CN105142215B - 用于多维度用户位置定位计算的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多维度用户位置定位计算的方法，包括：用户终端将采集到的多维度相关定位参数通过无线通信网络，传输到综合管理平台；综合管理平台根据采集到的多维度相关定位参数进行策略分析，选择相应的定位算法进行位置计算得到定位数据。本发明能够实现人员和设备在空旷环境、室内空间及通勤关口的多维度位置定位，以全程监控人员和设备所处的地理位置，为人员及设备地理位置综合管理平台提供实时的位置数据。

Description

用于多维度用户位置定位计算的方法

技术领域

本发明涉及无线通信应用领域，特别是一种用于多维度用户位置定位计算的方法，用于在特定行业中，利用人员、设备携带的多维度定位采集设备所采集的无线信源的无线参数数据，进行用户地理位置定位计算，以获取人员和设备的地理位置信息。

背景技术

针对一系列特定行业，如矿山、大型建筑工地、森林、消防、航运等，人员及设备地理位置综合管理平台实现对其人员和设备所处的地理位置进行综合监测、分析、管理。人员和设备所处的地理环境，主要分为空旷环境和室内空间及通勤关口。空旷环境下，可采用北斗/GPS卫星信号，确定人员和设备所处地理位置的经纬度；在室内空间，必须结合多种定位技术，进行多维度的位置计算，才能最终确定人员和设备所处地理位置；在通勤关口，通常采用RFID技术进行定位。因此，针对各种工作场景、各种定位技术进行综合、全程的人员、设备位置跟踪和计算，才能获取人员、设备所处的地理位置，最终实现对其的基于地理信息的综合管理。

在行业应用中，作为位置信息采集的用户终端，包括平板电脑PAD、智能手机、特定的可穿戴设备等，这一系列的用户终端，实现与用户位置相关的各种无线信号的数据采集和传输。在空旷环境中，通常采用北斗/GPS卫星信号进行人员和设备的地理位置定位；对于室内空间中，则利用运营商部署的移动基站、业主部署的Ibeacon基站无线信号、WIFI主机的无线信号进行定位；对于特定的通勤关口，通过RFID主机的无线信号进行定位。通过多种定位技术的结合，实现大范围工作场景全程、多维度的人员和设备的地理位置定位，跟踪人员和设备流动轨迹，以实现人员及设备地理位置综合管理。例如，中国专利公开号“102360076A”公开了一种多维定位方法和装置,公开日为 2012-02-22，方法包括:获取被定位位置的RSSI和TDOA，并根据上述RSSI、TDOA和网格特征参数数据库计算得到被定位位置到预先划分的每个网格的四个顶点的欧式距离及被定位位置到预先划分的每个网格的四个顶点的欧氏距离和，并选择欧式距离和最小的网格作为目标网格，根据目标网格的坐标和被定位位置到目标网格的四个顶点的欧氏距离计算得到被定位位置在目标网格内的平面坐标。

但现有技术在实际应用中，还存在如下不足：1、在空旷环境中，利用北斗/GPS卫星定位，是目前用户定位最为准确的方式之一，此方法未提出在空旷环境下，利用北斗/GPS卫星信号进行位置定位的方法；2、此方法提出了采用RSSI、TDOA进行定位的方法，针对各种无线信号信源，采用统一的算法进行位置计算。无线信号信源发送的无线信号，其无线衰减模型与发射频率、信源高度、发射功率等参数密切相关，因此，此方法并不适用于在不同工作场景部署不同无线信源时的复杂环境的精确定位；3、此方法将大地平面栅格化，预先采集每个网格上的RSSI和TDOA和网格特征参数，采用指纹比对的方式进行定位。在实际操作过程中，需预先采集各个栅格指纹参数，数据采集量非常庞大，并且网格的指纹参数，会随时间、天气、温度等环境因素变化，也会因为无线信源的调整而变化，因此并不适合于在各个行业大面积工作平面上、全天候用户定位的应用；4、此方法依赖于TDOA参数，实际在无线网络中，如GSM、TDSCDMA、WCDMA网络中，该参数并未在无线接口中传输，需要实际的测量，该测量值制约于用户终端的差异、测量能力、测量准确性，因此，实际使用受到很大的限制。5、此方法未提出在通勤关口的数据采集、分析方法，不能实现用户通过通勤关口时的考勤、签到等实时监测和分析。6、此方法未提出用户终端的测量策略控制，制约于测量终端的电池续航能力，不适合全天候的用户轨迹跟踪。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种用于多维度用户位置定位计算的方法。本发明能够实现人员和设备在空旷环境、室内空间及通勤关口的多维度位置定位，以全程监控人员和设备所处的地理位置，为人员及设备地理位置综合管理平台提供实时的位置数据。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于多维度用户位置定位计算的方法，其特征在于：用户终端将采集到的多维度相关定位参数通过无线通信网络，传输到综合管理平台；综合管理平台根据采集到的多维度相关定位参数进行策略分析，选择相应的定位算法进行位置计算得到定位数据。

