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专利名称：一种无线传感网节点定位、导航方法及相关装置、系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线定位领域，特别涉及一种实现无线传感网节点定位、导航方法及相关装置、系统。
背景技术：
盲人导航系统的关键技术之一是定位技术。目前应用于盲人导航系统的定位技术有GPS/A-GPS定位技术、红外线定位技术、蓝牙定位技术、射频识别定位技术、基于W1-FI的定位技术和基于ZigBee网络的定位技术。其中，基于ZigBee网络的非距离质心算法定位技术由于其易于实现、硬件成本低，比较适合应用在盲人导航系统。该算法是南加州大学的Nirupama Bulusu等提出的一种仅基于网络连通性的定位算法。该算法的核心思想是锚节点每隔一段时间，向与其临近的目标节点广播一个信标信号，信号中包含自身ID和位置信息，根据目标节点所接收的信标信号包含的ID确定临近锚节点所在位置，进而通过计算临近锚节点位置所组成的多边形确定目标节点的位置。但是由于只要在多边形内部的任意位置都会被定位为目标节点的位置导致该算法定位精度不高，无法满足盲人导航系统的高精度定位的需求。锚节点一种传感器，定义为已知位置信息的节点，可以通过向临近目标节点广播信标信号，为目标节点的定位提供参考，锚节点的位置信息具体可以通过安装GPS设备或者人工配置的方式来预先获取。目标节点一种传感器，定义为未知位置信息的节点，可以广播信标信号，其中包含标识该目标节点自身的ID和接收的已知位置的锚节点的信标信号，通过锚节点信标信号包含的ID确定临近锚节点的位置，进而确定该目标节点的位置。

发明内容
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有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线传感网节点定位、导航方法及相关装置、系统以实现提高导航系统的定位精度的目的。本发明提供一种无线传感网节点定位的方法，包括通过接收目标节点的信标信号，确定锚节点的位置；将所述锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该目标节点所在的初始区域；读取所述锚节点的感应信号，其中所述锚节点的感应信号具体在携带感应源的目标节点出现在锚节点的感应范围内时发生变化；根据所述锚节点的感应信号的变化，判断出发生感应的锚节点的位置；将该目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该目标节点的确切位置。可选地，还包括通过接收目标节点的信标信号，确定该目标节点的ID ；所述确定锚节点的位置具体为确定该ID标识的目标节点对应的锚节点的位置；
所述将锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该目标节点所在的初始区域具体为将该ID标识的目标节点对应的锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该ID标识的目标节点所在的初始区域；所述将该目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该目标节点的确切位置具体为将该ID标识的目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该ID标识的目标节点的确切位置。本发明还提供一种无线传感网节点定位的装置，包括初始区域计算单元用于通过接收目标节点的信标信号，确定锚节点的位置，将所述锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该目标节点所在的初始区域；确切位置计算单元用于读取所述锚节点的感应信号，其中所述锚节点的感应信号具体在携带感应源的目标节点出现在锚节点的感应范围内时发生变化，根据所述锚节点的感应信号的变化，判断出发生感应的锚节点的位置，将该目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该目标节点的确切位置。本发明又提供一种基于无线传感网节点定位的导航方法，包括应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点的确切位置；根据目标节点的确切位置执行导航指令。可选地，所述根据目标节点的确切位置执行导航指令具体为以下任意一项或者组合

查询目标节点的确切位置对应的音频和/或视频数据，播放所述音频和/或视频数据；或者，根据目标节点的确切位置查询到达目的地位置的路径信息，返回路径信息；或者，根据目标节点的确切位置计算与目的地位置的距离，返回计算结果。可选地，该方法还包括接收超声波传感器的感应数据，所述超声波传感器与目标节点置于同一用户终端，分析所述感应数据，如果判断出感应到障碍，返回障碍报警信息；接收三轴加速度传感器的感应数据，所述三轴加速度传感器与目标节点置于同一用户终端，分析所述感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，返回摔倒报警信息；利用输入设备接收输入数据，所述输入设备与所述目标节点置于同一用户终端；利用输出设备输出输出数据，所述输出设备与所述目标节点置于同一用户终端。可选地，所述根据目标节点确切位置执行导航指令具体可以在利用输入设备接收输入数据时执行。可选地，所述应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置之前，还包括在服务器端接收来自于目标节点的信标信号，所述目标节点的信标信号中包含目标节点所接收的锚节点的信标信号内容，其中所述目标节点具体置于用户终端；所述应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置具体在服务器端应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置；
