CN105578417A - 一种移动中的人员的室内定位方法 - Google Patents

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Abstract

一种移动中的人员的室内定位方法，属于无线电波测距领域。该方法首先利用移动设备获取室内地图数据包，并利用Unity3D引擎绘制三维室内模拟场景和二维室内平面图，其次根据移动设备与邻近若干个Beacon基站的距离和邻近若干个Beacon基站的位置坐标，确定移动设备和用户的初始位置坐标，并在三维室内模拟场景和二维室内平面图中显示，再次每隔若干秒利用移动设备的加速度传感器、陀螺仪传感器和定位算法确定移动设备和用户在移动过程中的位置坐标，最后对每隔若干秒对移动设备和用户的位置坐标进行校准，并将校准后位置坐标显示在三维室内模拟场景和二维室内平面图中。该方法可以在离线状态完成用户在移动过程中的室内定位，定位精确、定位速度快。

Description

一种移动中的人员的室内定位方法
技术领域
本发明属于无线电波测距领域，特别涉及一种移动中的人员的室内定位方法。
背景技术
室内定位指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等目标在室内空间中的位置监控。目前室内定位方法大多针对静态人员和物体，当人员处于移动状态时，现有室内定位方法定位误差较大，无法准确判断其位置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种移动中的人员的室内定位方法。该方法的具体步骤如下：
步骤1、用户利用移动设备获取室内地图数据包，并利用Unity3D引擎绘制三维室内模拟场景和二维室内平面图，所述室内地图数据包包括室内的三维地图模型信息、二维地图信息及室内若干个Beacon基站的位置坐标，所述移动设备为智能手机，所述Unity3D引擎装在移动设备中；
步骤1.1、用户携带移动设备进入室内，移动设备装有室内定位与导航客户端、Unity3D引擎、加速度传感器、陀螺仪传感器，所述室内定位与导航客户端装在移动设备中，定位与导航客户端搭载定位算法和导航算法，实现对移动设备和用户的定位和导航，三维室内模拟场景和二维室内平面图在定位与导航客户端展示；
步骤1.2、用户利用移动设备中的室内定位与导航客户端通过无线网络从服务器中下载室内地图数据包，所述服务器存储的数据有各个室内地图数据包、各个室内的位置指纹数据库，所述位置指纹数据库包括各个室内若干个Beacon基站的位置坐标和各个室内不同位置若干个Beacon基站的信号强度值；
步骤1.3、移动设备根据室内地图数据包，利用Unity3D引擎绘制三维室内模拟场景和二维室内平面图，并在室内定位与导航客户端中展示；
步骤2、根据移动设备与邻近若干个Beacon基站的距离和邻近若干个Beacon基站的位置坐标，确定移动设备和用户的初始位置坐标，并在三维室内模拟场景和二维室内平面图中显示；
步骤2.1、移动设备与邻近若干个Beacon基站通过蓝牙进行通信，移动设备获取与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值和若干个Beacon基站的位置坐标，并且移动设备将与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值转化为与邻近若干个Beacon基站的距离；
步骤2.2、室内定位与导航客户端根据移动设备与邻近若干个Beacon基站的距离和邻近若干个Beacon基站的位置坐标，利用定位算法计算得到移动设备和用户的计算位置坐标；
步骤2.3、室内定位与导航客户端将移动设备与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值和邻近若干个Beacon基站的位置坐标上传至服务器，服务器将接收到的上述信息与位置指纹数据库进行比对，确定移动设备和用户的比对位置坐标，并将比对位置坐标返回给移动设备；
步骤2.4、移动设备对计算位置坐标和比对位置坐标进行加权计算，计算位置坐标权重为30％，比对位置坐标权重为70％，得到移动设备和用户的初始位置坐标，并在三维室内模拟场景和二维室内平面图中显示；
步骤3、每隔若干秒利用移动设备的加速度传感器、陀螺仪传感器和定位算法确定移动设备和用户在移动过程中的位置坐标：
步骤3.1、用户在室内定位与导航客户端输入目的地，或者在二维室内平面图中选择目的地，定位与导航客户端利用导航算法显示初始位置坐标到目的地的最优路径；
步骤3.2、每隔若干秒利用加速度传感器判断用户的移动速度，利用陀螺仪传感器判断用户的移动方向，结合初始位置坐标，确定移动设备和用户移动过程中的移动位置坐标；
步骤3.3、移动设备与邻近若干个Beacon基站通过蓝牙进行通信，移动设备获取与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值和邻近若干个Beacon基站的位置坐标，并且移动设备将与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值转化为与邻近若干个Beacon基站的距离；