所述方法具体包括如下步骤：

A、综合管理平台通过配置的接口服务器与用户终端双向通信，实现用户终端的功能配置；

B、配备在人员和设备上的用户终端采集多维度相关定位参数，并通过运营商无线通信网络传输到接口服务器；

C、综合管理平台配置的定位计算服务器连接接口服务器，实时获取接口服务器所采集的多维度相关定位参数；

D、定位计算服务器通过接收到的相关定位参数进行计算策略分析，确定此次定位所需的定位算法，并使用该算法计算出用户的位置，将计算结果插入数据库内。

所述步骤A中，用户终端通过运营商提供的无线通信网络，在PS域通过TCP/IP协议与接口服务器进行双向数据通信；在连接到接口服务器前，综合管理平台通过短信方式，向用户终端下发接入的APN、IP地址、TCP端口信息，用户终端根据短信内容，配置相应的接入参数，实现与接口服务器的TCP/IP连接。

所述步骤A中，用户终端开始接入综合管理平台时，上报用户唯一ID，进行注册请求；综合管理平台接收到该注册请求后，查询数据库内的用户ID表，若该ID在录入的用户ID表内，则允许用户接入，并向用户终端发送注册成功信息，完成用户注册流程；若该ID不在录入的用户ID表内，则该用户为非法用户，此时向用户终端发送注册拒绝信息，不允许此用户接入。

所述步骤A中，当用户终端接收到注册成功信息后，向平台发送鉴权请求信息，包含用户ID和上行密钥Ku，此后用户终端发送到平台的数据内容，需利用Ku和HMAC-SHA-256加密算法进行加密后传输；综合管理平台收到鉴权请求信息后，发送鉴权响应信息，包含下行密钥Kd，此后综合管理平台发送的用户终端的数据内容，需利用Kd和HMAC-SHA-256加密算法进行加密后传输。

所述步骤A中，当用户在现场发现异常情况时，按动用户终端上的SOS键或APP界面上的SOS键，此时，用户终端主动向人员及设备地理位置综合管理平台发送告警帧信号；综合管理平台接收此告警帧信号，并在平台界面上实时显示告警信息，并将告警信息存入数据库内；当综合管理平台监控人员发现现场异常情况时，通过接口服务器，向用户终端发送网络预警信号帧；用户终端接收远程网络预警信号帧后，利用声光告警，提示用户所处环境存在异常情况。

所述步骤B中，接口服务器通过TCP/IP协议，接收用户终端上报的多维度定位相关测量数据；用户终端将采集到的多维度相关定位参数，封装为数据帧，并经过加密处理后，通过运营商无线网络，上传到综合管理平台；综合管理平台接收用户终端所发送的数据，并经过解密处理后，将数据存储于接口服务器的中。

所述用户终端上传的相关定位参数包括：在空旷环境下通过移动运营商基站小区的LAC、CI、RSSI及邻区信息测量数据；北斗/GPS卫星定位的经纬度数据；采集到的多个Ibeacon基站的MAC、场强、TxPower；采集到的多个WIFI基站的MAC、场强；采集到的RFID基站的ID、场强；此外，用户终端将上传用户标识ID，此ID为平台使用的唯一ID号，以区分不同的人员和设备。

所述步骤D包括：

D01、当用户终端上传数据帧内，包含北斗/GPS定位的经纬度信息时，直接提取该经纬度数据最为用户位置定位的最终结果；

D02、当用户终端上传数据帧内，未包含北斗/GPS定位的经纬度信息时，则提取移动基站信号、Ibeacon蓝牙信号、WIFI信号、RFID信号的相关定位参数，进行定位计算，若定位信息中只包含一种定位信号的测量结果，则将利用该定位信号的计算结果作为最终的用户位置定位结果；反之，则将多种定位信号的位置定位结果进行GDOP数据融合后，作为最终的用户位置定位结果。

