CN107257581A - 一种室内定位方法、装置及终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种室内定位方法、装置及终端，终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息，基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系，将所述终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系转化为基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系，根据矩阵分解法解析基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系，确定终端位置。本发明中采用了常见的运算方法提高终端位置定位的精准度，在实际使用过程中，终端可以依据各种因素采用蓝牙和/或LED的方法实现终端在室内的定位，降低终端的功耗，提高了资源的利用率，本发明具有较好适用性、实用性和社会效益。

Description

一种室内定位方法、装置及终端
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种室内定位方法、装置及终端。
背景技术
随着移动设备的快速增长及普及，如智能手机、平板电脑、智能手表等，移动设备无线通信装置的功能也越来越强大，基于定位的位置服务应用程序也日新月异，其中人们对室内定位需求也不断增加，比如大型商场导购、地下车库、大厦室内导航等。现有的室内定位技术主要包括无线局域网(WIFI)、射频标签(RFID)、蓝牙(iBeacon)、超宽带无线电(Ultra Wide Band，UWB)、地磁、可见光(LED)定位等。
但现有技术中，蓝牙和Wi-Fi室内定位技术的定位精度低，蓝牙的定位精度为2-5米，Wi-Fi的定位精度为5-10米，且定位效果容易受到环境影响；射频标签适用于近距离室内定位，但是不具备通讯的能力，抗干扰能力较差；超宽带无线电需要在可以进行定位的区域内布置专业的超宽带无线电信号发送基站，且对接收信号的终端设备也有要求，同时其传输速率低，系统频谱利用率也较低，可见光(LED)定位需要耗费终端较大的功耗，且不能进行实时消息的推送，同时在光源信号被遮挡时，终端无法接收到所述光源信号。
发明内容
基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种室内定位方法，并相应提供一种室内定位装置及终端。
一种室内定位方法，包括：
终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息；
基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系；
将所述终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系转化为基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系；
根据矩阵分解法解析基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系，确定终端位置。
进一步地，基站发送的信号包括蓝牙信号，所述终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息的步骤，包括：
终端通过蓝牙接收基站发送的蓝牙信号，并基于所述蓝牙信号，通过映射的方式确定基站位置信息；
其中，所述基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系的步骤，包括：
基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，根据平面坐标预设规则确定终端和基站的平面坐标系内线性关系。
进一步地，基站发送的信号包括光源信号，所述终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息的步骤，包括：
终端通过光信号捕捉装置基站发出的光源信号，并基于所述光源信号，通过解调的方式确定基站位置信息；
其中，所述基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系的步骤，包括：
基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，根据空间坐标预设规则确定终端和基站的空间线性关系。
优选地，所述光源信号为调制后的携带有所述基站位置信息的LED光源；其中，所述光源信号为基站按照预设调制规则对所述基站位置信息进行调制，并将调制后的所述基站位置信息输入LED光源信号的驱动器中，以使得所述驱动器驱动所述光源发送的。