步骤3.4、室内定位与导航客户端根据移动设备与邻近若干个Beacon基站的距离和邻近若干个Beacon基站的位置坐标，利用定位算法计算得到移动设备和用户移动过程中的移动计算位置坐标；
步骤3.5、移动设备对移动位置坐标和移动计算位置坐标进行加权计算，移动位置坐标权重为40％，移动计算位置坐标权重为60％，得到移动设备和用户的位置坐标；
步骤4、每隔若干秒对移动设备和用户的位置坐标进行校准，并将校准后位置坐标显示在三维室内模拟场景和二维室内平面图中；
步骤4.1、用户判断移动设备是否可以利用无线网络与服务器进行通信，若移动设备可以利用无线网络与服务器进行通信，则每隔若干秒执行步骤4.2，否则将移动设备和用户的位置坐标作为校准后位置坐标，执行步骤4.5；
步骤4.2、移动设备与邻近若干个Beacon基站通过蓝牙进行通信，移动设备获取与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值和邻近若干个Beacon基站的位置坐标，并且移动设备将与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值转化为与邻近若干个Beacon基站的距离；
步骤4.3、室内定位与导航客户端将移动设备与邻近若干个Beacon基站的信号强度值和邻近若干个Beacon基站的位置坐标上传至服务器，服务器将接收到上述信息与位置指纹数据库进行比对，确定移动设备和用户的校准比对位置坐标，并将校准比对位置坐标返回给移动设备；
步骤4.4、移动设备对移动设备和用户的位置坐标和校准比对坐标进行加权计算，移动设备和用户的位置坐标的权重为30％，校准比对位置坐标的权重为70％，得到移动设备的校准后位置坐标；
步骤4.5、将校准后位置坐标显示在三维室内模拟场景和二维室内平面图中。
有益效果：
一种移动中的人员的室内定位方法可以在离线状态完成用户在移动过程中的室内定位，定位精确、定位速度快。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图，1为移动设备，2为Beacon基站，3为服务器；
图2为本发明一种实施例的Beacon基站按正三角形网格状布设的示意图；
图3为本发明一种实施例的二维室内平面图，五星处为初始位置坐标，红旗处为目的地，虚线为导航路线；
图4为本发明一种实施例的一种移动中的人员的室内定位方法流程图；
图5为本发明一种实施例的一种移动中的人员的室内定位方法步骤2流程图；
图6为本发明一种实施例的一种移动中的人员的室内定位方法步骤3流程图；
图7为本发明一种实施例的一种移动中的人员的室内定位方法步骤4流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式做详细说明。一种移动中的人员的室内定位方法，采用如下装置，该装置包括移动设备、23个Beacon基站、服务器，如图1所示，移动设备采用HTCOneM9，Beacon基站采用BrightBeaconPlus，服务器采用阿里云服务器，移动设备与23个Beacon基站通过蓝牙进行通信，移动设备与服务器之间通过无线网络连接，23个Beacon基站按正三角形网格状布设，Beacon基站之间距离25米，如图2所示，该方法的具体步骤如下，如图4所示：
步骤1、用户利用移动设备获取室内地图数据包，并利用Unity3D引擎绘制三维室内模拟场景和二维室内平面图，所述室内地图数据包包括室内的三维地图模型信息、二维地图信息及室内若干个Beacon基站的位置坐标，所述移动设备为智能手机，所述Unity3D引擎装在移动设备中；
步骤1.1、用户携带移动设备进入室内，移动设备装有室内定位与导航客户端、Unity3D引擎、加速度传感器、陀螺仪传感器，所述室内定位与导航客户端装在移动设备中，定位与导航客户端搭载三边定位算法和A*算法，实现对移动设备和用户的定位和导航，三维室内模拟场景和二维室内平面图在定位与导航客户端展示；
步骤1.2、用户利用移动设备中的室内定位与导航客户端通过无线网络从服务器中下载室内地图数据包，所述服务器存储的数据有各个室内地图数据包、各个室内的位置指纹数据库，所述位置指纹数据库包括各个室内若干个Beacon基站的位置坐标和各个室内不同位置若干个Beacon基站的信号强度值；
步骤1.3、移动设备根据室内地图数据包，利用Unity3D引擎绘制三维室内模拟场景和二维室内平面图，并在室内定位与导航客户端中展示，二维室内平面图如图3所示；
步骤2、根据移动设备与邻近部分Beacon基站的距离和邻近部分Beacon基站的位置坐标，确定移动设备和用户的初始位置坐标，并在三维室内模拟场景和二维室内平面图中显示，如图5所示；
步骤2.1、移动设备与邻近部分Beacon基站通过蓝牙进行通信，移动设备获取与邻近部分Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值和邻近部分Beacon基站的位置坐标，并且移动设备将与邻近部分Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值转化为与邻近部分Beacon基站的距离；