所述步骤D02包括：

D001、移动基站信号的测量结果包含服务小区的LAC、CI、RSSI及邻区的测量结果，根据服务小区及邻区的LAC、CI，查询数据库内的基础数据表，获取每一小区的地理位置经纬度数据，及该小区的频点、天线高度、发射功率参数；根据该小区的频点，选择相应的无线传播模型，建立服务小区及邻区的多个无线传播衰减双曲方程，然后联立多个双曲方程为双曲方程组，利用Chan算法，计算出用户终端的经纬度；

D002、在部署Ibeacon基站时，逐个测量每一Ibeacon基站的大地坐标，并将大地坐标转换为经纬度数据，存储入数据库内；针对采集到的用户终端附近多个Ibeacon基站的MAC、场强、TxPower，根据MAC值，查询数据库内该MAC对应的经纬度信息；根据Ibeacon基站蓝牙信号的无线传播衰减模型，并利用LANDMARC算法，利用TxPower测量值做相应的修正，分析出距离用户终端最近的3个Ibeacon基站，然后利用这3个Ibeacon基站的测试场强及TxPower，结合无线传播模型，利用三角定位算法，计算出用户终端的经纬度；

D003、在部署WIFI主机时，逐个测量每一WIFI主机的大地坐标，并将大地坐标转换为经纬度数据，存储入数据库内；根据WIFI信号的无线传播衰减模型，并利用LANDMARC算法，分析出距离用户终端最近的3个WIFI主机，然后利用这3个WIFI主机的测试场强，结合无线传播模型，利用三角定位算法，计算出用户终端的经纬度；

D004、RFID主机部署于通勤关口，主要用于判断人员或设备是否到达该地理位置；在空旷地区部署RFID主机时，测量并存储该RFID主机的经纬度信息；在室内空间部署RFID主机时，逐个测量每一RFID主机的大地坐标，并将大地坐标转换为经纬度数据，存储入数据库内；根据针对RFID主机测量数据，即ID和场强值，利用COST 231传播模型，计算出用户终端距离RFID主机距离；

D005、当室内空间内部署了多种定位相关设备时，将D001—D003的计算结果，进行基于几何精度因子加权的数据融合后，作为最终的用户位置定位结果；其中，RFID主要用于判断人员、设备是否经过通勤关口，不参与数据融合。

采用本发明的优点在于：

一、本发明结合多种定位技术，适合于特定行业的人员和设备的全程跟踪定位，在空旷环境下采用北斗/GPS定位，在室内空间内采用Ibeacon、WIFI，在通勤关口，采用RFID定位，实现大范围工作场所全程、多维度人员和设备的地理位置定位，跟踪人员和设备流动轨迹，以实现人员及设备地理位置的综合管理。

二、本发明采用无线传播模型作为定位计算的基础理论，并采用Chan算法解联立双曲方程组，具有高精度、高效的特征。

三、本发明采用注册、鉴权及数据加密技术，以防止非法用户接入平台，同时，通过鉴权过程的密钥交互，加密采集设备与平台的交互数据，具有很高的安全性能。

四、本发明通过制定用户终端的数据上报策略，大大增加了用户终端的电池续航能力，同时也满足特定场景下的实时测试需求。

五、本发明通过接口服务器，可以采集多种用户终端采集的数据，如平板电脑PAD、智能手机、特定的可穿戴设备等，适合于特定行业多种终端的数据整合，减少了人员及设备地理位置综合管理平台的投资。

六、本发明通过与用户终端的双向数据通信，实现了用户终端的主动告警及平台侧的网络预警，使得人员和设备的援救工作提供了最直观和实时的处理。

七、本发明在具有多种定位手段的场景下，采用基于几何精度因子(GDOP)加权的数据融合后，其定位精度大大提高，实测定位精度可达3米以内。

综上所述，本发明可以实现多种定位终端的无线定位参数采集、分析、计算，在空旷环境中，通常采用北斗/GPS卫星信号进行人员和设备的地理位置定位；对于室内空间中，则利用运营商部署的移动基站、业主部署的Ibeacon基站无线信号、WIFI主机的无线信号进行定位；对于特定的通勤关卡，通过RFID主机的无线信号进行定位，通过多种定位技术的结合，实现大范围工作场所全程、多维度人员和设备的地理位置定位，跟踪人员和设备流动轨迹，以实现对特定行业各种工作场景下的人员及设备地理位置综合管理，是一种高效、高精度、智能化的用户位置定位方法。

附图说明

图1为本发明数据处理流程图。

具体实施方式

实施例1

一种用于多维度用户位置定位计算的方法，包括：用户终端将采集到的多维度相关定位参数通过无线通信网络，传输到综合管理平台；综合管理平台根据采集到的多维度相关定位参数进行策略分析，选择相应的定位算法进行位置计算得到定位数据。