进一步地，在基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系的步骤之前，还包括:
检测所述终端所在当前区域的定位精度和/或终端的功耗指标。
优选地，当检测到所述终端所在当前区域的定位精度为低于预设精度值和/或终端的功耗指标为低于预设功耗值时，所述终端仅使用蓝牙接收基站发送的信号；或
当检测到所述终端所在当前区域的定位精度为高于预设精度值和/或终端的功耗指标为高于预设功耗值时，所述终端同时使用蓝牙和光信号捕捉装置接收基站发送的信号。
优选地，所述光信号捕捉装置为摄像装置。
进一步地，在基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系的步骤之前，还包括:
所述终端检测所述基站的LED光源信号强度值和/或蓝牙信号强度值。
进一步地，当基站发送的所述LED光源信号强度值低于预设光源信号强度值时，所述终端仅使用蓝牙接收基站发送的蓝牙信号；
当基站发送的所述蓝牙信号强度值低于预设蓝牙信号强度值时，所述终端仅使用光信号捕捉装置接收基站发送的光信号。
一种室内定位装置，包括：
接收模块，用于终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息；
确定模块，用于基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系；
转化模块，用于将所述终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系转化为基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系；
解析模块，用于根据矩阵分解法解析基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系，确定终端位置。
一种室内定位终端，包括：存储器、处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现前述室内定位方法的步骤。
本发明提供一种室内定位方法、装置及终端，相比现有技术，终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息，基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，得到确定基站位置信息和终端预设位置信息线性方程的参数，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系，用以初步确定基站与终端预设位置线性方程组；将初步确定基站与终端位置线性方程组转化为基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系；根据矩阵分解法求解基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系，从而确定终端位置。本发明提供的室内定位方法可以提高定位终端位置的精准度，在确定终端位置过程中的预设规则常见，具有较好适用性、实用性和社会效益。
进一步地，通过本发明的优选实施例方式，可实现具有如下优点：
1、本发明提供的室内定位方法、装置及终端，采用了矩阵分解法求解根据基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系，得到精准度较高的终端位置，在确定基站位置信息和终端预设位置信息的线性关系的过程中，采用了常见的预设规则，对于推广该室内定位方法具有较好的适用性、实用性和社会效益。
2、本发明提供的室内定位方法、装置及终端，具有蓝牙和LED两种定位技术，且终端可根据其所在区域的定位精度、终端自身的功耗指标、基站发送的信号类型自主选择蓝牙和/或LED定位技术确定终端的位置，从而满足在不同情况下终端的功耗需求，定位精度的需求，降低终端的功耗。
附图说明
图1为本发明一实施例中室内定位方法的原理示意图；
图2为本发明一实施例中平面坐标系内圆的示意图；
图3为本发明一实施例中图像坐标系与物体坐标系关系的示意图；
图4为本发明一实施例中室内定位装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
室内定位是在室内环境无法使用卫星定位时，使用室内定位技术作为卫星定位的辅助定位，解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题，最终定位物体当前所处的位置。室内定位技术在移动互联网通信时代具有较好的发展前景，在大型商场、地下车库，甚至紧急救援情况都有较好的普适性，在已有的定位技术上，将蓝牙和LED两种定位技术结合，根据不同的情况选择不同定位方法，结合了蓝牙和LED定位技术的优点，可降低终端的功耗，并能够提高终端的定位精度，具有较好的实用性。
本发明的实施例中，如图1所示，提供了一种室内定位方法，包括：
