一種視頻輔助射頻定位方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種視頻輔助射頻定位方法和 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于射頻的DfP(Device_free Passive)定位已經(jīng)可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位，這種技 術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是方便、低功耗，同時(shí)人們可以不需要攜帶任何設(shè)備，可以被廣泛應(yīng)用于各個(gè)場(chǎng) 所。但是，單純的采用指紋識(shí)別的射頻定位，極大的依賴(lài)于指紋庫(kù)的精度，由于當(dāng)前的環(huán)境 會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生一定的變化，將會(huì)導(dǎo)致指紋庫(kù)的匹配精度變差，如果不能確保指紋庫(kù)的實(shí) 時(shí)的更新，從而會(huì)導(dǎo)致射頻定位準(zhǔn)確度的下降。
[0003] 普通的視頻定位，受到光照的影響，比如在晚上，視頻定位就無(wú)法使用；其次視頻 定位由于需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果單純的使用視頻定位也會(huì)極大的消耗資源；視頻定位在某些 公共場(chǎng)合可以有很好的效果，但是對(duì)居家來(lái)說(shuō)會(huì)對(duì)個(gè)人隱私產(chǎn)生影響；視頻定位雖然定位 識(shí)別率高，但是條件局限性比較大，無(wú)法適應(yīng)頻繁環(huán)境變化帶來(lái)的影響。
[0004] 目前的室內(nèi)定位技術(shù)雖然有很多種，但多數(shù)為單一化的室內(nèi)定位或者是單純的通 過(guò)兩種定位方法的簡(jiǎn)單組合，這些的定位方法有的不能滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間的高精度定位，有的產(chǎn) 生資源的浪費(fèi)或者對(duì)被定位者本身的利益受到影響。如何實(shí)現(xiàn)室內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間、高精度、低功耗 且安全高效的定位是業(yè)內(nèi)人員亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間、高精度、低功耗 且安全高效的定位方法和裝置。
[0006] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的：
[0007] -種視頻輔助射頻定位方法，利用視頻定位輔助射頻定位，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位；所述射 頻定位的裝置包括信號(hào)發(fā)送器和信號(hào)接收器，每個(gè)信號(hào)發(fā)送器和信號(hào)接收器之間形成一條 信號(hào)鏈路，通過(guò)將所需定位的室內(nèi)空間劃分為若干單元格，根據(jù)每條信號(hào)鏈路的RSSI值變 化和指紋匹配算法進(jìn)行室內(nèi)單元格的定位和移動(dòng)監(jiān)測(cè)；所述視頻定位確定當(dāng)前定位者所在 的編號(hào)單元，視頻定位通過(guò)幀差法來(lái)判定物體的移動(dòng)，視頻定位具體通過(guò)校準(zhǔn)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，所 述校準(zhǔn)器通過(guò)實(shí)時(shí)更新射頻指紋庫(kù)的信息以輔助提高射頻定位的精度。
[0008] 優(yōu)選的，所述射頻定位的步驟和主要算法如下：
[0009] 1)定位區(qū)域劃分：
[0010] 以k和L分別表示劃分的區(qū)域數(shù)量和室內(nèi)傳感器部署的鏈路數(shù)目，在指紋訓(xùn)練的 過(guò)程中針對(duì)每一個(gè)單元區(qū)域，采集室內(nèi)所有鏈路的RSSI強(qiáng)度值，第k個(gè)單元格所采集的數(shù) 據(jù)[LI = valuel，L2 = value2，…，Lk = valuek，cell = k],樣本數(shù)據(jù)中包含每條鏈路 RSSI值以及所在的單元格；
[0011] 2)指紋庫(kù)建立：
[0012] 傳感器在t時(shí)間內(nèi)向接收器發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)測(cè)試者在單元格中的時(shí)間為T(mén)時(shí)，可以采 集到T/t個(gè)的全局鏈路RSSI值；當(dāng)指紋訓(xùn)練結(jié)束，在k個(gè)單元格的所有的全局鏈路RSSI值 向量數(shù)為kXT/t，將所采集的所有數(shù)據(jù)用作指紋訓(xùn)練；在使用分類(lèi)算法前通過(guò)將同一單元 格內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如選擇η組數(shù)據(jù)在每條鏈路上取平均值得到Vk，將所得的訓(xùn)練數(shù)據(jù) 按單元格標(biāo)簽進(jìn)行分類(lèi)，即單元格的數(shù)量k，可將所得的數(shù)據(jù)按照單元格劃分的方式進(jìn)行指 紋庫(kù)的建立；