所述用户终端设置在人员和设备上，相关定位参数包括北斗/GPS卫星信号、移动基站信号、Ibeacon蓝牙信号、WIFI信号、RFID信号。

所述综合管理平台将定位数据插入数据库，作为综合管理平台的基础数据。

所述方法具体包括如下步骤：

A、综合管理平台通过配置的接口服务器与用户终端双向通信，实现用户终端的功能配置；

B、配备在人员和设备上的用户终端采集多用户、多维度相关定位参数，并通过运营商无线通信网络传输到接口服务器；

C、综合管理平台配置的定位计算服务器连接接口服务器，实时获取接口服务器所采集的多用户、多维度相关定位参数；

D、定位计算服务器通过接收到的相关定位参数进行计算策略分析，确定此次定位所需的定位算法，并使用该算法计算出用户的位置，将计算结果插入数据库内。

所述步骤A中，用户终端通过运营商提供的无线通信网络，在PS域通过TCP/IP协议与接口服务器进行双向数据通信；在连接到接口服务器前，综合管理平台通过短信方式，向用户终端下发接入的APN、IP地址、TCP端口信息，用户终端根据短信内容，配置相应的接入参数，实现与接口服务器的TCP/IP连接。

所述步骤A中，用户终端开始接入综合管理平台时，上报用户唯一ID，进行注册请求；综合管理平台接收到该注册请求后，查询数据库内的用户ID表，若该ID在录入的用户ID表内，则允许用户接入，并向用户终端发送注册成功信息，完成用户注册流程；若该ID不在录入的用户ID表内，则该用户为非法用户，此时向用户终端发送注册拒绝信息，不允许此用户接入。

所述步骤A中，当用户终端接收到注册成功信息后，向平台发送鉴权请求信息，包含用户ID和上行密钥Ku，此后用户终端发送到平台的数据内容，需利用Ku和HMAC-SHA-256加密算法进行加密后传输；综合管理平台收到鉴权请求信息后，发送鉴权响应信息，包含下行密钥Kd，此后综合管理平台发送的用户终端的数据内容，需利用Kd和HMAC-SHA-256加密算法进行加密后传输。

所述步骤A中，当用户在现场发现异常情况时，按动用户终端上的SOS键或APP界面上的SOS键，此时，用户终端主动向人员及设备地理位置综合管理平台发送告警帧信号；综合管理平台接收此告警帧信号，并在平台界面上实时显示告警信息，并将告警信息存入数据库内；当综合管理平台监控人员发现现场异常情况时，通过接口服务器，向用户终端发送网络预警信号帧；用户终端接收远程网络预警信号帧后，利用声光告警，提示用户所处环境存在异常情况。

所述步骤A中，综合管理平台制定用户终端多种数据上报模式，使用户终端进行相应的测量处理。

所述步骤B中，接口服务器通过TCP/IP协议，接收用户终端上报的多维度定位相关测量数据；用户终端将采集到的多维度相关定位参数，封装为数据帧，并经过加密处理后，通过运营商无线网络，上传到综合管理平台；综合管理平台接收用户终端所发送的数据，并经过解密处理后，将数据存储于接口服务器的中。

所述用户终端上传的相关定位参数包括：在空旷环境下通过移动运营商基站小区的LAC、CI、RSSI及邻区信息测量数据；北斗/GPS卫星定位的经纬度数据；采集到的多个Ibeacon基站的MAC、场强、TxPower；采集到的多个WIFI基站的MAC、场强；采集到的RFID基站的ID、场强；此外，用户终端将上传用户标识ID，此ID为平台使用的唯一ID号，以区分不同的人员和设备。

所述步骤D包括：

D01、当用户终端上传数据帧内，包含北斗/GPS定位的经纬度信息时，直接提取该经纬度数据最为用户位置定位的最终结果；

D02、当用户终端上传数据帧内，未包含北斗/GPS定位的经纬度信息时，则提取移动基站信号、Ibeacon蓝牙信号、WIFI信号、RFID信号的相关定位参数，进行定位计算，若定位信息中只包含一种定位信号的测量结果，则将利用该定位信号的计算结果作为最终的用户位置定位结果；反之，则将多种定位信号的位置定位结果进行GDOP数据融合后，作为最终的用户位置定位结果。