所述根据目标节点的确切位置执行导航指令具体在服务器端根据目标节点的确切位置执行导航指令。可选地，所述在服务器端根据目标节点的确切位置执行导航指令具体为以下任意一种或者组合在服务器端查询目标节点的确切位置对应的音频和/或视频数据；将所述音频和/或视频数据由服务器端通过网络发送到用户终端使用户终端播放所述音频和/或视频数据；或者， 在服务器端查询目标节点的确切位置到达目的地位置的路径信息，将所述到达目的地位置的路径信息由服务器端通过网络返回到用户终端；或者，根据目标节点的确切位置计算与目的地位置的距离，将计算结果由服务器端通过网络返回到用户终端。可选地，该方法还包括在服务器端接收超声波传感器的感应数据，所述超声波传感器与目标节点置于同一用户终端，在服务器端分析感应数据，如果判断出感应到障碍，将障碍报警信息由服务器端通过网络发送到用户终端。在服务器 端接收三轴加速度传感器的感应数据，所述三轴加速度传感器与目标节点置于同一用户终端，在服务器端分析感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，将摔倒报警信息返回到服务器端预设的终端；在服务器端通过网络接收用户终端的输入设备接收的输入数据；在服务器端将输出数据通过网络发送到用户终端输出；在所述服务器端采用人机交互界面显示所述目标节点相关状态、锚节点相关状态、和/或导航指令执行状态；在服务器端采用人机交互界面获得输入数据；通过在所述服务器端采用TCP/IP协议建立通信，接收远程客户端到所述人机交互界面的登录。。可选地，所述输入数据具体为在服务器端通过网络接收的无线视频设备的视频数据，所述无线视频设备与目标节点置于同一用户终端。可选地，还包括以下任意一项或者组合在服务器端接收温度传感器的感应数据，在服务器端判断温度传感器的感应数据是否超过预设阈值，如果超过阈值，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端;在服务器端通过网络接收任意终端发送的报警信息，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端；在服务器端对处于施工位置的锚节点记有特殊标记，在所述目标节点所在的确切位置距离记有特殊标记的锚节点所在位置小于预设范围时，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端。本发明又提供一种基于无线传感网节点定位的导航装置，该装置包括
定位单元用于应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置；导航单元用于根据目标节点的确切位置执行导航指令。可选地，所述定位单元具体用于在服务器端接收来自于目标节点的信标信号，应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置，其中所述目标节点具体置于用户终端；所述导航单元具体用于在服务器端根据目标节点的确切位置执行导航指令。可选地，该装置还包括超声波探测单元用于在服务器端接收超声波传感器的感应数据，所述超声波传感器与目标节点置于同一用户终端；加速度探测单元用于在服务器端接收三轴加速度传感器的感应数据，所述三轴加速度传感器与目标节点置于同一用户终端，在服务器端分析感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，将摔倒报警信息返回到·服务器端预设的终端；输入单元用于在服务器端通过网络接收用户终端的输入设备接收的输入数据；输出单元用于在服务器端将输出数据通过网络发送到用户终端输出；报警单元用于包括以下任意一项或者组合在服务器端接收温度传感器的感应数据，在服务器端判断温度传感器的感应数据是否超过预设阈值，如果超过阈值，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端；或者，在服务器端通过网络接收任意终端发送的报警信息，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端；或者，在服务器端对处于施工位置的锚节点记有特殊标记，在所述目标节点所在的确切位置距离记有特殊标记的锚节点所在位置小于预设范围时，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端;界面显示单元用于在所述服务器端采用人机交互界面显示所述目标节点相关状态、锚节点相关状态、和/或导航指令执行状态；和/或者，在服务器端采用人机交互界面获得输入数据；远程登录单元用于通过在所述服务器端采用TCP/IP协议建立通信，接收远程客户端到所述人机交互界面的登录。本发明另外又提供一种基于无线传感网节点定位的导航系统，该系统包括目标节点用于向上述一种基于无线传感网节点定位的导航装置发送信标信号；锚节点用于向上述一种基于无线传感网节点定位的导航装置发送信标信号；一种基于无线传感网节点定位的导航装置用于应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置，根据目标节点的确切位置执行导航指令。可选地，所述目标节点具体用于置于用户终端；所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置具体用于在服务器端应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置，根据目标节点的确切位置执行导航指令。可选地，该系统还包括超声波传感器用于发出超声波反馈感应数据，具体与所述目标节点置于同一用户终端；
三轴加速度传感器用于发出加速度感应数据，具体与所述目标节点置于同一用户终端；输入设备用于输入输入数据，具体与目标节点置于同一用户终端；输出设备用于输出输出数据，具体与目标节点置于同一用户终端；网关用于在所述服务器端采用TCP/IP协议建立通信；所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置还用于在服务器端接收超声波传感器的感应数据，分析所述感应数据，如果判断出感应到障碍，返回障碍报警信息，还用于在服务器端接收三轴加速度传感器的感应数据，分析所述感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，返回摔倒报警信息，还用于在服务器端通过网络接收用户终端的输入设备接收的输入数据，还用于在服务器端通过网络向用户终端的输出设备输出输出数据，还用于在服务器端采用人机交互界面显示所述目标节点相关状态、锚节点相关状态、和/或导航指令执行状态；和/或者，在服务器端采用人机交互界面获得输入数据，还用于通过网关在所述服务器端采用TCP/IP协议建立通信，接收远程客户端到所述人机交互界面的登录。

