CN103813451A - 基于无线网络的移动终端设备室内定位方法和系统 - Google Patents

Abstract

基于无线网络的移动终端设备室内定位方法和系统，涉及通信技术，本发明的方法包括下述步骤：1）应用程序服务器以无线方式向移动终端设备传输位置映射表，所述映射表包含位置特征信息——室内地图坐标对应信息；2）移动终端设备接收无线信标节点发出的无线蓝牙信号，获得位置特征信息，所述位置特征信息包括无线信标节点ID和信号强度；3）移动终端设备依据位置特征信息，检索自身存储的映射表，获得室内地图坐标，并以地图方式在移动终端设备上显示移动终端设备所在位置。本发明通过在待定位移动终端上安装的应用程序使用本地位置指纹数据库，终端可快速匹配实现电子地图定位；定位过程不依赖外部网元返回位置数据信息，定位时效性强。

Description

基于无线网络的移动终端设备室内定位方法和系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术。

背景技术

定位技术分为两类：室外定位技术和室内定位技术。

目前，室外定位系统有美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯系统、中国的北斗系统以及欧洲的伽利略及移动运营网基站（AGPS）定位技术。在室外采用卫星定位具有覆盖范围广、用户接入量大等优势。但是当用户进入到室内，室内环境将对信号产生阻隔，若继续使用室外定位技术进行室内位置定位，存在室内定位精度低、搜星时间长等缺点。所以，为了解决室内定位的问题，衍生了多种室内定位系统和方法。

当前应用于室内定位的主要技术有Wi-Fi(无线局域网)、RFID（射频识别）和蓝牙(Bluetooth)等技术。

蓝牙(Bluetooth)，是一种支持设备短距离通信的无线电技术。蓝牙以低成本的近距离无线连接为基础，为移动设备与固定设备通信环境建立一个特别连接。利用蓝牙技术，能够有效地简化移动设备与固定设备之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。

最新蓝牙4.0版本支持向下兼容，包含经典蓝牙技术规范和最高速度24Mbps的蓝牙高速技术规范，一般通讯距离在15米以内，最大通讯距离可超过100米。

中国专利201210306880.6公开了“一种基于蓝牙技术实现定位的方法及系统”。所述定位技术基于移动终端，蓝牙接入点和服务器构建的定位系统，其定位过程中移动终端需要将周边蓝牙接入点的广播信息，经连接的蓝牙接入点交付服务器处理后，由服务器返回当前移动终端的位置信息，并发送给移动终端。此专利缺点：

（1.基于蓝牙接入点的定位系统，定位过程中移动终端需要反复上报将周边蓝牙接入点的广播信息，并由服务器返回当前移动终端的位置信息，定位过程涉及多个网元间数据交互，定位流程相互依赖。

（2.需要专门服务器处理由蓝牙接入点发送来的数据，当出现数据网络延迟及数据带宽问题时，定位效果差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够方便、准确定位的移动终端设备室内定位方法和系统。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，基于无线网络的移动终端设备室内定位方法，其特征在于，包括下述步骤：

1）应用程序服务器以无线方式向移动终端设备传输位置映射表，所述映射表包含位置特征信息——室内地图坐标对应信息；

2）移动终端设备接收无线信标节点发出的无线蓝牙信号，获得位置特征信息，所述位置特征信息包括无线信标节点ID和信号强度；

3）移动终端设备依据位置特征信息，检索自身存储的映射表，获得室内地图坐标，并以地图方式在移动终端设备上显示移动终端设备所在位置。

进一步的，所述步骤1）中的无线方式为蓝牙或wifi方式。

所述步骤1）为：

移动终端设备与应用程序服务器建立无线连接，若移动终端设备未存储映射表则从应用程序服务器下载映射表，所述映射表包含位置特征信息——室内地图坐标对应信息；所述无线连接可以为运营商数据业务、Wi-Fi方式、蓝牙方式等。