所述步骤D02包括：

D001、移动基站信号的测量结果包含服务小区的LAC、CI、RSSI及邻区的测量结果，根据服务小区及邻区的LAC、CI，查询数据库内的基础数据表，获取每一小区的地理位置经纬度数据，及该小区的频点、天线高度、发射功率参数；根据该小区的频点，选择相应的无线传播模型，建立服务小区及邻区的多个无线传播衰减双曲方程，然后联立多个双曲方程为双曲方程组，利用Chan算法，计算出用户终端的经纬度；

D002、在部署Ibeacon基站时，逐个测量每一Ibeacon基站的大地坐标，并将大地坐标转换为经纬度数据，存储入数据库内；针对采集到的用户终端附近多个Ibeacon基站的MAC、场强、TxPower，根据MAC值，查询数据库内该MAC对应的经纬度信息；根据Ibeacon基站蓝牙信号的无线传播衰减模型，并利用LANDMARC算法，利用TxPower测量值做相应的修正，分析出距离用户终端最近的3个Ibeacon基站，然后利用这3个Ibeacon基站的测试场强及TxPower，结合无线传播模型，利用三角定位算法，计算出用户终端的经纬度；

D003、在部署WIFI主机时，逐个测量每一WIFI主机的大地坐标，并将大地坐标转换为经纬度数据，存储入数据库内；根据WIFI信号的无线传播衰减模型，并利用LANDMARC算法，分析出距离用户终端最近的3个WIFI主机，然后利用这3个WIFI主机的测试场强，结合无线传播模型，利用三角定位算法，计算出用户终端的经纬度；

D004、RFID主机部署于通勤关口，主要用于判断人员或设备是否到达该地理位置；在空旷地区部署RFID主机时，测量并存储该RFID主机的经纬度信息；在室内空间部署RFID主机时，逐个测量每一RFID主机的大地坐标，并将大地坐标转换为经纬度数据，存储入数据库内；根据针对RFID主机测量数据，即ID和场强值，利用COST 231传播模型，计算出用户终端距离RFID主机距离；

D005、当室内空间内部署了多种定位相关设备时，将D001—D003的计算结果，进行基于几何精度因子加权的数据融合后，作为最终的用户位置定位结果；其中，RFID主要用于判断人员、设备是否经过通勤关口，不参与数据融合。

本发明针对空旷环境、室内空间、通勤关口的不同地理环境，利用北斗/GPS卫星信号、移动基站信号、Ibeacon蓝牙信号、WIFI信号、RFID信号的相关定位数据，进行多维度的用户地理位置计算，计算出的用户最终的地理位置，并送入人员及设备地理位置综合管理平台，以实现平台对人员及设备的基于地理位置的综合管理。

实施例2

一种用于多维度用户位置定位计算的方法，包括：

配备在人员和设备上的用户终端，将采集到的多维度相关定位参数，即北斗/GPS卫星信号、移动基站信号、Ibeacon蓝牙信号、WIFI信号、RFID信号的相关定位参数，通过运营商无线通信网络，传输到人员及设备地理位置综合管理平台；平台根据采集到的相关数据进行策略分析，选择相应的定位算法进行人员和设备的位置计算，并将最终的计算结果插入数据库，以作为人员及设备地理位置综合管理平台的基础数据。

所述方法具体包括如下步骤：

A、用户终端数据采集接口：人员及设备地理位置综合管理平台配置接口服务器，平台通过该接口与用户终端的双向通信，以实现用户终端的短信配置、注册/鉴权、告警信号收发、用户终端策略管理、定位数据接收等功能；

B、定位计算服务器数据接口：定位计算服务器通过TCP/IP协议，连接接口服务器，实时获取接口服务器所采集的多用户、多维度定位相关原始数据；

C、定位计算: 定位计算服务器通过接收到的定位相关数据进行计算策略分析，确定此次定位所需的定位算法，并使用该算法计算出用户的位置，将计算结果插入数据库内。

所述步骤A包括：

A01、用户终端通过运营商提供的无线通信网络，在PS域通过TCP/IP协议与接口服务器进行双向数据通信。在连接到接口服务器前，人员及设备地理位置综合管理平台通过短信方式，向用户终端下发接入的APN、IP地址、TCP端口信息，用户终端根据短信内容，配置相应的接入参数，实现与接口服务器的TCP/IP连接。