可见本发明具有如下有益效果由于本发明在定位目标节点时，首先采用非距离质心定位算法初步确定目标节点的初始区域，又通过读取锚节点的感应信号的变化确定在该初始区域内感应到该目标节点的锚节点，缩小了目标节点的定位范围，实现了进一步精确目标节点所在的确切位置的目的；而且，本发明结合上述一种无线传感网节点定位的方法，将其应用到导航方法中，使得本发明所实现的导航方法具有较高的精度。


图1是本发明提供的一种无线传感网节点定位的方法的流程图；图2是本发明一应用环境内目标节点和锚节点示意图；图3是本发明提供的一种无线传感网节点定位的装置的组成图；图4是本发明提供的一种基于无线传感网节点定位的导航方法的流程图；图5是本发明一实施例中用户终端示意图；图6是本发明一实施例中输入设备示意图；图7是本发明提供的一种基于无线传感网节点定位的导航装置一实施例组成图；图8是本发明提供的一种基于无线传感网节点定位的导航装置又一实施例组成图；图9是本发明提供的一种基于无线传感网节点定位的导航系统一实施例组成图；图10是本发明提供的一种基于无线传感网节点定位的导航系统又一实施例组成图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明实施例作进一步详细的说明。
参见图1，为本发明提供的一种无线传感网节点定位的方法的流程图，如图所示，该方法包括S101、通过接收目标节点的信标信号，确定锚节点的位置；S102、将所述锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该目标节点所在的初始区域；S103、读取所述锚节点的感应信号，其中所述锚节点的感应信号具体在携带感应源的目标节点出现在锚节点的感应范围内时发生变化；例如，为了满足盲人导航的要求，定位精度需要达到厘米级，所述锚节点可以采用霍尔传感器和外围电路来实现，霍尔传感器是利用半导体材料的霍尔效应制作的一类传感器，能将变化的磁场讯号转换成数字电压输出，而且霍尔传感器的感应距离低于5cm，适于在盲人导航应用中使用，在该实施方式中，所述锚节点的感应信号可以为电压信号，目标节点所携带的感应源可以为如图4所示的磁性部件405。S104、根据所述锚节点的感应信号的变化，判断出发生感应的锚节点的位置；例如，如上述实施例中采用霍尔传感器实现的锚节点，当携带磁性部件的目标节点到达锚节点感应范围内时，锚节点能够产生变化电压，该步骤所述的感应信号的变化具体可以为电压信号的变化。S105、将该目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该目标节点的确切位置。例如，如图2所示，在某一环境内布设了 20个锚节点，首先通过接收目标节点201的信标信号，确定锚节点的位置为锚节点202到206的位置，相应地，目标节点201的初始区域为锚节点202到206所组成的多边形207内的区域，发生感应的锚节点的位置为锚节点204、208和209，则可以确定目标节点201的确切位置为锚节点204所在的位置。可见，应用本发明的上述实施例，首先采用非距离质心定位算法初步确定目标节点的初始区域，又通过读取锚节点的感应信号的变化，确定在该初始区域内感应到该目标节点的锚节点，缩小了目标节点的定位范围，进一步精确了目标节点所在的确切位置。在本发明又一优选实施例中，还可以通过接收目标节点的信标信号，确定该目标节点的ID ；所述确定锚节点的位置具体为确定该ID标识的目标节点对应的锚节点的位置；所述将锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该目标节点所在的初始区域具体为将该ID标识的目标节点对应的锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该ID标识的目标节点所在的初始区域；所述将该目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该目标节点的确切位置具体为将该ID标识的目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该ID标识的目标节点的确切位置。由于上述优选实施例方法中，进一步通过目标节点的ID标识目标节点,及其所在的初始区域，又根据该ID标识的目标节点的初始区域内发生感应的锚节点的位置确定为该ID标识的目标节点的确切位置，可以实现对同一环境内的多个目标节点进行定位。参见图3，为本发明提供的一种无线传感 网节点定位的装置的组成图，如图所示，该装置包括
初始区域计算单元301 :用于通过接收目标节点的信标信号，确定锚节点的位置，将所述锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该目标节点所在的初始区域；确切位置计算单元302:用于读取所述锚节点的感应信号，其中所述锚节点的感应信号具体在携带感应源的目标节点出现在锚节点的感应范围内时发生变化，根据所述锚节点的感应信号的变化，判断出发生感应的锚节点的位置，将该目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该目标节点的确切位置。参见图4，为本发明提供的一种基于无线传感网节点定位的导航方法的流程图，如图所示，该方法包括S401、应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点的确切位置；S402、根据目标节点的确切位置执行导航指令。下面，针对导航的实际需要，详细地给出下述几个实施例(实施例一)针对若导航的实际需要为播放与目标节点的确切位置一一对应的音频和/或视频数据，或者与目的地位置有关的导航，步骤S402根据目标节点的确切位置执行导航指令具体实现可以为以下任意一种或者组合查询目标节点的确切位置对应的音频和/或视频数据，播放所述音频和/或视频数据；或者，根据目标节点的确切位置查询达到目的地位置的路径信息，返回路径信息；根据目标节点的确切位置计算与目的地位置的距离，返回计算结果。