S100：终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息；
终端进入一个可接收到基站发送的信号的区域内，在区域内包括多个基站，终端接收基站发送的信号，其中在信号中包含有基站自身的地理位置信息，基站的地理位置信息即为基站位置信息，基站位置信息具体为基站的坐标，基站发送的信号包括蓝牙信号和/或LED光源信号，蓝牙信号和LED光源信号为携带有基站位置信息的信号，且信号为基站按照预设规则对基站位置信息进行预处理，并将预处理过的信号发送出，终端接收基站的发送信号，通过具体的方式解析接收到的信号，用以确定基站位置信息，将确定的基站位置信息用以后续的计算。在终端进入一个可接收到基站发送的信号的区域内，由于在区域内包括多个基站，终端可对基站的数量做出筛选，可选取一个、三个或者更多的基站，并针对选取的基站的信号进行解析，从而确定基站的位置。
具体地，如终端为一手机端，用户携带手机进入一室内，室内天花板按照一定距离部署有多个LED-蓝牙混合模组的信号发送基站，由于在部署基站时，将每个基站的设备属性、位置信息、距离与RSSI值的关系等以映射关系进行存储，其可存储在数据库和/或者服务器中，如一个app的数据库，手机接收端打开该app时，接收多个蓝牙基站发送的信号，手机端选取其中三个基站，从该app的数据库和/或与该app连接的服务器中确定基站的位置信息，如：基站位置信息可为[XB1,XB2,XB3,YB1,YB2,YB3]，根据当然在此步骤中还可以包括手机端接收LED基站发送的光源信号，具体根据光源信号获取基站位置信息的详细方法将在后问进行详述。
S200：基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系；
在通过前述的方法，终端确定了基站位置信息，终端预设接收信号的点为终端的位置信息，并将其称为终端预设位置信息，在终端中预设了以基站位置信息和终端预设位置信息作为参数并进行求解的规则，终端将终端预设位置信息和基站位置信息根据预设的规则，得到终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系，其中预设规则还可以包括获得其他与终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系相关的参数，其中线性关系为终端预设位置信息和基站位置信息的方程组。
具体地，如上所述手机作为终端，在前述过程中终端确定了基站位置信息后，手机根据信号强度和距离的映射关系，其中信号强度值为RSSI值，从该app数据库中解析出对应的距离[d1,d2,d3]，手机再将在接收基站发送信号的点设为手机预设位置信息，如为[x,y],前文详述的确定的基站位置信息为[XB1,XB2,XB3,YB1,YB2,YB3]，将手机和基站的距离[d1,d2,d3]、手机预设位置信息[x,y]、基站位置信息[XB1,XB2,XB3,YB1,YB2,YB3]分别作为手机中预设规则的三项参数，并将三项参数带入到预设规则中，确定手机预设位置信息和基站位置信息的线性关系，其中线性关系为手机预设位置信息和基站位置信息的方程组。
S300：将所述终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系转化为基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系；
终端中预设了确定终端位置的规则，且在运用此规则确定终端的位置信息前，需要将终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系转化为最小二乘线性关系，在本申请中的最小二乘线性关系为将前述的方程组转化为矩阵形式的方程组，其具体形式后文详述。
具体地，手机中预设了确定手机位置的规则，在运用该规则确定中的位置前，需要将前述手机预设位置信息和基站位置信息的方程组转化为能根据该规则解析的方程组形式，该方程组，在运算过程中统称为最小二乘线性关系，该方程形式为矩阵形式的方程组，其具体形式后文详述。
S400：根据矩阵分解法解析基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系，确定终端位置。
如前所述，基站位置信息和终端预设位置信息的线性关系转化为了最小二乘线性关系，而最小二乘线性关系为矩阵形式的方程组，则基站位置信息和终端预设位置信息的线性关系转化为了矩阵形式的方程组，通过矩阵分解法解析该矩阵形式的方程组，从而确定终端的位置，矩阵分解法包括是将矩阵拆解为数个矩阵的乘积，可分为三角分解、满秩分解、QR分解、Jordan分解和SVD(奇异值)分解等。
具体地，如前所述，基站位置信息和手机预设位置信息的线性关系转化为了最小二乘线性关系，而最小二乘线性关系为矩阵形式的方程组，则基站位置信息和手机预设位置信息的线性关系转化为了矩阵形式的方程组，通过矩阵分解法中的QR分解法解析该矩阵形式的方程组，从而确定手机的位置，其中QR分解法也可被矩阵分解法的其他方法替代。