步骤2.2、室内定位与导航客户端根据移动设备与邻近部分Beacon基站的距离和邻近部分Beacon基站的位置坐标，选取邻近部分Beacon基站中距离移动设备最近的3个Beacon基站且保证移动设备处于这3个Beacon基站构成的三角形中，利用三边定位算法计算得到移动设备和用户的计算位置坐标为(1.2，1.2)；
步骤2.3、室内定位与导航客户端将移动设备与邻近部分Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值和邻近部分Beacon基站的位置坐标上传至服务器，服务器将接收到的上述信息与位置指纹数据库进行比对，确定移动设备和用户的比对位置坐标为(0.9，0.9)，并将比对位置坐标返回给移动设备；
步骤2.4、移动设备对计算位置坐标和比对位置坐标进行加权计算，计算位置坐标权重为30％，比对位置坐标权重为70％，得到移动设备和用户的初始位置坐标为(0.99，0.99)，并在三维室内模拟场景和二维室内平面图中显示；
步骤3、每隔1秒利用移动设备的加速度传感器、陀螺仪传感器和三边定位算法确定移动设备和用户在移动过程中的位置坐标，如图6所示；
步骤3.1、用户在室内定位与导航客户端输入目的地，或者在二维室内平面图中选择目的地，定位与导航客户端利用A*算法显示初始位置坐标到目的地的最优路径，在初始位置坐标1米范围内寻找到达目的地最近的第一位置，再在第一位置1米范围内寻找到达目的地最近的第二位置，初始位置坐标经第一位置到达第二位置确定部分最优路径，如此类推，确定初始位置坐标到目的地的最优路径；
步骤3.2、每隔1秒利用加速度传感器判断用户的移动速度，利用陀螺仪传感器判断用户的移动方向，结合初始位置坐标，确定移动设备和用户移动过程中的移动位置坐标为(1，3.5)；
步骤3.3、移动设备与邻近部分Beacon基站通过蓝牙进行通信，移动设备获取与邻近部分Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值和邻近部分Beacon基站的位置坐标，并且移动设备将与邻近部分Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值转化为与邻近部分Beacon基站的距离；
步骤3.4、室内定位与导航客户端根据移动设备与邻近部分Beacon基站的距离和邻近部分Beacon基站的位置坐标，选取邻近部分Beacon基站中距离移动设备最近的3个Beacon基站且保证移动设备处于这3个Beacon基站构成的三角形中，利用三边定位算法计算得到移动设备和用户移动过程中的移动计算位置坐标为(1，2.8)；
步骤3.5、移动设备对移动位置坐标和移动计算位置坐标进行加权计算，移动位置坐标权重为40％，移动计算位置坐标权重为60％，得到移动设备和用户的位置坐标为(1，3.28)；
步骤4、每隔6秒对移动设备和用户的位置坐标进行校准，并将校准后位置坐标显示在三维室内模拟场景和二维室内平面图中，如图7所示；
步骤4.1、用户判断移动设备是否可以利用无线网络与服务器进行通信，若移动设备可以利用无线网络与服务器进行通信，则每隔6秒执行步骤4.2，否则将移动设备的位置坐标作为校准后位置坐标，执行步骤4.5；
步骤4.2、移动设备与邻近部分Beacon基站通过蓝牙进行通信，移动设备获取与邻近部分Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值和邻近部分Beacon基站的位置坐标，并且移动设备将与邻近部分Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值转化为与邻近部分Beacon基站的距离；
步骤4.3、室内定位与导航客户端将移动设备与邻近部分Beacon基站的信号强度值和邻近部分Beacon基站的位置坐标上传至服务器，服务器将接收到的上述信息与位置指纹数据库进行比对，确定移动设备和用户的校准比对位置坐标为(1，3.6)，并将校准比对位置坐标返回给移动设备；
步骤4.4、移动设备对移动设备和用户的位置坐标和校准比对坐标进行加权计算，移动设备和用户的位置坐标的权重为30％，校准比对位置坐标的权重为70％，得到移动设备和用户的校准后位置坐标为(1，3.504)；
步骤4.5、将校准后位置坐标显示在三维室内模拟场景和二维室内平面图中。

Claims (5)

1.一种移动中的人员的室内定位方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、用户利用移动设备获取室内地图数据包，并利用Unity3D引擎绘制三维室内模拟场景和二维室内平面图，所述室内地图数据包包括室内的三维地图模型信息、二维地图信息及室内若干个Beacon基站的位置坐标，所述移动设备为智能手机，所述Unity3D引擎装在移动设备中；
步骤2、根据移动设备与邻近若干个Beacon基站的距离和邻近若干个Beacon基站的位置坐标，确定移动设备和用户的初始位置坐标，并在三维室内模拟场景和二维室内平面图中显示；
步骤3、每隔若干秒利用移动设备的加速度传感器、陀螺仪传感器和定位算法确定移动设备和用户在移动过程中的位置坐标：