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该实施例可以应用到展馆等应用场景的导航，例如，可以预先在展馆内布设大量锚节点，当用户携带内置目标节点的用户终端设备在展馆内移动时，随着用户的确切位置变化，播放与之对应的音频和/或视频数据相应介绍该位置的展品，实现展馆导航的目的。再例如，在本发明具体实施到盲人室内导航时，可以在该室内环境布设大量的锚节点，将目标节点安置在盲人携带的手杖内，当盲人在该室内环境移动时，可以根据目标节点的确切位置获得盲人的确切位置，再通过盲人实时按键输入或者预先设定等任意的方法获得目的地位置，进而根据盲人的确切位置、查询相关数据库或者由布设的锚节点位置组成的拓扑图，查询出到达目的地位置的路径信息，具体可以采用Dijkstla算法选择一条最优路径，在查询出到达目的地位置的路径后，还可以将路径信息以音频数据的形式，通过音响输出设备如耳机，向盲人返回音频形式的路径信息，其中路径信息具体可以为路径沿途中各个锚节点相对于目标节点的相对位置，可见，应用上述实施例方法，在确定目标节点所在的确切位置之后，可以进一步根据该准确位置执行导航指令提供更加准确的导航信息。(实施例二)针对盲人导航应用场景对障碍物检测的需要，该方法还可以包括接收超声波传感器的感应数据，所述超声波传感器与目标节点置于同一用户终端;分析所述感应数据，如果判断出感应到障碍，返回障碍报警信息。例如，所述超声波传感器与目标节点置于同一用户终端的具体实现可以为如图5所示，所述用户终端包括手杖501和超声波传感器502，所述超声波传感器502置于手杖501上，所述目标节点可以为超声波传感器502，或者也可以为手杖501上的其他传感器。所述接收超声波传感器的感应数据具体可以为不间断的循环接收，分析所述感应数据相应可以为不间断的循环分析，分析所述感应数据具体可以为分析所述感应数据的探测距离是否小于最小距离门限值，如果是，则判断出感应到障碍，返回障碍报警信息，返回障碍报警信息具体可以为使蜂鸣器报警的控制指令。(实施例三)针对盲人导航应用场景对摔倒等突发情况的报警需要，该方法还可以包括接收三轴加速度传感器的感应数据，所述三轴加速度传感器与目标节点置于同一用户终端；分析所述感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，返回摔倒
报警信息。例如，所述三轴加速度传感器与目标节点置于同一用户终端的具体实现可以为如图5所示，所述用户终端包括手杖501和三轴加速度传感器503，所述三轴加速度传感器503置于手杖501上，所述目标节点可以为三轴加速度传感器503，或者也可以为手杖501上的其他传感器。(实施例四)针对以上各个导航应用场景中对信息交互的需要，该方法还可以包括利用输入设备接收输入数据，所述输入设备与所述目标节点置于同一用户终端；利用输出设备输出输出数据，所述输出设备与所述目标节点置于同一用户终端。例如，所述输入设备与目标节点置于同一用户终端具体可以如图5所示，所述用户终端包括手杖501、手持输入设备504和加速度传感器503，所述目标节点可以为三轴加速度传感器503，或者也可 以为手杖501上的其他传感器。其中，所述输入设备具体可以包括如图6所示的包含有按键面板601、电流传感器602和电源603的手持输入设备,在输入设备的按键面板601的不同按键被按下时,外围电路对应产生不同的电流值，因此，所述输入数据具体可以与外围电路产生的电流值一一对应，例如按键3被按下时，输入数据可以为目的地位置编码、按键2被按下时，输入数据可以为拨打紧急求助电话等，具体可以根据实际需要预先设置不同电流值与输入数据的对应关系。其中，步骤S402所述根据目标节点确切位置执行导航指令具体可以在利用输入设备接收输入数据时执行，例如上述实施例中根据目标节点的确切位置查询到达目的地位置的路径具体可以在获得包含目的地位置的输入数据时查询，其中目的地位置具体可以以目的地位置编码体现。再例如，所述输入设备具体还可以为音频输入设备，输入数据相应可以为音频输入设备输入的音频数据。结合盲人导航的实际需要，所述输出设备具体可以为无线耳机等音频输出设备，不同用户终端使用的无线信道相互独立。需要说明的是，上述各实施例可以仅在用户终端实现，还可以由服务器端通过网络协同用户终端实现，达到远程控制和导航的目的，具有良好的扩展和交互性，具体地，下面对服务器端通过网络协同用户终端实现上述各实施例的方法进行详细说明步骤S401之前，还在服务器端接收来自于目标节点的信标信号，所述目标节点的信标信号中包含目标节点所接收的锚节点的信标信号内容，其中所述目标节点具体置于用户终端；步骤S401中，具体在服务器端应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置；步骤402中，具体在服务器端根据目标节点的确切位置执行导航指令。对应上述(实施例一)所述步骤S402的具体实现可以为以下任意一种或者组合在服务器端查询目标节点的确切位置对应的音频和/或视频数据，将所述音频和/或视频数据由服务器端通过网络发送到用户终端使用户终端播放所述音频和/或视频数据；或者，在服务器端查询目标节点的确切位置到达目的地位置的路径信息，将所述到达目的地位置的路径信息由服务器端通过网络返回到用户终端；或者，根据目标节点的确切位置计算与目的地位置的距离，将计算结果由服务器端通过网络返回到用户终端。对应上述(实施例二)该方法还可以包括在服务器端接收超声波传感器的感应数据，所述超声波传感器与目标节点置于同一用户终端； 在服务器端分析感应数据，如果判断出感应到障碍，将障碍报警信息由服务器端通过网络发送到用户终端。对应上述(实施例三)该方法还可以包括在服务器端接收三轴加速度传感器的感应数据，所述三轴加速度传感器与目标节点置于同一用户终端；在服务器端分析感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，将摔倒报警信息返回到服务器端预设的终端。例如，所述摔倒报警信息具体可以为摔倒报警的音频数据，所述服务器端预设的终端可以为在服务器端的音频设备，所述将摔倒报警信息返回到在服务器端预设的终端具体为将所述摔倒报警的音频数据返回到在服务器端预设的音频设备并播放该音频数据；或者，所述摔倒报警信息具体可以为控制报警灯闪烁的控制指令，所述服务器端预设的终端可以为与服务器端相连的警灯，所述将摔倒报警信息返回到在服务器端预设的终端具体为将所述控制报警闪烁的控制指令返回到在服务器端相连的警灯使其闪烁；或者，所述摔倒报警信息具体可以为报警文字，所述服务器端预设的终端可以为服务器端的显示器终端，所述将摔倒报警信息返回到在服务器端预设的终端具体为将所述报警文字在服务器端的显示器终端的人机交互界面上显示。对应上述(实施例四)还包括在服务器端通过网络接收用户终端的输入设备接收的输入数据；在服务器端将输出数据通过网络发送到用户终端输出。