进一步地，步骤S100：基站发送的信号包括蓝牙信号，所述终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息，包括：
S110：终端通过蓝牙接收基站发送的蓝牙信号，并基于所述蓝牙信号，通过映射的方式确定基站位置信息；
如前所述，终端进入一个可接收到基站发送的蓝牙信号的区域内，且在区域内包括多个能发送蓝牙信号的基站，终端接收基站发送的蓝牙信号，其中在蓝牙信号中包含有基站自身的位置信息，基站的位置信息为基站的坐标，蓝牙信号为基站按照预设规则对基站的位置信息进行预处理，并将预处理过的蓝牙信号发送出，终端接收基站的发送蓝牙信号，通过具体的方式解析接收到的蓝牙信号，用以确定基站的位置信息，将确定的基站位置信息用以后续的计算。如前文所述，终端进入一个可接收到基站发送的蓝牙信号的区域内，终端可对基站的数量做出筛选，并针对选取的基站的信号进行解析，从而确定基站的位置。
具体地，如手机作为终端，用户携带手机进入一室内，室内天花板按照一定距离部署有多个发送蓝牙信号基站，由于在部署基站时，将每个基站的设备属性、位置信息等以映射关系进行存储，其可存储在数据库和/或者服务器中，如一个app的数据库，手机接收端打开该app时，就可根据前述的方式确定基站位置信息。
其中，步骤S200：所述基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系，包括：
S210：基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，根据平面坐标预设规则确定终端和基站的平面坐标系内线性关系。
如前所述，终端通过蓝牙信号确定了基站位置信息，终端预设接收信号的点为终端的位置信息，并将其称为终端预设位置信息，终端同时根据信号强度和距离的映射关系，从该app数据库中解析出对应的距离，基站位置信息、终端预设位置信息和两者的距离作为参数，以每个基站点的坐标为圆心，信号强度解析的距离为半径，即得到平面内的多个圆，按照平面坐标系内圆的方程表达式得到方程组。
具体地，如前所述手机作为终端，手机预设的位置信息为[x,y]，基站位置信息为[XB1,XB2,XB3,YB1,YB2,YB3]，手机和基站的距离[d1,d2,d3]，并以该距离为圆心，得到平面内的三个圆，具体示例如图2所示，按照平面坐标系内圆的方程表达式得到：
进一步地，步骤S100：基站发送的信号包括光源信号，所述终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息，包括：
S120：终端通过光信号捕捉装置基站发出的光源信号，并基于所述光源信号，通过解调的方式确定基站位置信息；
在前述的基础上，室内安装的基站为LED-蓝牙混合模组，在终端可同时接收基站发送的蓝牙信号和LED发送的光源信号，也可只接收蓝牙信号，或只接收LED发送的光源信号，前文已描述了基站通过蓝牙确定基站位置信息，此处将不再赘述。LED发送的光源信号为经过调制后的携带有基站位置信息，其中，终端通过光信号捕捉装置捕捉光源信号，捕捉到光源信号即为终端接收到LED发送的光源信号，终端通过与调制基站位置信息的方式相对应的解调方式解调终端捕捉到的光源信号，从而确定基站位置信息，其具体的调制和解调方式后文详述。
具体地，同样以前文手机作为终端，在室内天花板上安装有多个LED-蓝牙混合模组的基站，手机具有蓝牙模块和摄像头，蓝牙模块作为蓝牙信号的接收端，摄像头作为光源信号的接收端，即摄像头为光源信号捕捉装置，基站位置信息通过编码的方式将基站位置信息输入到LED光源信号驱动器中，驱动器驱动LED光源发送光源信号，摄像头通过拍摄的方式捕捉到基站LED发送的光源信号后，从拍摄的画面中通过解调的方法确定基站位置信息，其中具体的解调方式为手机摄像头的卷帘效应(Rolling Shutter Effect)。
其中，步骤S200：所述基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系，包括：
S220：基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，根据空间坐标预设规则确定终端和基站的空间线性关系。
前述中终端通过解调方法确定了基站位置信息，终端同样以捕捉到光源信号的预设为终端信息，同样命名为终端预设位置信息，其中如前文一样，基站位置信息为基站的空间坐标，终端预设位置信息为预设终端空间位置坐标，终端通过空间坐标预设规则和终端的姿态确定所述终端和基站的线性关系，空间坐标以终端预设位置信息和基站位置信息作为参数，得到终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系，此处线性关系同样为方程组。