[0013] 3)單元格定位：
[0014] 指紋庫(kù)建立完畢后，當(dāng)有人在定位區(qū)域中走動(dòng)時(shí)，通過(guò)采集當(dāng)前情況下室內(nèi)所有 鏈路RSSI值的情況來(lái)進(jìn)行單元格定位，采用KNN分類(lèi)算法來(lái)將當(dāng)前情況下的所有鏈路RSSI 值進(jìn)行匹配以確定當(dāng)前人員所在的單元格；
[0015] 所述KNN算法：
[0016] 假設(shè)X為待分類(lèi)的測(cè)試數(shù)據(jù)向量格式為[LI = valuel, L2 = value2,…，Lk = valuek]，選取KNN中的近鄰為1，通過(guò)采用歐幾里得距離
[0017]
[0018] 其中X為測(cè)試時(shí)所取的全局鏈路RSSI值，vk為訓(xùn)練時(shí)第k個(gè)單元格的平均全局 鏈路RSSI值；
[0019] 假設(shè)y為想要的分類(lèi)，最終結(jié)果為：y = arg minkd(x, vk)
[0020] 最終所獲取的分類(lèi)值即為當(dāng)前人員所在的位置單元格。
[0021] 優(yōu)選的，所述幀差法是一種圖形圖像處理方法，通過(guò)針對(duì)視頻前一幀和后一幀的 圖像像素差值來(lái)判定物體的移動(dòng)；具體步驟如下：
[0022] 首先，選取第k幀和k+Ι幀圖像，分別用fk(x, y)和fk+1(x, y)表示，如果以dk(x, y) 表示第k幀和k+1幀的差分圖像，則 :dk(x, y) = fk+1(x, y)_fk(x, y)
[0023] 接下來(lái)通過(guò)閾值將差分圖像進(jìn)行二值化分割，當(dāng)dk(x, y)〈T，則Dk(x, y) = 0 ;當(dāng) dk(x，y)>T，貝IJ Dk(x，y) = 1 ;其中，T為二值化分割的閾值，D為分割后的前景圖像。
[0024] 優(yōu)選的，所述校準(zhǔn)器包括用于采集視頻信息的視頻模塊、用于和服務(wù)器端進(jìn)行通 訊的WiFi模塊、用于發(fā)送報(bào)警和提示信息的GSM模塊和對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的樹(shù)莓派，所述樹(shù) 莓派的主要硬件特征包括CPU、內(nèi)存、SD卡、網(wǎng)卡接口、USB接口、音頻輸出接口和視頻輸出 接口，所述樹(shù)莓派的USB接口與所述視頻模塊連接，所述樹(shù)莓派的串行接口與所述GSM模塊 連接，所述樹(shù)莓派與WiFi模塊無(wú)線(xiàn)連接。
[0025] 優(yōu)選的，所述校準(zhǔn)器的具體使用方法：
[0026] 步驟一，將校準(zhǔn)器安置于定位區(qū)域的上方，并確保校準(zhǔn)器能夠監(jiān)控到整個(gè)區(qū)域；
[0027] 步驟二，將校準(zhǔn)器連接WiFi網(wǎng)絡(luò)，啟動(dòng)加載校準(zhǔn)器內(nèi)的系統(tǒng)，并確保校準(zhǔn)器能夠 與服務(wù)器及外部設(shè)備通訊；
[0028] 步驟三，校準(zhǔn)器進(jìn)行區(qū)域映射，將監(jiān)控區(qū)域的單元格與視頻模塊采集的像素點(diǎn)進(jìn) 行對(duì)應(yīng)，確保視頻定位能夠正常運(yùn)行，校準(zhǔn)器內(nèi)部使用的視頻定位算法采用所述幀差法；
[0029] 步驟四，啟動(dòng)射頻定位，將室內(nèi)情況通過(guò)服務(wù)器端發(fā)送給校準(zhǔn)器，用于移動(dòng)監(jiān)測(cè)；
[0030] 步驟五，配置校準(zhǔn)器的相關(guān)設(shè)置，包括可更新時(shí)間、射頻定位第一次的指紋庫(kù)數(shù) 據(jù)；
[0031] 步驟六，啟動(dòng)校準(zhǔn)器內(nèi)部的輔助更新算法。
[0032] 優(yōu)選的，所述更新算法的觸發(fā)條件：
[0033] 首先，部署傳感器并且建立射頻定位的環(huán)境，部署視頻定位環(huán)境，獲取當(dāng)前無(wú)人環(huán) 境下的所有鏈路情況AO ;以后每次以天數(shù)為單位獲取當(dāng)天無(wú)人環(huán)境下所有鏈路情況Ax ;其 次，判斷A的變化情況，若是A的變化超過(guò)一定的閾值T，環(huán)境變化超過(guò)了一定范圍，則表明 指紋庫(kù)的精度將會(huì)下降，需要重新更新指紋庫(kù)，此時(shí)將啟動(dòng)準(zhǔn)備更新程序；然后，判斷啟動(dòng) 攝像頭的條件，首先需要判斷當(dāng)前環(huán)境中是否有人，沒(méi)有人則不啟動(dòng)，若是有人則再次判斷 時(shí)間是否與設(shè)置的時(shí)間段吻合，若吻合則開(kāi)啟攝像頭；最后，在攝像頭啟動(dòng)后進(jìn)行更新，將 獲取的當(dāng)前室內(nèi)鏈路情況合并到指紋庫(kù)中；結(jié)束本次更新，等待下一次更新。
[0034] 優(yōu)選的，所述校準(zhǔn)器的輔助定位流程如下：
[0035] 1)射頻定位通過(guò)服務(wù)器控制，首先根據(jù)射頻鏈路產(chǎn)生的信號(hào)值進(jìn)行指紋庫(kù)的建 立，其中所述指紋庫(kù)是以單元格為單