例如，所述输入数据可以为目的地位置信息，相应地，所述在服务器端根据目标节点所在位置查询到达目的地位置的路径具体可以在服务器端接收到包含目的地位置信息的输入数据时，在服务器端执行，输入数据还可以为紧急求助电话的号码，相应地，还可以在服务器端根据输入数据包含的目标号码，拨打紧急求助电话。再例如，所述输入数据具体可以为在服务器端通过网络接收的无线视频设备的视频数据，所述无线视频设备与目标节点置于同一用户终端，例如，如图5所示的无线视频摄像头505，其中所述服务器和无线视频设备可以通过W1-FI无线网络直连，也可以通过路由器相连，在服务器端接收所述视频数据后，可以实时播放，也可以将视频数据保存在服务器端所述用户终端对应的存储空间中，在收到播放指令时播放所述视频数据。例如，所述输出数据可以为在服务器端利用输入设备接收的输入数据，例如，在服务器端设置有语音输入设备，管理员通过语音设备输入语音数据，所述语音数据由服务器端通过网络发送到对应的用户终端。另外，为了提高导航的交互性，还可以在服务器端采用人机交互界面显示所述目标节点相关状态、锚节点相关状态、和/或导航指令执行状态，还可以在服务器端采用人机交互界面获得输入数据，具体地，例如图6所示，目标节点的确切位置、锚节点的位置、导航指令内容、导航指令执行的结果均可在该人机交互界面显示，而且，结合上述各实施例，各个传感器的工作状态、视频数据和报警信息等也均可在该交互界面进行展示与查询，还可以在该人机交互界面获得输入数据，例如导航指令内容、输出到用户终端的音频数据等。为了便于服务器端管理员或者盲人的家人对导航的实时监控和人工帮助，本发明还包括通过在服务器端采用TCP/IP协议建立通信，接收远程客户端到所述人机交互界面的登录，在接收远程客户端到人机交互界面登录时，具体还可以判断远程客户端登录的用户名和密码是否正确，在用户名和密码正确的情况下接受远程客户端的登录连接。除了上述几个实施例以外，服务器端通过网络协同用户终端导航还可以实现实时报警等功能，具体地，例如，可以包括以下任意一项或组合实时报警的具体实现实施例一可以为在服务器端接收温度传感器的感应数据，在服务器端判断温度传感器的感应数据是否超过预设阈值，如果超过阈值，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端；
或者，实时报警的具体实现实施例二可以为在服务器端接收任意终端发送的报警信息，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端，具体地，例如，在服务器终端接收消防报警系统所在终端发送的报警信息，将报警信息通过网络发送到所述用户终端；或者，实时报警的具体实现实施例三可以为在服务器端对处于施工位置的锚节点记有特殊标记，在所述目标节点所在的确切位置距离记有特殊标记的锚节点所在位置小于预设范围时，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端。上述各个实施例中的报警信息及其发生的位置还可以记录在服务器端数据库中，使其作为历史数据为后续导航提供经验帮助，例如将摔倒报警信息及其发生的位置记录在服务器端数据库中，当某一位置摔倒报警信息记录的次数超过阈值时，向管理员返回该位置应进行环境改造等信息，或者向用户终端返回该位置易摔倒报警信息以提醒用户注意安全，另外还可以向用户终端返回逃生的路径，具体地，例如对应上述实时报警的具体实现实施例一，可以预先在服务器端记录温度传感器唯一标识及其位置信息的关系，在所接收的温度传感器的感应数据超过阈值时，提取该温度传感器的唯一标识对应的位置信息作为报警位置；对应上述实时报警的具体实现实施例二，在接收终端发送的报警信息的同时，可以在服务器端接收该终端发送的位置信息作为报警位置；对应上述实时报警的具体实现实施例三，将所述记有特殊标记的锚节点所在位置作为报警位置；结合上述三个实时报警的具体实现实施例，还包括根据相关数据库或者由布设的锚节点位置组成的拓扑图，查询出目标节点的确切位置到达目的地位置的路径信息中不经过所述报警位置的路径信息，优选地，可以查询出目标节点的确切位置到达目的地位置的路径信息中距离所述报警位置最远的路径信息。

需要说明的是，基于实用性考虑，上述各个实施例中服务器与用户终端之间的数据传输具体可以采用无线网络数据传输，例如，采用ZigBee协议的无线网络。参见图7，为本发明提供的一种基于无线传感网节点定位的导航装置的一实施例组成图该装置包括定位单元701 :用于应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置；导航单元702 :用于根据目标节点的确切位置执行导航指令。该装置还可以包括超声波探测单元703 :用于接收超声波传感器的感应数据，所述超声波传感器与目标节点置于同一用户终端，分析所述感应数据，如果判断出感应到障碍，返回障碍报警信息。该装置还可以包括加速度探测单元704 :用于接收三轴加速度传感器的感应数据，所述三轴加速度传感器与目标节点置于同一用户终端，分析所述感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，返回摔倒报警信息。该装置还可以包括输入单元705 :用于利用输入设备接收输入数据，所述输入设备与所述目标节点
置于同一用户终端；输出设备706 :用于利用输出设备输出输出数据，所述输出设备与所述目标节点置于同一用户终端。如图7所示，该装置可以仅在用户终端实施，而在本发明装置的又一优选实施例中，该装置可以在服务器端协同用户终端实现，参见图8，为本发明提供的一种基于无线传感网节点定位的导航装置的又一实施例组成图，如图所示所述定位单元801 :具体用于在服务器端接收来自于目标节点的信标信号，应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置，其中所述目标节点具体置于用户终端；所述导航单元802 :具体用于在服务器端根据目标节点的确切位置执行导航指令。
