基于掃地機器人的wifi指紋地圖自動采集系統(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器人的WIFI指紋地圖自動采集系統(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強度和位置信息穩(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和當前接收到的信號值，通過定位算法計算出位置信息。WIFI指紋定位需要繪制“信號場強圖”(指紋庫)，信號采集時間越長，采集點越多，指紋庫越準確，但與此同時時間成本和費用也越高。定位指紋庫生產(chǎn)跟地圖測繪類似，需要進行外業(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。通過電磁脈沖自動掃描或超聲波反射等方式，機器人會自動形成房間的關(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)自動制定行走計劃。配合機身設(shè)定控制路徑，在室內(nèi)反復(fù)行走，如沿邊、集中、隨機、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器人的WIFI指紋地圖自動采集系統(tǒng)。
[0005]一種基于掃地機器人的WIFI指紋地圖自動采集系統(tǒng)，包括:
[0006]掃地機器人，所述掃地機器人通過自動移動，實現(xiàn)對室內(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信號強度；
[0008]多個AP定位模塊，分布設(shè)置于室內(nèi)各區(qū)域內(nèi)，所述多個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AP定位模塊信號連接于所述WIFI終端模塊及定位服務(wù)器;
[0009]定位服務(wù)器，信號連接于所述多個AP定位模塊及所述WIFI終端模塊，所述定位服務(wù)器以三點定位為基礎(chǔ)，通過內(nèi)置的程序計算所述WIFI終端模塊與各AP定位模塊的相對位置，從而獲取所述掃地機器人運動過程中所在的空間坐標。所述定位服務(wù)器用于實時記錄并存儲所述WIFI終端模塊所采集的WIFI信號數(shù)據(jù)及所述掃地機器人運動過程中的空間坐標，并根據(jù)采集時間，將所述WIFI信號數(shù)據(jù)與所述空間坐標進行自動集成，導(dǎo)入至其GIS系統(tǒng)中，從而自動生成上述空間范圍內(nèi)WIFI指紋地圖。
[0010]在一些實施例中，還包括慣性傳感器定位模塊，安裝于所述掃地機器人上，所述慣性傳感器定位模塊用于根據(jù)所述掃地機器人的已知出發(fā)點位置，通過慣性變換實時計算出下一點位置，用于彌補或矯正WIFI空間定位之不足。
[0011]在一些實施例中，所述多個AP定位模塊事先通過手機基站、偽衛(wèi)星、射頻標簽、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]在一些實施例中，所述多個AP定位模塊主動探測WIFI終端模塊，并以三點定位為基礎(chǔ)，通過所述服務(wù)器內(nèi)置的程序計算獲取所述掃地機器人與各AP定位模塊的相對位置，從而獲取所述掃地機器人運動過程中所在的空間坐標。
[0013]在一些實施例中，所述WIFI信號數(shù)據(jù)包括信號強度，信號角度，相位，時間和時間差數(shù)據(jù)。
[0014]在一些實施例中，所述慣性傳感器定位模塊包括加速度計、陀螺儀、磁力計以及其他慣性傳感器。
[0015]另一方面，本申請還提供了一種基于掃地機器人的WIFI指紋地圖自動采集方法，包括下述步驟:
[0016]所述掃地機器人通過自動移動，實現(xiàn)對室內(nèi)區(qū)域全覆蓋掃描；
[0017]所述WIFI終端模塊采集所在位置WIFI信號數(shù)據(jù)，同時與AP定位模塊通信；
[0018]多個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，以三點定位為基礎(chǔ)，通過定位服務(wù)器內(nèi)置的程序計算所述WIFI終端模塊與各AP定位模塊的相對位置，從而獲取所述掃地機器人運動過程中所在的空間坐標；
[0019]定位服務(wù)器實時記錄并存儲所述WIFI終端模塊的WIFI信號數(shù)據(jù)及所述掃地機器人運動過程中的空間坐標，并根據(jù)采集時間，將所述WIFI信號數(shù)據(jù)與所述空間坐標進行自動集成，導(dǎo)入至其GIS系統(tǒng)中，從而自動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器人的WIFI指紋地圖自動采集系統(tǒng)及方法，通過安裝于所述掃地機器人上的WIFI終端模塊采集WIFI信號指紋，并與多AP定位模塊及定位服務(wù)器通信，以三點定位計算所述WIFI終端模塊與各AP定位模塊的相對位置，從而獲取所述掃地機器人運動過程中所在的空間坐標，并以慣性傳感器輔助定位進一步地提高了掃地機器人的定位精度；再通過定位服務(wù)器實時記錄并存儲所述WIFI終端模塊所采集的WIFI信號數(shù)據(jù)及所述掃地機器人運動過程中的空間坐標，并根據(jù)采集時間，將所述WIFI信號數(shù)據(jù)與所述空間坐標進行自動集成，導(dǎo)入至定位服務(wù)器的GIS系統(tǒng)中，從而自動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)勞動強度。
【【附圖說明】】
[0021]圖1為本發(fā)明一實施例的基于掃地機器人的WIFI指紋地圖自動采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明一實施例的基于掃地機器人的WIFI指紋地圖自動采集方法的步驟流程圖。
【【具體實施方式】】
[0023]下面結(jié)合具體實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。下面詳細描述本發(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，僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，而不應(yīng)當理解為對本發(fā)明的限制。
[0024]請參閱圖1，為本發(fā)明提供一種基于掃地機器人的WIFI指紋地圖自動采集系統(tǒng)100，包括:掃地機器人110、WIFI終端模塊120、WIFI終端模塊130、定位服務(wù)器140。
[0025]其中，掃地機器人110通過移動，實現(xiàn)對室內(nèi)區(qū)域全覆蓋掃描。可以理解，掃地機器人110按某種移動規(guī)則(實際中可以根據(jù)所處位置和房屋結(jié)構(gòu)特征，自動制定行走計劃并反復(fù)行走，如沿邊、集中、隨機、直線等)，完成對室內(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信號強度。在實際中，將具有WIFI功能智能手機固定于上述掃地機器人上，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)動程序以實現(xiàn)其WIFI功能。
[0027]多個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AP定位模塊信號連接于所述WIFI終端模塊及定位服務(wù)器。
[0028]優(yōu)選地，多個WIFI終端模塊130是通過手機基站定位、A-GPS、偽衛(wèi)星、無線局域網(wǎng)、射頻標簽、超寬帶無線電、超聲波中的至少一種定位方式實現(xiàn)的?？梢岳斫?，為提高準確性，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信號連接于所述多個WIFI終端模塊130及所述WIFI終端模110塊，所述定位服務(wù)器140以三點定位為基礎(chǔ)，通過內(nèi)置的程序計算所述WIFI終端模塊120與各WIFI終端模塊130的相對位置，從而獲取所述掃地機器人運動過程中所在的空間坐