具体地，以前文手机作为终端，以手机摄像头作为光信号捕捉装置，以影像学共线原理作为预设规则，结合手机姿态共同确定手机和LED-蓝牙混合模组基站的线性关系，影像学共线原理是用来描述图像与目标物体的空间关系的方法；为了重建图像中物体的形状和位置，需要知道曝光时相机和物体的几何关系；具体示例如图3所示，图3展示了图像坐标系与物体坐标系之间的关系；共线原则描述了从镜头中心点到图像中一点的向量与镜头中心点到对应物体中一点的向量成比例关系；镜头中心，即PC，对焦平面上的一点，即a，可以表示在图像坐标系中，从镜头中心到对焦平面上一点的向量v，在图像坐标系中的表示为从镜头中心到目标点的向量V，在地面坐标系中的表示为图像坐标系与地面坐标系通过旋转矩阵R联系，旋转矩阵R联系向量v和V；因此，共线模型可以被表示为λ为比例系数；将焦距c带入到第一行和第二行，可以重新表达共线模型，如式(2)和式(3)所示。
其中，r11,r12,r13,r21,r22,r23,r31,r32,r33为旋转矩阵R中的元素；
XA,YA,ZA为LED灯的空间坐标；
xp,yp,c为校正的镜头主点位置和焦距；
x,y,z为镜头中心的空间坐标。
R的表达式为：
其中，ω,φ,κ为手机姿态，手机姿态可以通过手机内集成的惯性元件获得，具体示例如图3所示。
将共线模型式(2)和式(3)进行等式变换，可以得到它的线性表示形式，如式(5)所示。
(r11-a1r13)x+(r11-a1r23)y＝b1 (5)
(r12-a2r13)x+(r12-a2r23)y＝b2
其中，设人手持手机的高度z为定值；
实施例1
在本实施例中，终端通过蓝牙信号和LED光源信号共同定位终端的位置，将通过蓝牙得出的位置关系式(1)中等号左边的方程组展开，并用最后一组方程与其余方程相减，将方程组线性化，可得：
根据由蓝牙得出的位置关系和由LED得出的位置关系，式(5)和式(6)，联合两组方程组可得超定线性方程组，如式(7)所示。
在本实施例中，式(7)即为基站位置信息和手机预设位置信息的最小二乘线性关系，即为矩阵形式的方程组，采用QR分解法解析式(7)，其中式(7)可表示为式(8)。
Ax＝b (8)
其中，QR分解是将一个矩阵分解为正交矩阵和三角矩阵的乘积，QR分解广泛应用在线性最小二乘问题的求解，式(7)称为超定方程组。
根据应用条件可知，若蓝牙-LED基站在平面内共线时，系数矩阵A不满秩，这种情况需要单独处理。当选定蓝牙-LED基站在平面内不共线时，列满秩。对于如式(7)的超定线性方程组，采用QR分解法分解式(7)系数矩阵，得到：
根据与正交矩阵相乘不会改变欧几里德长度，可得：
上式第二项与待求解的x没有关联，第一项的值为非负，其等于0时可求得上式的最小值，即：
对应式(7)中的问题，x为平面坐标系中的位置信息。
优选地，所述光源信号为调制后的携带有所述基站位置信息的LED光源；其中，所述光源信号为基站按照预设调制规则对所述基站位置信息进行调制，并将调制后的所述基站位置信息输入LED光源信号的驱动器中，以使得所述驱动器驱动所述光源发送的。
在前文概述了光源信号为调制后并携带有基站位置信息的LED光源，在设置LED基站时，记录了基站的位置信息，在基站中有驱动LED发送光源信号的驱动器，安装好可以发送LED光源信号的基站后，按照预设的调制规则对基站位置信息进行调制，调制成功后的基站位置信息输入到LED光源信号的驱动器中，使得驱动器在驱动LED光源产生光照的时候，将基站的位置信息发送出去。由于LED属于半导体元件，因此输出的光线能以相对更高的频率进行调节，以kHz等级的频率来进行讯号调变，不仅可以保证肉眼察觉不到光源信号的闪烁，还可传递定位资讯，且定位资讯传输的速率以定位为定位资讯所需的数据率。调制规则使用了本身也是可调光LED驱动电路整合元件的转换器，这样的设计不仅节省讯号资源，而且可以与驱动电路硬体相容，还能与各种标准调光方法自然并存。
具体地，手机作为终端，手机端的摄像头作为捕捉光源信号的光信号捕捉装置，在室内设置有可以发送光源信号的基站，基站主要为LED模组，每个模组的位置信息即为基站位置信息，主要为基站空间坐标，将基站空间坐标按照BFSK(Binary Frequency ShiftKeying)编码方式编码，并将编码后的基站位置信息输入LED模组中的LED驱动器中，BFSK编码为二进制的编码。
在本实施例中，手机通过摄像头捕捉LED模组发送的光源信号，其中，光源信号为经过BFSK调制后的携带有二进制的基站位置信息；手机摄像头有与BFSK编码相对应的解调方法，解调方法为卷帘效应(Rolling Shutter Effect)，手机摄像头通过卷帘效应解调出LED模组的位置信息，并选择一个有效的LED模组，即解调出基站位置信息，并根据该信息从多个基站中选择一个有效的基站。
进一步地，步骤S200：在基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系之前，还包括:
S201：检测所述终端所在当前区域的定位精度和/或终端的功耗指标。