该装置还可以包括超声波探测单元803 :用于在服务器端接收超声波传感器的感应数据，所述超声波传感器与目标节点置于同一用户终端；该装置还可以包括加速度探测单元804 :用于在服务器端接收三轴加速度传感器的感应数据，所述三轴加速度传感器与目标节点置于同一用户终端，在服务器端分析感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，将摔倒报警信息返回到服务器端预设的终端。该装置还可以包括输入单元805 :用于在服务器端通过网络接收用户终端的输入设备接收的输入数据；输出单元806 :用于在服务器端将输出数据通过网络发送到用户终端输出。该装置还可以包括所述输入单元805 :具体用于在服务器端通过网络接收用户终端的无线视频设备的视频数据，所述无线视频设备与目标节点置于同一用户终端。该装置还可以包括报警单元807 :用于包括以下任意一项或者组合在服务器端接收温度传感器的感应数据，在服务器端判断温度传感器的感应数据是否超过预设阈值，如果超过阈值，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端；或者，在服务器端通过网络接收任意终端发送的报警信息，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端；或者，在服务器端对处于施工位置的锚节点记有特殊标记，在所述目标节点所在的确切位置距离记有特殊标记的锚节点所在位置小于预设范围时，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端。

该装置还可以包括界面显示单元808 :用于在所述服务器端采用人机交互界面显示所述目标节点相关状态、锚节点相关状态、和/或导航指令执行状态；和/或者，在服务器端采用人机交互界面获得输入数据。该装置还可以包括远程登录单元809 :用于通过在所述服务器端采用TCP/IP协议建立通信，接收远程客户端到所述人机交互界面的登录。参见图9，为本发明还提供的一种基于无线传感网节点定位的导航系统的一实施例组成图，如图所示，该系统包括目标节点901:用于向上述一种基于无线传感网节点定位的导航装置发送信标信号;锚节点902 :用于向上述一种基于无线传感网节点定位的导航装置发送信标信号;一种基于无线传感网节点定位的导航装置903 :用于应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置，根据目标节点的确切位置执行导航指令。该系统还可以包括超声波传感器904 :用于发出超声波反馈感应数据，具体与所述目标节点901置于同一用户终端；所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置903 :还用于接收超声波传感器904的感应数据，分析所述感应数据，如果判断出感应到障碍，返回障碍报警信息。该系统还可以包括三轴加速度传感器905 :用于发出加速度感应数据，具体与所述目标节点901置于同一用户终端；所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置903 :还用于接收三轴加速度传感器905的感应数据，分析所述感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，返回摔倒报警信息。该系统还可以包括输入设备906 :用于输入输入数据，具体与目标节点901置于同一用户终端；输出设备907:用于输出输出数据，具体与目标节点901置于同一用户终端。所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置903 :还用于利用所述输入设备906接收输入数据，利用所述输出设备907输出输出数据。如图9所示，该系统可以仅在用户终端实施，而在本发明系统的又一优选实施例中，该系统可以在服务器端协同用户终端实现，参见图10，为本发明还提供一种基于无线传感网节点定位的导航系统的另一实施例组成图，如图所示，该系统包括目标节点1001:用于向上述一种基于无线传感网节点定位的导航装置发送信标信号，具体置于用户终端；锚节点1002 :用于向上述一种基于无线传感网节点定位的导航装置发送信标信号;一种基于无线传感网节点定位的导航装置1003 :用于在服务器端应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置，根据目标节点的确切位置执行导航指令。该系统还可以包括 超声波传感器1004 :用于发出超声波反馈感应数据，具体与所述目标节点1001置于同一用户终端；所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置1003 :还用于在服务器端接收超声波传感器1004的感应数据，分析所述感应数据，如果判断出感应到障碍，返回障碍报警信息。该系统还可以包括三轴加速度传感器1005 :用于发出加速度感应数据，具体与所述目标节点1001置于同一用户终端；所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置1003 :还用于接收三轴加速度传感器1005的感应数据，分析所述感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，返回摔倒报警信息。该系统还可以包括输入设备1006 :用于输入输入数据，具体与目标节点1001置于同一用户终端；输出设备1007 :用于输出输出数据，具体与目标节点1001置于同一用户终端。所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置1003 :还用于在服务器端通过网络接收用户终端的输入设备1006接收的输入数据，还用于在服务器端通过网络向用户终端的输出设备1007输出输出数据。该系统的输入设备1006具体可以包括无线视频设备1008 :用于通过网络向所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置1003发送视频数据，具体与目标节点1001置于同一用户终端；
所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置1003 :具体用于在服务器端通过网络接收用户终端的无线视频设备1008的视频数据。该系统服务器端还可以包括显示设备1009 :用于显示人机交互界面；所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置1003 :具体还用于在服务器采用人机交互界面显示所述目标节点相关状态、锚节点相关状态、和/或导航指令执行状态；和/或者，在服务器端采用人机交互界面获得输入数据。该系统还可以包括网关1010 :用于在所述服务器端采用TCP/IP协议建立通信；所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置1003 :还用于通过网关1010在所述服务器端采用TCP/IP协议建立通信，接收远程客户端到所述人机交互界面的登录。