一种基于RF射频通信的室内定位导航系统及方法与流程

技术特征：
1.一种基于rf射频通信的室内定位导航系统，其特征在于，所述基于rf射频通信的室内定位导航系统包括：图像采集模块，与中央控制模块连接，用于利用摄像设备获取当前位置的图像数据；无线节点获取模块，与中央控制模块连接，用于获取室内各个无线连接点的相关数据；无线节点连接模块，与中央控制模块连接，用于获取可连接的无线连接点数据，并与信号最强的无线连接点进行连接；特征提取模块，与中央控制模块连接，用于提取获取的当前位置的图像数据中的特征，包括：(1)获取采集的当前位置的周围环境图像数据；(2)根据预设的摄像设备模型与参数，进行环境图像的畸变校正与左右目图像对齐，对所述环境图像进行预处理，包括：根据摄像设备的内部参数k
l
,k
r
，双目摄像机相对位置关系r,t，以及标定得到的畸变参数(k1,k2,k3,p1,p2)对电力机器人行走过程中采集到的左目图像和右目图像进行畸变校正和立体校正；将校正后的左目图像和右目图像逆向投影变换，将双目图像重新投影到地平面上；其中，通过双目摄像机参数k
l
,k
r
,r,t,以及参考摄像机坐标系相对于地平面世界坐标下的旋转矩阵和平移矩阵r
w
,t
w
，确定逆向投影变换；设当前左目或右目摄像机内部参数为：其中，f
u
和f
v
是横向、纵向焦距，u0,v0为图像平面主点位置，s为像素纵横比，当前摄像机相对于世界坐标系的旋转矩阵r
w
和平移矩阵t
w
，图像平面空间像素坐标为(u,v)，地平面上世界坐标系下的目标坐标为(x,y,z)，设双目摄像机光心相对于地平面高度为h，双目摄像机的光心相对于地平面的俯仰夹角为θ，设电力机器人的坐标系为o2，p
ground
为机器人坐标系下地平面的方程，根据变电站实际环境，设地平面方程为z＝0，所以有：根据双目摄像机投影关系得到图像平面与地平面间的投影关系使用齐坐标表示为：即(3)对预处理后的环境图像进行特征点提取和直线特征提取，获取所述环境图像中的特征点信息和直线特征信息；通信模块，与中央控制模块连接，用于利用rf视频通信电路进行信号传输与通信；
中央控制模块，与图像采集模块、无线节点获取模块、无线节点连接模块、通信模块、特征提取模块、初步定位模块、定位标示模块、环境确定模块、修正模块、导航模块、存储模块以及显示模块连接，用于利用单片机或控制器控制所述基于rf射频通信的室内定位导航系统各个模块正常工作；初步定位模块，与中央控制模块连接，用于基于连接的无线节点的名称或可连接无线节点的信号强度以及与无线节点的距离进行初步定位；定位标示模块，与中央控制模块连接，用于获取当前室内环境的三维或二维地图，并将初步定位结果在地图上标示；环境确定模块，与中央控制模块连接，用于基于定位标示结果提取标示点周围的环境特征数据；并与提取的当前位置的图像特征进行对比，确定定位环境与实际环境是否一致；修正模块，与中央控制模块连接，用于基于环境确定结果与室内环境地图特征进行定位修正，得到精准定位结果；导航模块，与中央控制模块连接，用于基于精准定位结果以及目标位置进行导航；存储模块，与中央控制模块连接，用于存储室内环境三维、二维地图、室内无线连接点相关数据及其他信息；显示模块，与中央控制模块连接，用于将精准定位结果于三维或二维地图中标识显示。2.如权利要求1所述基于rf射频通信的室内定位导航系统，其特征在于，图像采集模块中，所述摄像设备为双目摄像机、ccd摄像机。3.如权利要求1所述基于rf射频通信的室内定位导航系统，其特征在于，无线节点获取模块中，所述无线连接点的相关数据包括：无线连接点的名称、唯一标识、位置以及覆盖范围。4.