[发明专利]一种基于ZigBee和惯导的室内定位方法

摘要

本发明公开了一种基于ZigBee和惯导的室内定位方法，通过协调器向ZigBee网络发布启动信号，启动网络，终端设备接收用户手机发出的无线通讯信号，利用与用户最近的3个终端设备接收信号的信号强度(RSSI)，计算出用户手机的位置坐标；另外，手机中有陀螺仪和加速度组件，自主进行连续的三维空间定位，即惯性导航(INS)，采用卡曼滤波的组合算法利用两者的组成导航系统的输出，最后得到的实时导航数据通过互联网同步到用户手机；本发明基于ZigBee网络导航，克服了惯性导航累计误差的缺点，本发明基于常见的智能手机和ZigBee网络，占用资源少，成本低，依赖设备简单，易于现场实现，本发明引入惯性导航和ZigBee导航，使用卡尔曼滤波进行数据融合，使导航信息更加准确。

主权项

1.一种基于ZigBee和惯导的室内定位方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)在室内设置一个以上的终端设备和一个以上的路由器，一个以上的终端设备和一个以上的路由器置于ZigBee局域网中，当定位局域网中的用户手机时，协调器向ZigBee局域网发布启动信号，启动局域网内的一个以上的终端设备，用户手机设有ZigBee模块，ZigBee模块连接至ZigBee局域网中，一个以上的终端设备收集用户手机的信号强度，且利用距离用户手机最近的三个终端设备收集的手机的信号强度确定用户手机的位置信息，将该三个终端设备收集的手机的信号强度分别代入公式(1)中，计算出三个终端设备分别到手机的距离d1、d2和d3；RSSI＝‑(A+10nlgd)    (1)其中，RSSI为终端设备收集用户手机的强度，A表示终端设备距离用户手机1m处时，终端设备收集的用户手机的信号强度，n表示信号路径损耗常数，d表示终端设备到用户手机的距离；(2)通过三边定位法求用户手机的具体位置坐标，设距离用户手机的三个终端设备的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)，设用户手机的坐标为(x,y)，则三个终端设备到用户手机的距离d1、d2和d3由以下欧拉公式表示为：其中，d1、d2和d3由步骤(1)求得，且(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)为已知坐标，则通过公式(2)求出用户手机的坐标为(x,y)，确定用户手机的位置，用户手机的位置信息通过一个以上的路由器、协调器输送至卡尔曼滤波器中；(3)用户手机设有陀螺仪和加速器，通过用户手机的陀螺仪和加速器测得用户手机的方向角度和加速度，并将测得的角度和加速度输入微型处理器中，微型处理器将数据对时间进行积分，且将积分后的数据变换至导航坐标系中，得到用户手机的速度和位置信息，且用户手机的速度和位置信息输入至卡尔曼滤波器中；(4)卡尔曼滤波器对步骤(2)得到的手机的位置数据与步骤(3)得到的手机的速度和位置数据进行数据融合，形成组合融合导航系统，得到融合后的定位数据，并将定位数据发送至PC机中，PC机将定位数据再发送至用户手机客户端。