的过程中，一般而言每个独立房间都需要3个或以上的定位体300，每个房间的定位体300越多，定位精度越高。半开放式的两个房间之间可以共用临近的定位体300，节省使用数量。这里以每个独立房间3个定位体300为例。将定位体300分别与智能终端100配对，连接成在智能终端100上显示的定位点设备102。智能终端界面载入用户提供的室内布局图101，该布局图101可为任何格式的图片，只要清晰并可反映实际室内布局即可。同一独立房间的3个定位体300尽量放置在相互对等分离的同水平位置上。将一个或多个定位体300放置好以后，可通过智能终端100的显示界面，将定位体300对应的定位点设备102在布局图101上标识成定位点圆标103。特别地，如果智能终端100是有触摸屏和界面触摸功能的设备，可通过多点触摸缩放布局图101，然后将定位点设备102触摸移动到布局图101上对应实际定位体300实际放置位置的地方。另外，在实际应用时，由于定位体300较多，与定位点设备102的对应关系难免比较混乱，在触摸移动定位点设备102时，对应的定位体300的LED灯可特定闪烁，以示正在操作和放置位置的正是该定位体300。另外，如果智能终端100无触摸屏和界面触摸功能，也可通过上、下、左、右方向键和确认键，实现该放置过程。放置过程完成之后，智能终端100可以进一步按照室内布局图的尺寸和实际房间尺寸的比例，计算各个定位体300的位置信息，以及存储位置信息。 

图10为智能终端显示受定位体与智能终端位置的示意图。图10之中，智能终端100以智能手机或平板电脑为例进行说明。如图10所示，带有受定位体200的宠物920，正处于左下角的大厅位置，而带有智能终端100的使用者910正处于左上角的房间内，图10之中的定位体300以定位点圆标表示。此时定位体300中的一部分处于工作模式且其测量得到的距离信息被智能终端使用以测量受定位体或智能终端的位置，在图中以增大的圆点表示，一部分处于待机模式，在图中以白色的圆点表示，另有一部分处于工作模式但是 其测量得到的距离信息并不被智能终端使用来测量受定位体或智能终端的位置。当然，在实际使用和定位过程中，定位点圆标、增大的圆点等等并不需要如图10所示地进行显示，这里仅是作为工作方式的说明之用。 

图11和图12为智能终端判断定位体的模式的示意图。由图可知当带有智能终端的使用者或者带有受定位体的待定位物体（例如宠物）在某一房间之内时，该房间中的定位体处于工作模式，当带有智能终端的使用者或者带有受定位体的待定位物体（例如宠物）处于房间与房间的过渡或走道时，选用距离最近法，距离最近的定位体处于工作模式。在图中以增大的圆点表示处于工作模式且其测量得到的距离信息被智能终端使用以测量受定位体或智能终端的位置的定位体。由于本实用新型的室内定位系统是利用无线信号接收的功率来计算定位体300与受定位体200或智能终端100之间的相对距离。因此无线信号的反射和穿越物体引起的明显衰减都对定位精度有直接的影响，所以通过如上一定的规则选取相对比较可靠的距离信息，则可以提供较佳的测量精度。 

如图11，开始时所有的定位体300都处于工作模式，智能终端100利用距离最近法大致确认受定位体200处于右下角房间（通过4号、5号、6号）而智能终端100处于左上角房间（通过7号、8号、9号）。这时利用同一房间法，两个房间分别的3个定位体300（4、5、6和7、8、9）将处于工作模式（所对应的定位点圆标在图中以增大的圆点表示），获得受定位体200和智能终端100精确的位置。而定位体300中的3号由于离受定位体200比处于工作模式的4号和6号距离近而同样处于工作模式。其他的定位体300则处于待机模式（图中白色填充表示）。 

如图12所示，当使用者1201走出左上角房间来到过道时，带有受定位体200的宠物1202已跑到左下角的大厅里了。这时利用同一房间法，左下角的大厅的3个定位体300（1、2,3）将处于工作模式；用距离最近法，距离智能终端最近的3个定位体300（3、7,10）将处于工作模式（所对应的定位点圆标在图中以增大的圆点表示），获得受定位体200和智能终端100精确的 位置。同时，定位体300中的5号由于离受定位体200比处于工作状态的3号距离近而同样处于工作模式；定位体300中的8、9号由于和7号定位体位于同一房间，定位体300中的11、12号由于和10号定位体位于同一房间而同样处于工作模式。其他的定位体300则处于待机模式（图中白色填充表示）。 