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅为本发明的 较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种无线传感网节点定位的方法，其特征在于，包括 通过接收目标节点的信标信号，确定锚节点的位置； 将所述锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该目标节点所在的初始区域；读取所述锚节点的感应信号，其中所述锚节点的感应信号具体在携带感应源的目标节点出现在锚节点的感应范围内时发生变化； 根据所述锚节点的感应信号的变化，判断出发生感应的锚节点的位置； 将该目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该目标节点的确切位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括通过接收目标节点的信标信号，确定该目标节点的ID ； 所述确定锚节点的位置具体为确定该ID标识的目标节点对应的锚节点的位置；所述将锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该目标节点所在的初始区域具体为将该ID标识的目标节点对应的锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该ID标识的目标节点所在的初始区域； 所述将该目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该目标节点的确切位置具体为将该ID标识的目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该ID标识的目标节点的确切位置。
3.一种无线传感网节点定位的装置，其特征在于，包括 初始区域计算单元用于通过接收目标节点的信标信号，确定锚节点的位置，将所述锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该目标节点所在的初始区域； 确切位置计算单元用于读取所述锚节点的感应信号，其中所述锚节点的感应信号具体在携带感应源的目标节点出现在锚节点的感应范围内时发生变化，根据所述锚节点的感应信号的变化，判断出发生感应的锚节点的位置，将该目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该目标节点的确切位置。
4.一种基于无线传感网节点定位的导航方法，其特征在于，包括 应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点的确切位置； 根据目标节点的确切位置执行导航指令。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据目标节点的确切位置执行导航指令具体为以下任意一项或者组合 查询目标节点的确切位置对应的音频和/或视频数据，播放所述音频和/或视频数据； 或者， 根据目标节点的确切位置查询到达目的地位置的路径信息，返回路径信息； 或者， 根据目标节点的确切位置计算与目的地位置的距离，返回计算结果。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括 接收超声波传感器的感应数据，所述超声波传感器与目标节点置于同一用户终端，分析所述感应数据，如果判断出感应到障碍，返回障碍报警信息； 接收三轴加速度传感器的感应数据，所述三轴加速度传感器与目标节点置于同一用户终端，分析所述感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，返回摔倒报警信息； 利用输入设备接收输入数据，所述输入设备与所述目标节点置于同一用户终端； 利用输出设备输出输出数据，所述输出设备与所述目标节点置于同一用户终端。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于， 所述应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置之前，还包括在服务器端接收来自于目标节点的信标信号，所述目标节点的信标信号中包含目标节点所接收的锚节点的信标信号内容，其中所述目标节点具体置于用户终端； 所述应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置具体在服务器端应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置； 所述根据目标节点的确切位置执行导航指令具体在服务器端根据目标节点的确切位置执行导航指令。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在服务器端根据目标节点的确切位置执行导航指令具体为以下任意一种或者组合 在服务器端查询目标节点的确切位置对应的音频和/或视频数据，将所述音频和/或视频数据由服务器端通过网络发送到用户终端使用户终端播放所述音频和/或视频数据；或者， 在服务器端查询目标节点的确切位置到达目的地位置的路径信息，将所述到达目的地位置的路径信息由服务器端通过网络返回到用户终端； 或者， 根据目标节点的确切位置计算与目的地位置的距离，将计算结果由服务器端通过网络返回到用户终端。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括 在服务器端接收超声波传感器的感应数据，所述超声波传感器与目标节点置于同一用户终端，在服务器端分析感应数据，如果判断出感应到障碍，将障碍报警信息由服务器端通过网络发送到用户终端。