A02、用户终端开始接入人员及设备地理位置综合管理平台时，上报用户唯一ID，进行注册请求；平台接收到该注册请求后，查询数据库内的用户ID表，若该ID在录入的用户ID表内，则允许用户接入，并向用户终端发送注册成功信息，完成用户注册流程；若该ID不在录入的用户ID表内，则该用户为非法用户，此时向用户终端发送注册拒绝信息，不允许此用户接入。当用户终端接收到注册成功信息后，向平台发送鉴权请求信息，包含用户ID和上行密钥Ku，此后用户终端发送到平台的数据内容，需利用Ku和HMAC-SHA-256加密算法进行加密后传输；平台收到鉴权请求信息后，发送鉴权响应信息，包含下行密钥Kd，此后平台发送的用户终端的数据内容，需利用Kd和HMAC-SHA-256加密算法进行加密后传输。

A03、当用户在现场发现异常情况时，按动用户终端上的SOS键或APP界面上的SOS键，此时，用户终端主动向人员及设备地理位置综合管理平台发送告警帧信号；平台接收此告警信息，并在平台界面上实时显示告警信息，并将告警信息存入数据库内。当平台监控人员发现现场异常情况，则人员及设备地理位置综合管理平台通过接口服务器，向用户终端发送网络预警信号帧；用户终端接收远程网络预警信号帧后，利用声光告警，提示用户所处环境存在异常情况。

A04、人员及设备地理位置综合管理平台根据各种测试需求，制定用户终端多种数据上报模式，以便用户终端进行相应的测量处理，提高用户终端的电池续航能力。数据上报模式包括：

1、平台指定模式：人员及设备地理位置综合管理平台设定设备测试数据固定的上报频次、上报内容。

2、高速测试模式：每秒上报北斗/GPS、BLE、WIFI、RFID、无线基站小区测量等数据，设备进行高频次数据采集和数据传输，以满足人员和设备实时定位的需求。

3、低速测试模式：根据用户终端的系统时间，在工作时段进行较高频次的定位测试及数据传输；在非工作时段，平台通知用户终端将所有测试模块及CPU模块设置为低功耗模式，不上传测试数据，以减少电池电量的消耗；用户终端处于低功耗运作的CPU模块，判断进入工作时段时，唤醒CPU及各个测量模块，进行定位数据的采集和传输。工作时段时间点及相应的测量和上报频次，通过人员及设备地理位置综合管理平台进行远程设定。

A05、接口服务器通过TCP/IP协议，接收用户终端上报的多维度定位相关测量数据。配备在人员和设备上的用户终端，将采集到的多维度相关定位参数，即移动基站信号、北斗/GPS卫星信号、Ibeacon蓝牙信号、WIFI信号、RFID信号的相关定位参数，利用终端上的APP或嵌入式程序，封装为特定格式的数据帧，并经过加密处理后，通过运营商无线网络，上传到人员及设备地理位置综合管理平台；平台侧部署后台数据采集程序，接收用户终端所发送的数据，并经过解密处理后，将数据存储于接口服务器的内存中。

用户终端上传的相关定位参数包括：在空旷环境下通过移动运营商基站小区的LAC、CI、RSSI及邻区信息测量数据；北斗/GPS卫星定位的经纬度数据；采集到的多个Ibeacon基站的MAC、场强、TxPower；采集到的多个WIFI基站的MAC、场强；采集到的RFID基站的ID、场强。此外，用户终端将上传用户标识ID，此ID为平台使用的唯一ID号，以区分不同的人员和设备。

所述步骤C包括：C01、根据用户终端上传的数据帧内容，进行定位策略分析。

所述步骤C01包括：

C001、当用户终端上传数据帧内，包含北斗/GPS定位的经纬度信息时，直接提取该经纬度数据最为用户位置定位的最终结果。

C002、当用户终端上传数据帧内，未包含北斗/GPS定位的经纬度信息时，则提取移动基站信号、Ibeacon蓝牙信号、WIFI信号、RFID信号的相关定位参数，进行定位计算，若定位信息中只包含一种定位信号的测量结果，则将利用该定位信号的计算结果作为最终的用户位置定位结果；反之，则将多种定位信号的位置定位结果进行GDOP数据融合后，作为最终的用户位置定位结果。

所述步骤C002包括：

C0001、移动基站测量结果包含服务小区的LAC、CI、RSSI及邻区的测量结果，根据服务小区及邻区的LAC、CI，查询数据库内的基础数据表，获取每一小区的地理位置经纬度数据，及该小区的频点、天线高度、发射功率等参数；根据该小区的频点，选择相应的无线传播模型，如Okumura-Hata、COST 231模型，建立服务小区及邻区的多个无线传播衰减双曲方程，然后联立多个双曲方程为双曲方程组，利用Chan算法，计算出用户终端的经纬度。