图13为智能终端判断需发出告警信息的示意图。使用者通过智能终端将布局图中家居出口和阳台门设为预警位置1301，图中使用黑色线增粗表示。当带有受定位体的受定位物体如宠物1302，来到距离预警位置1301很近的位置时，例如与预警位置之间的距离小于预设的一个阈值时，智能终端可通过铃声或者振动或者指示灯亮等方式发出告警消息，以告知用户受定位物体有可能要越过预警位置，这样达到提前预警的作用。 

本实用新型的实施例具有以下的优点： 

（一）通过选择定位体处于工作模式或待机模式，在保证测量精度的同时降低功耗，且便于对动态物体进行定位。 

（二）定位体、智能终端和受定位体之间使用蓝牙等无线通信标准通信，基本满足了双点定位的需求；同时通过跳频序列的主动分享，实现了多个定位体监听智能终端和受定位体之间的双向通信的目的，使用蓝牙4.0标准通信时，信号传输距离长，功耗进一步降低。 

（三）定位体能够平滑地进行模式切换，对于运动物体可以实现连续定位。 

（四）通过同时计算并且显示智能终端的位置以及受定位体的位置，将定位人和受定位的目标都同时显示在屏幕上。 

（五）由于物体的物理运动具有一定的连续性，因此，当计算得到的信号的传输距离存在不连续的突变时，使用之前得到的传输距离拟合得到当前的传输距离，可以有效地获得最接近实际物理位置的位置数据。 

（六）可以根据实际的需要，灵活地布设定位体，便于组网和多房间布点，半开放式的两个房间之间可以共用临近的定位体，以节省定位体的使用数量，降低成本。 

（七）通过在室内的不同位置分布多个定位体，测量定位体和受定位体以及定位体和智能终端之间的距离，进而使用多点定位算法计算受定位体以及智能终端的位置，因此单个设备的运算复杂度较低且易于实现，当单个产 品出现故障时易于修理或更换设备。 

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。 

Claims (4)

1.一种室内无线定位系统，其特征在于，该系统包括：具有显示屏幕的智能终端、设置于活动或静态物体表面且与智能终端配对且能够与智能终端信号连接的受定位体以及分布在室内的不同位置且能够与智能终端和受定位体信号连接的多个定位体；所述定位体在每个房间内分布式地设置至少三个； 

所述受定位体，当其被智能终端唤醒时，与智能终端进行无线通信； 

所述智能终端，保存室内布局图以及各定位体的位置信息和标号信息；唤醒处于休眠状态的受定位体并与受定位体进行无线通信，将与受定位体之间的跳频序列信息发送给所述各定位体并设置每个定位体的模式为工作模式或待机模式， 

所述定位体，当处于工作模式时监听受定位体向智能终端发送的数据包，获得定位体自身与受定位体之间的位移信息，并与智能终端连接； 

所述智能终端，根据定位体的位置信息和所接收到的位移信息，计算出受定位体的位置，并通过显示屏幕显示室内布局图，并在该室内布局图上实时显示受定位体的位置。 

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能终端预设有预警位置且进一步包括告警器， 

当智能终端判断受定位体的位置与预设的预警位置之间的距离小于预设的阈值时，告警器向用户发出告警信息。 

3.一种智能终端，其特征在于，该智能终端用于与多个定位体配合，以定位设置于活动或静态物体表面且与智能终端配对的受定位体，其中，所述定位体在每个房间内分布式地设置至少三个；该智能终端包括：处理模块、与该处理模块连接的通信模块、与该处理模块连接的显示模块和与该处理模块连接的存储模块， 

所述存储模块，存储室内布局图以及各定位体的位置信息和标号信息； 

所述处理模块，通过通信模块唤醒处于休眠状态的受定位体并与受定位体进行无线通信、通过通信模块将与受定位体之间的跳频序列信息发送给所 述各定位体并将每个定位体的模式设置为工作模式或待机模式； 

所述通信模块，根据处理模块的指令唤醒处于休眠状态的受定位体并与受定位体进行无线通信，以及接收定位体发送的定位体自身与受定位体之间的位移信息； 

所述处理模块，根据通信模块所接收到的定位体自身与受定位体之间的位移信息，结合存储模块中的定位体的位置信息，计算出受定位体的位置； 

所述显示模块，通过显示屏幕显示室内布局图，并在室内布局图上实时显示受定位体的位置。 

4.根据权利要求3所述的智能终端，其特征在于， 

所述存储模块进一步存储预设的预警位置； 

所述智能终端进一步包括与该处理模块连接的告警器，当所述处理模块判断受定位体的位置与预设的预警位置之间的距离小于预设的阈值时，告警器发出告警信息。 

Images