步骤4、每隔若干秒对移动设备和用户的位置坐标进行校准，并将校准后位置坐标显示在三维室内模拟场景和二维室内平面图中。
2.根据权利要求1所述的一种移动中的人员的室内定位方法，其特征在于：所述步骤1具体步骤如下：
步骤1.1、用户携带移动设备进入室内，移动设备装有室内定位与导航客户端、Unity3D引擎、加速度传感器、陀螺仪传感器，所述室内定位与导航客户端装在移动设备中，定位与导航客户端搭载定位算法和导航算法，实现对移动设备和用户的定位和导航，三维室内模拟场景和二维室内平面图在定位与导航客户端展示；
步骤1.2、用户利用移动设备中的室内定位与导航客户端通过无线网络从服务器中下载室内地图数据包，所述服务器存储的数据有各个室内地图数据包、各个室内的位置指纹数据库，所述位置指纹数据库包括各个室内若干个Beacon基站的位置坐标和各个室内不同位置若干个Beacon基站的信号强度值；
步骤1.3、移动设备根据室内地图数据包，利用Unity3D引擎绘制三维室内模拟场景和二维室内平面图，并在室内定位与导航客户端中展示。
3.根据权利要求1所述的一种移动中的人员的室内定位方法，其特征在于：所述步骤2具体步骤如下：
步骤2.1、移动设备与邻近若干个Beacon基站通过蓝牙进行通信，移动设备获取与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值和邻近若干个Beacon基站的位置坐标，并且移动设备将与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值转化为邻近若干个Beacon基站的距离；
步骤2.2、室内定位与导航客户端根据移动设备与邻近若干个Beacon基站的距离和邻近若干个Beacon基站的位置坐标，利用定位算法计算得到移动设备的计算位置坐标；
步骤2.3、室内定位与导航客户端将移动设备与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值和邻近若干个Beacon基站的位置坐标上传至服务器，服务器将接收到的上述信息与位置指纹数据库进行比对，确定移动设备和用户的比对位置坐标，并将比对位置坐标返回给移动设备；
步骤2.4、移动设备对计算位置坐标和比对位置坐标进行加权计算，计算位置坐标权重为30％，比对位置坐标权重为70％，得到移动设备和用户的初始位置坐标，并在三维室内模拟场景和二维室内平面图中显示。
4.根据权利要求1所述的一种移动中的人员的室内定位方法，其特征在于：所述步骤3具体步骤如下：
步骤3.1、用户在室内定位与导航客户端输入目的地，或者在二维室内平面图中选择目的地，定位与导航客户端利用导航算法显示初始位置坐标到目的地的最优路径；
步骤3.2、每隔若干秒利用加速度传感器判断用户的移动速度，利用陀螺仪传感器判断用户的移动方向，结合初始位置坐标，确定移动设备和用户移动过程中的移动位置坐标；
步骤3.3、移动设备与邻近若干个Beacon基站通过蓝牙进行通信，移动设备获取与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值和邻近若干个Beacon基站的位置坐标，并且移动设备将与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值转化为与邻近若干个Beacon基站的距离；
步骤3.4、室内定位与导航客户端根据移动设备与邻近若干个Beacon基站的距离和邻近若干个Beacon基站的位置坐标，利用定位算法计算得到移动设备和用户移动过程中的移动计算位置坐标；
步骤3.5、移动设备对移动位置坐标和移动计算位置坐标进行加权计算，移动位置坐标权重为40％，移动计算位置坐标权重为60％，得到移动设备和用户在移动过程中的位置坐标。
5.根据权利要求1所述的一种移动中的人员的室内定位方法，其特征在于：所述步骤4具体步骤如下：
步骤4.1、用户判断移动设备是否可以利用无线网络与服务器进行通信，若移动设备可以利用无线网络与服务器进行通信，则每隔若干秒执行步骤4.2，否则将移动设备和用户的位置坐标作为校准后位置坐标，执行步骤4.5；
步骤4.2、移动设备与邻近若干个Beacon基站通过蓝牙进行通信，移动设备获取与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值和邻近若干个Beacon基站的位置坐标，并且移动设备将与邻近若干个Beacon基站的蓝牙信号的信号强度值转化为与邻近若干个Beacon基站的距离；
步骤4.3、室内定位与导航客户端将移动设备与邻近若干个Beacon基站的信号强度值和邻近若干个Beacon基站的位置坐标上传至服务器，服务器将接收到上述信息与位置指纹数据库进行比对，确定移动设备和用户的校准比对位置坐标，并将校准比对位置坐标返回给移动设备；
步骤4.4、移动设备对移动设备和用户的位置坐标和校准比对坐标进行加权计算，移动设备和用户的位置坐标的权重为30％，校准比对位置坐标的权重为70％，得到移动设备的校准后位置坐标；
步骤4.5、将校准后位置坐标显示在三维室内模拟场景和二维室内平面图中。
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