在服务器端接收三轴加速度传感器的感应数据，所述三轴加速度传感器与目标节点置于同一用户终端，在服务器端分析感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，将摔倒报警信息返回到服务器端预设的终端； 在服务器端通过网络接收用户终端的输入设备接收的输入数据； 在服务器端将输出数据通过网络发送到用户终端输出； 在所述服务器端采用人机交互界面显示所述目标节点相关状态、锚节点相关状态、和/或导航指令执行状态； 在服务器端采用人机交互界面获得输入数据； 通过在所述服务器端采用TCP/IP协议建立通信，接收远程客户端到所述人机交互界面的登录。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述输入数据具体为在服务器端通过网络接收的无线视频设备的视频数据，所述无线视频设备与目标节点置于同一用户终端。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括以下任意一项或组合在服务器端接收温度传感器的感应数据，在服务器端判断温度传感器的感应数据是否超过预设阈值，如果超过阈值，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端；或者， 在服务器端通过网络接收任意终端发送的报警信息，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端； 或者， 在服务器端对处于施工位置的锚节点记有特殊标记，在所述目标节点所在的确切位置距离记有特殊标记的锚节点所在位置小于预设范围时，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端。
12.一种基于无线传感网节点定位的导航装置，其特征在于，包括 定位单元用于应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置； 导航单元用于根据目标节点的确切位置执行导航指令。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述定位单元具体用于在服务器端接收来自于目标节点的信标信号，应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置，其中所述目标节点具体置于用户终端； 所述导航单元具体用于在服务器端根据目标节点的确切位置执行导航指令。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括 超声波探测单元用于在服务器端接收超声波传感器的感应数据，所述超声波传感器与目标节点置于同一用户终端； 加速度探测单元用于在服务器端接收三轴加速度传感器的感应数据，所述三轴加速度传感器与目标节点置于同一用户终端，在服务器端分析感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，将摔倒报警信息返回到服务器端预设的终端； 输入单元用于在服务器端通过网络接收用户终端的输入设备接收的输入数据； 输出单元用于在服务器端将输出数据通过网络发送到用户终端输出； 报警单元用于包括以下任意一项或者组合在服务器端接收温度传感器的感应数据，在服务器端判断温度传感器的感应数据是否超过预设阈值，如果超过阈值，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端；或者，在服务器端通过网络接收任意终端发送的报警信息，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端；或者，在服务器端对处于施工位置的锚节点记有特殊标记，在所述目标节点所在的确切位置距离记有特殊标记的锚节点所在位置小于预设范围时，将报警信息由服务器端通过网络发送到所述用户终端；界面显示单元用于在所述服务器端采用人机交互界面显示所述目标节点相关状态、锚节点相关状态、和/或导航指令执行状态；和/或者，在服务器端采用人机交互界面获得输入数据； 远程登录单元用于通过在所述服务器端采用TCP/IP协议建立通信，接收远程客户端到所述人机交互界面的登录。
15.一种基于无线传感网节点定位的导航系统，其特征在于，包括 目标节点用于向上述一种基于无线传感网节点定位的导航装置发送信标信号； 锚节点用于向上述一种基于无线传感网节点定位的导航装置发送信标信号； 一种基于无线传感网节点定位的导航装置用于应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置，根据目标节点的确切位置执行导航指令。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述目标节点具体置于用户终端； 所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置具体用于在服务器端应用如上述一种无线传感网节点定位的方法获得目标节点确切位置，根据目标节点的确切位置执行导航指令。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，该系统还包括超声波传感器用于发出超声波反馈感应数据，具体与所述目标节点置于同一用户终端; 三轴加速度传感器用于发出加速度感应数据，具体与所述目标节点置于同一用户终端; 输入设备用于输入输入数据，具体与目标节点置于同一用户终端； 输出设备用于输出输出数据，具体与目标节点置于同一用户终端； 网关用于在所述服务器端采用TCP/IP协议建立通信； 所述一种基于无线传感网节点定位的导航装置还用于在服务器端接收超声波传感器的感应数据，分析所述感应数据，如果判断出感应到障碍，返回障碍报警信息，还用于在服务器端接收三轴加速度传感器的感应数据，分析所述感应数据，如果判断出感应数据的三个轴向数据波动超阈值，返回摔倒报警信息，还用于在服务器端通过网络接收用户终端的输入设备接收的输入数据，还用于在服务器端通过网络向用户终端的输出设备输出输出数据，还用于在服务器端采用人机交互界面显示所述目标节点相关状态、锚节点相关状态、和/或导航指令执行状态；和/或者，在服务器端采用人机交互界面获得输入数据，还用于通过网关在所述服务器端采用TCP/IP协议建立通信，接收远程客户端到所述人机交互界面的登录。
全文摘要
本发明公开了一种无线传感网节点定位、导航方法及相关装置、系统以实现提高导航系统的定位精度的目的，包括通过接收目标节点的信标信号，确定锚节点的位置；将所述锚节点的位置组成的多边形包围的区域作为该目标节点所在的初始区域；读取所述锚节点的感应信号，其中所述锚节点的感应信号具体在携带感应源的目标节点出现在锚节点的感应范围内时发生变化；根据所述锚节点的感应信号的变化，判断出发生感应的锚节点的位置；将该目标节点所在的初始区域内发生感应的锚节点的位置，确定为该目标节点的确切位置；而且，进一步根据该目标节点的确切位置执行导航指令，使得本发明所实现的导航方法具有较高的精度。
文档编号G01S15/93GK103068040SQ20121058366
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者张效义, 涂启辉, 张大龙, 栾红志, 于宏毅, 尹洁欣 申请人:中国人民解放军信息工程大学