如权利要求1所述基于rf射频通信的室内定位导航系统，其特征在于，特征提取模块中，所述对预处理后的环境图像进行特征点提取和直线特征提取，获取所述环境图像中的特征点信息和直线特征信息，包括：1)将预处理后的环境图像按照图像尺寸均分为多个图像子区域；基于fast算法，依次对划分出的每一所述图像子区域进行特征点提取，获取各图像子区域所对应的特征点；2)基于brief算法，计算每一特征点对应的二进制的描述子；在环境图像大小下建立一个根结点，将所述根结点均匀的分割为四个子结点，遍历环境图像上的所有特征点并统计每个结点区域内的特征点数量；3)如果当前节点所对应的结点区域内的特征点数为一，则将当前结点标记为不再分割；如果当前节点所对应的节点区域内的特征点数为零，则删除当前结点；如果当前节点所对应的结点区域内的特征点数大于一，则继续分割当前结点，直至结点总数达到设定阈值或每一结点区域内的特征点的数量均为一。5.如权利要求4所述基于rf射频通信的室内定位导航系统，其特征在于，所述基于fast算法，依次对划分出的每一所述图像子区域进行特征点提取，获取各图像子区域所对应的特征点，包括：从预处理后的环境图像中选取候选点；以所述候选点为圆心，比较设定邻域半径上的所有像素点，将设定邻域半径上的所有像素点的灰度值依次与所述候选点的灰度值进行比较；当有连续预设数量的像素点与所述候选点之间的灰度值差值的绝对值大于预设灰度阈
值时，确定所述候选点为特征点。6.如权利要求1所述基于rf射频通信的室内定位导航系统，其特征在于，初步定位模块中，所述基于连接的无线节点的名称或可连接无线节点的信号强度以及与无线节点的距离进行初步定位，包括：(1)获取当前连接以及可连接的无线节点信号特征；所述无线节点信号特征包括：信号的名称、强度、标识码相关数据；(2)将所述信号特征与预先测得的所述定位区域内不同位置的信号特征进行匹配，确定匹配出的信号特征对应的位置。7.如权利要求6所述基于rf射频通信的室内定位导航系统，其特征在于，所述将信号特征与预先测得的定位区域内不同位置的信号特征进行匹配，确定匹配出的信号特征对应的位置，包括：1)基于信号特征中的名称以及标识码数据与数据库中预先存储的对应无线节点数据确定位置数据；2)基于信号特征中的无线信号强度值，采用支持向量机分类器将待测点定位到相应子区域，获取所述子区域的位置指纹图和特征变换矩阵；3)采用相应子区域的特征变换矩阵将待测点无线信号强度值进行维数转换得到d维无线信号强度值并与相应子区域进行匹配，采用权值k最邻近结点算法对待测点位置坐标进行预测；4)基于确定的位置数据以及预测结果确定对应的位置。8.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用如权利要求1～7任意一项所述基于rf射频通信的室内定位导航系统。9.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用如权利要求1～7任意一项所述基于rf射频通信的室内定位导航系统。10.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求1～7任意一项所述基于rf射频通信的室内定位导航系统。

技术总结
本发明属于定位技术领域，公开了一种基于RF射频通信的室内定位导航系统及方法，所述基于RF射频通信的室内定位导航系统包括：图像采集模块、无线节点获取模块、无线节点连接模块、通信模块、特征提取模块、中央控制模块、初步定位模块、定位标示模块、环境确定模块、修正模块、导航模块、存储模块以及显示模块。本发明首先基于无线信号的信号特征进行初步定位，避免现有的GPS定位于室内不准确以及无法识别楼层的缺陷；同时辅助环境数据进行定位的验证，避免单一定位导致的定位存在延迟或不准确的缺陷，提高定位的精准度；同时将位置信息在三维或二维地图中标识，能够直观显示当前位置以及与目的地的空间距离关系，导航结果更准确。导航结果更准确。导航结果更准确。


技术研发人员：韩强
受保护的技术使用者：随州市日瀚通讯科技有限公司
技术研发日：2021.07.23
技术公布日：2021/11/8