若移动终端设备存储有映射表，则与应用程序服务器对比映射表的发布时间特征，若存储于移动终端设备的映射表旧于应用程序服务器则从应用程序服务器更新。

本发明还提供一种基于无线网络的移动终端设备室内定位系统，其特征在于，包括下述部分：

应用程序服务器，包含无线信号收发装置，所述应用程序服务器存储有位置特征信息——室内地图坐标映射表；

通信单元，包括无线信号收发装置，用于应用程序服务器与其他设备之间的数据传输；数据传输可以采用运营商数据业务、Wi-Fi方式、蓝牙等方式。

无线信标节点，分布于使用区域，用于以无线方式提供位置特征信息。

本发明的基于无线网络的移动终端设备室内定位系统还包括蓝牙信号采集器，用于采集位置特征信息。

本发明的有益效果是，无需专用设备，可以在通用的移动终端设备（例如智能手机、平板电脑等）实现准确的定位，并以图形化方式显示。相对现有技术，本发明简化了定位系统架构，首次提出了蓝牙信号采集与蓝牙位置定位流程分离，通过应用程序传递位置指纹数据库。本发明通过在待定位移动终端上安装的应用程序使用本地位置指纹数据库，终端可快速匹配实现电子地图定位；定位过程不依赖外部网元返回位置数据信息，定位时效性强。

附图说明

图1为本发明的蓝牙信号采集示意图。

图2为本发明的蓝牙信号采集流程图。

图3为本发明的位置定位示意图。

图4为本发明的位置定位流程图。

具体实施方式

本发明目的在于针对现有基于无线网络的移动终端设备应用程序的室内定位技术缺陷，提供一种安装了应用程序的移动终端（包含：手机、平板电脑、笔记本电脑）设备通过蓝牙网络的快速进行室内定位的方法、装置、设备及系统。

本发明提供了一种基于蓝牙网络的快速室内定位方法，所述技术方案如下：根据定位精度要求，将室内区域转换为电子地图后，对电子地图进行单元网格划分并对所述单元网格设置位置属性。

蓝牙信号采集器在所述单元网格的各顶点（如正方形的4个顶点）采集信号范围内的蓝牙信标节点的广播信息（包含RSSI信号强度），将数据存放到位置指纹数据库。所述位置指纹即位置特征信息，其原理是：使用区域内的任一参考点的位置特征信息是独一的，位置特征信息可以由能接收到的无线信标节点的ID和信号强度唯一的确定。

应用程序（APP）服务器主动同步蓝牙信号采集器生成的位置指纹数据库，并将位置指纹数据库集成到应用程序。应用程序存放在应用程序服务器，供待定位终端通过无线网络（包含运营商数据业务、Wi-Fi）下载、安装或更新。

待定位移动终端通过应用程序服务器下载并安装应用程序，获取本地位置指纹数据库。移动终端收集周围蓝牙信标节点的广播信息，并与本地位置指纹数据库进行匹配，定位移动终端到单元网格的特定参考点，并基于配置的电子地图显示终端当前的位置信息。

更具体的实施例：

如图1所示，本发明包括：蓝牙信号采集器，蓝牙接入点（即无线信标节点），应用程序服务器。蓝牙信号采集器具备蓝牙功能，开启蓝牙开关后，可检测信号范围内蓝牙接入点的广播信息，生成位置指纹数据库。蓝牙接入点广播自身接入点信息，包括ID信息。应用程序服务器，主动同步蓝牙信号采集器生成的位置指纹数据库，并将位置指纹数据库集成到应用程序；应用程序存放在应用程序服务器，供待定位终端通过无线网络（例如运营商数据业务、Wi-Fi）下载、安装或更新。合理安装蓝牙信标节点，确保每个单元网格能接收到3个及以上的蓝牙信标节点的广播信息，即图1中蓝牙接入点的数量n≥3。