C0002、在部署Ibeacon基站时，逐个测量每一Ibeacon基站的大地坐标，并将大地坐标转换为经纬度数据，存储入数据库内。针对采集到的用户终端附近多个Ibeacon基站的MAC、场强、TxPower，根据MAC值，查询数据库内该MAC对应的经纬度信息。根据Ibeacon基站蓝牙信号的无线传播衰减模型，并利用LANDMARC算法，并利用TxPower测量值做相应的修正，分析出距离用户终端最近的3个Ibeacon基站，然后利用这3个Ibeacon基站的测试场强及TxPower，结合无线传播模型，利用三角定位算法，计算出用户终端的经纬度。

C0003、在部署WIFI主机时，逐个测量每一WIFI主机的大地坐标，并将大地坐标转换为经纬度数据，存储入数据库内。根据WIFI信号的无线传播衰减模型，并利用LANDMARC算法，分析出距离用户终端最近的3个WIFI主机，然后利用这3个WIFI主机的测试场强，结合无线传播模型，利用三角定位算法，计算出用户终端的经纬度。

C0004、RFID主机部署于通勤关口，主要用于判断人员或设备是否到达该地理位置。在空旷地区部署RFID主机时，测量并存储该RFID主机的经纬度信息；在室内空间部署RFID主机时，逐个测量每一RFID主机的大地坐标，并将大地坐标转换为经纬度数据，存储入数据库内。根据针对RFID主机测量数据，即ID和场强值，利用COST 231传播模型，计算出用户终端距离RFID主机距离。

C0005、当室内空间内部署了多种定位相关设备时，如既有移动基站，又有WIFI主机和Ibeacon基站时，将C0001—C0003的计算结果，进行基于几何精度因子(GDOP)加权的数据融合后，作为最终的用户位置定位结果。其中，RFID主要用于判断人员、设备是否经过通勤关口，不参与数据融合。

本发明中，用户终端包括平板电脑、智能手机、可穿戴测试设备等。利用到的模型或算法，均可采用现有技术。

Claims (7)

1.一种用于多维度用户位置定位计算的方法，其特征在于：用户终端将采集到的多维度相关定位参数通过无线通信网络，传输到综合管理平台；综合管理平台根据采集到的多维度相关定位参数进行策略分析，选择相应的定位算法进行位置计算得到定位数据；

所述方法具体包括如下步骤：

A、综合管理平台通过配置的接口服务器与用户终端双向通信，实现用户终端的功能配置；

B、配备在人员和设备上的用户终端采集多维度相关定位参数，并通过运营商无线通信网络传输到接口服务器；

C、综合管理平台配置的定位计算服务器连接接口服务器，实时获取接口服务器所采集的多维度相关定位参数；

D、定位计算服务器通过接收到的相关定位参数进行计算策略分析，确定此次定位所需的定位算法，并使用该算法计算出用户的位置，将计算结果插入数据库内；

所述步骤D包括：

D01、当用户终端上传数据帧内，包含北斗/GPS定位的经纬度信息时，直接提取该经纬度数据最为用户位置定位的最终结果；

D02、当用户终端上传数据帧内，未包含北斗/GPS定位的经纬度信息时，则提取移动基站信号、Ibeacon蓝牙信号、WIFI信号、RFID信号的相关定位参数，进行定位计算，若定位信息中只包含一种定位信号的测量结果，则将利用该定位信号的计算结果作为最终的用户位置定位结果；反之，则将多种定位信号的位置定位结果进行GDOP数据融合后，作为最终的用户位置定位结果；

所述步骤D02包括：

D001、移动基站信号的测量结果包含服务小区的LAC、CI、RSSI及邻区的测量结果，根据服务小区及邻区的LAC、CI，查询数据库内的基础数据表，获取每一小区的地理位置经纬度数据，及该小区的频点、天线高度、发射功率参数；根据该小区的频点，选择相应的无线传播模型，建立服务小区及邻区的多个无线传播衰减双曲方程，然后联立多个双曲方程为双曲方程组，利用Chan算法，计算出用户终端的经纬度；

D002、在部署Ibeacon基站时，逐个测量每一Ibeacon基站的大地坐标，并将大地坐标转换为经纬度数据，存储入数据库内；针对采集到的用户终端附近多个Ibeacon基站的MAC、场强、TxPower，根据MAC值，查询数据库内该MAC对应的经纬度信息；根据Ibeacon基站蓝牙信号的无线传播衰减模型，并利用LANDMARC算法，利用TxPower测量值做相应的修正，分析出距离用户终端最近的3个Ibeacon基站，然后利用这3个Ibeacon基站的测试场强及TxPower，结合无线传播模型，利用三角定位算法，计算出用户终端的经纬度；