如图2所示，本发明的基于无线网络的移动终端设备应用程序的室内定位系统蓝牙信号采集流程包括如下步骤：

步骤11、根据定位精度要求，将室内区域转换为电子地图后，对电子地图进行单元网格划分并对所述单元网格设置位置属性，将数据存放到位置指纹数据库。

步骤12、合理安装蓝牙信标节点，确保每个单元网格能接收到3个及以上的蓝牙信标节点的广播信息。

步骤13、蓝牙信号采集器在所述单元网格的各顶点（如正方形的4个顶点）采集信号范围内的蓝牙信标节点的广播信息（包含RSSI信号强度），将数据存放到位置指纹数据库。

步骤14、应用程序服务器，主动同步蓝牙信号采集器生成的位置指纹数据库，并将位置指纹数据库集成到应用程序。

步骤15、应用程序存放在应用程序服务器，供待定位终端通过无线网络下载、安装或更新。

图3为本发明的基于无线网络的移动终端设备应用程序的室内定位系统蓝牙位置定位示意图，本发明的系统包括：待定位移动终端，蓝牙接入点，应用程序服务器。待定位移动终端具备蓝牙功能，已从应用程序服务器通过无线网络下载、安装应用程序或从应用程序服务器更新了最新版本应用程序。蓝牙接入点广播自身接入点信息，包括ID信息。应用程序服务器存放待定位移动终端所需的应用程序，供待定位终端通过无线网络（包含运营商数据业务、Wi-Fi方式、蓝牙方式）下载、安装或更新。合理安装蓝牙信标节点，确保每个单元网格能接收到3个及以上的蓝牙信标节点的广播信息，即图3中蓝牙接入点的数量n≥3。

图4为本发明的基于无线网络的移动终端设备应用程序的室内定位系统蓝牙位置定位流程图，包括如下步骤：

步骤21、应用程序存放在应用程序（APP）服务器。

步骤22、已安装应用程序的待定位移动终端，通过无线网络（包含运营商数据业务、Wi-Fi方式、蓝牙方式）从应用程序服务器更新应用程序，相应的位置指纹数据库被更新。

步骤23、未安装应用程序的待定位终端从应用程序服务器下载、并安装应用程序，相应的位置指纹数据库被安装。

步骤24、待定位终端开启蓝牙开关，启动应用程序的电子地图位置定位功能。

步骤25、待定位终端将收集信号范围内的蓝牙信标节点的广播信息（包含RSSI信号强度），并与终端本地位置指纹数据库进行快速匹配。

步骤26、待定位移动终端得到匹配后的位置信息（如图2所述，在特定单元网格的特定顶点），将基于应用程序内部配置的电子地图，显示待定位移动终端当前在电子地图的位置信息（如通过在电子地图上对POI对象进行标记）。

以上实施例所提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，且软件程序可存储在可读取的存储介质中，存储介质例如：计算机中的硬盘、光盘或软盘。

说明书已经充分说明本发明的原理及必要技术内容，普通技术人员能够依据说明书予以实施，故不再赘述更详细的细节。

Claims (5)

1.基于无线网络的移动终端设备室内定位方法，其特征在于，包括下述步骤：

1）应用程序服务器以无线方式向移动终端设备传输位置映射表，所述映射表包含位置特征信息——室内地图坐标对应信息；

2）移动终端设备接收无线信标节点发出的无线蓝牙信号，获得位置特征信息，所述位置特征信息包括无线信标节点ID和信号强度；

3）移动终端设备依据位置特征信息，检索自身存储的映射表，获得室内地图坐标，并以地图方式在移动终端设备上显示移动终端设备所在位置。

2.基于无线网络的移动终端设备室内定位方法，其特征在于，所述步骤1）中的无线方式为蓝牙或wifi方式。

3.基于无线网络的移动终端设备室内定位方法，其特征在于，所述步骤1）为：

移动终端设备与应用程序服务器建立无线连接，若移动终端设备未存储映射表则从应用程序服务器下载映射表，所述映射表包含位置特征信息——室内地图坐标对应信息；

若移动终端设备存储有映射表，则与应用程序服务器对比映射表的发布时间特征，若存储于移动终端设备的映射表旧于应用程序服务器则从应用程序服务器更新。

4.基于无线网络的移动终端设备室内定位系统，其特征在于，包括下述部分：

应用程序服务器，所述应用程序服务器存储有位置特征信息——室内地图坐标映射表；

通信单元，包括无线信号收发装置，用于应用程序服务器与其他设备之间的数据传输；

无线信标节点，分布于使用区域，用于以无线方式提供位置特征信息。

5.基于无线网络的移动终端设备室内定位系统，其特征在于，还包括蓝牙信号采集器，用于采集位置特征信息。

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