D003、在部署WIFI主机时，逐个测量每一WIFI主机的大地坐标，并将大地坐标转换为经纬度数据，存储入数据库内；根据WIFI信号的无线传播衰减模型，并利用LANDMARC算法，分析出距离用户终端最近的3个WIFI主机，然后利用这3个WIFI主机的测试场强，结合无线传播模型，利用三角定位算法，计算出用户终端的经纬度；

D004、RFID主机部署于通勤关口，主要用于判断人员或设备是否到达该地理位置；在空旷地区部署RFID主机时，测量并存储该RFID主机的经纬度信息；在室内空间部署RFID主机时，逐个测量每一RFID主机的大地坐标，并将大地坐标转换为经纬度数据，存储入数据库内；根据针对RFID主机测量数据，即ID和场强值，利用COST 231传播模型，计算出用户终端距离RFID主机距离；

D005、当室内空间内部署了多种定位相关设备时，将D001—D003的计算结果，进行基于几何精度因子加权的数据融合后，作为最终的用户位置定位结果；其中，RFID主要用于判断人员、设备是否经过通勤关口，不参与数据融合。

2.根据权利要求1所述的用于多维度用户位置定位计算的方法，其特征在于：所述步骤A中，用户终端通过运营商提供的无线通信网络，在PS域通过TCP/IP协议与接口服务器进行双向数据通信；在连接到接口服务器前，综合管理平台通过短信方式，向用户终端下发接入的APN、IP地址、TCP端口信息，用户终端根据短信内容，配置相应的接入参数，实现与接口服务器的TCP/IP连接。

3.根据权利要求2所述的用于多维度用户位置定位计算的方法，其特征在于：所述步骤A中，用户终端开始接入综合管理平台时，上报用户唯一ID，进行注册请求；综合管理平台接收到该注册请求后，查询数据库内的用户ID表，若该ID在录入的用户ID表内，则允许用户接入，并向用户终端发送注册成功信息，完成用户注册流程；若该ID不在录入的用户ID表内，则该用户为非法用户，此时向用户终端发送注册拒绝信息，不允许此用户接入。

4.根据权利要求3所述的用于多维度用户位置定位计算的方法，其特征在于：所述步骤A中，当用户终端接收到注册成功信息后，向平台发送鉴权请求信息，包含用户ID和上行密钥Ku，此后用户终端发送到平台的数据内容，需利用Ku和HMAC-SHA-256加密算法进行加密后传输；综合管理平台收到鉴权请求信息后，发送鉴权响应信息，包含下行密钥Kd，此后综合管理平台发送的用户终端的数据内容，需利用Kd和HMAC-SHA-256加密算法进行加密后传输。

5.根据权利要求4所述的用于多维度用户位置定位计算的方法，其特征在于：所述步骤A中，当用户在现场发现异常情况时，按动用户终端上的SOS键或APP界面上的SOS键，此时，用户终端主动向人员及设备地理位置综合管理平台发送告警帧信号；综合管理平台接收此告警帧信号，并在平台界面上实时显示告警信息，并将告警信息存入数据库内；当综合管理平台监控人员发现现场异常情况时，通过接口服务器，向用户终端发送网络预警信号帧；用户终端接收远程网络预警信号帧后，利用声光告警，提示用户所处环境存在异常情况。

6.根据权利要求5所述的用于多维度用户位置定位计算的方法，其特征在于：所述步骤B中，接口服务器通过TCP/IP协议，接收用户终端上报的多维度定位相关测量数据；用户终端将采集到的多维度相关定位参数，封装为数据帧，并经过加密处理后，通过运营商无线网络，上传到综合管理平台；综合管理平台接收用户终端所发送的数据，并经过解密处理后，将数据存储于接口服务器的中。

7.根据权利要求6所述的用于多维度用户位置定位计算的方法，其特征在于：所述用户终端上传的相关定位参数包括：在空旷环境下通过移动运营商基站小区的LAC、CI、RSSI及邻区信息测量数据；北斗/GPS卫星定位的经纬度数据；采集到的多个Ibeacon基站的MAC、场强、TxPower；采集到的多个WIFI基站的MAC、场强；采集到的RFID基站的ID、场强；此外，用户终端将上传用户标识ID，此ID为平台使用的唯一ID号，以区分不同的人员和设备。