如前文概述，终端通过蓝牙和/或光信号捕捉装置获取到基站发送的蓝牙信号和/或光源信号，为了确保终端的定位精度和终端电量能满足定位以及用户的其他需求，终端在接收基站发送的蓝牙信号和/或光源信号前，还需要检测终端所在当前区域的定位精度和/或终端的功耗指标，终端的功耗指标为用户在终端预设的一段时间内所消耗的终端的电量，或者终端自主强制要求的一段时间内所消耗的终端的电量。
具体地，如前文以手机作为终端，在手机进入室内后，为了确保手机当前的电量足够维持手机定位，和/或手机的电量能满足手机持有用户的其他需求，手机自主检测手机所在当前室内的定位精度以及手机的功耗指标，从而降低手机的功耗，提高定位精度，其中提高的定位精度是在满足功耗指标和手机所在室内的定位精度共同决定的，手机的功耗指标为手机强制启动了延长手机电量的使用时间。
优选地，当检测到所述终端所在当前区域的定位精度为低于预设精度值和/或终端的功耗指标为低于预设功耗值时，所述终端仅使用蓝牙接收基站发送的信号；或
当检测到所述终端所在当前区域的定位精度为高于预设精度值和/或终端的功耗指标为高于预设功耗值时，所述终端同时使用蓝牙和光信号捕捉装置接收基站发送的信号。
实施例2
如前文所述当检测到终端所在当前区域的定位精度低于终端中预设的精度值时，即终端通过蓝牙信号和LED光信号共同定位的精度高于终端所在当前区域的定位精度，和终端通过LED光信号定位的精度高于终端所在当前区域的定位精度，终端仅使用蓝牙接收基站发送的信号，终端中配置的蓝牙为低功耗模块，因此，在仅使用蓝牙接收基站发送的信号时，可以降低终端设备的功耗，并能同时满足终端所在当前区域的定位精度；当检测到终端的功耗功能定位低于预设功耗值时，终端也仅使用蓝牙接收基站发送的信号，或者终端同时检测到终端所在当前区域的定位精度低于终端中预设的精度值和终端的功耗指标低于预设功耗值时，终端也仅使用蓝牙接收基站发送的信号，预设功耗值为终端的额功耗指标。
具体地，如前文所述，手机一进入室内后，为了确保手机当前的电量足够维持手机定位，和/或手机的电量能满足手机持有用户的其他需求，手机自主检测手机所在当前室内的定位精度以及手机的功耗指标，在手机检测到手机所在室内区域的定位精度低于手机中的预设精度，即手机通过蓝牙信号和LED光信号共同定位的精度高于手机所在当前区域的定位精度，和手机通过LED光信号定位的精度高于手机所在当前区域的定位精度，手机仅使用蓝牙接收基站发送的信号；或者手机端开启了延长手机电量的使用时长时，降低手机在一端时间内消耗的电量，即手机在一端时间内电量的消耗量低于一设定值；和/或手机的电量低于一预设电量值，在此电量值下，手机自主强制降低手机在一端时间内消耗的电量值低于一设定值，手机仅使用蓝牙接收基站发送的信号。
在本实施例中，手机仅使用蓝牙接收基站发送的信号时，式(7)变为：
且式(10)后续的分解法同式(8)，从而确定手机的位置。
实施例3
如前文所述，当检测到终端所在当前区域的定位精度高于终端中预设的精度值时，即终端所在当前区域的定位精度较高，终端需要通过蓝牙信号和LED光信号共同定位才能满足定位精度的需求；和/或终端预设的功耗指标高于终端的预设功耗值，即当检测到终端的功耗功能定位高于预设功耗值时，终端同时使用蓝牙和光信号捕捉装置接收基站发送的信号，或者终端同时检测到终端所在当前区域的定位精度高于终端中预设的精度值和终端的功耗指标高于预设功耗值时，终端同时使用蓝牙和光信号捕捉装置接收基站发送的信号，预设功耗值为终端的额功耗指标。
具体地，如前文所述，手机一进入室内后，手机当前的电量足够维持手机定位，和/或手机的电量能满足手机持有用户的其他需求，当检测到手机所在当前区域的定位精度高于手机中预设的精度值时，即手机所在当前区域的定位精度较高，手机需要通过蓝牙信号和LED光信号共同定位才能满足定位精度的需求，手机同时使用蓝牙和摄像头接收基站发送的信号；或者手机的电量充足能满足手机高精度的定位需求和/或手机的功耗定位为高于预设功耗指标时，手机同时使用蓝牙和摄像头捕捉基站发送的蓝牙信号和光源信号，从而实现手机的高精度定位需求。其中，通过本实施例实现室内定位的方法同实施例1的室内定位的方法一致。
优选地，所述光信号捕捉装置为摄像装置。
在本申请中，所有实施例的光信号捕捉装置均为终端的摄像装置，如手机的前置和后置摄像头。
进一步地，步骤S200：在基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系之前，还包括:
S202：所述终端检测所述基站的LED光源信号强度值和/或蓝牙信号强度值。
在确定基站位置信息之前，终端还需要检测终端接收到的LED光源信号强度值和/或蓝牙信号强度值，以便于终端通过与光源信号相对的方式确定基站的位置信息，并筛选出有效的基站，得到更有效定位终端的位置，保证终端的定位精度，提升终端的适用性。
进一步地，当基站发送的所述LED光源信号强度值低于预设光源信号强度值时，所述终端仅使用蓝牙接收基站发送的蓝牙信号。
实施例4
在终端检测到LED光源信号的强度值低于预设光源信号强度值时，使得终端接收的光源信号不能有效的确定基站位置信息，从而确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系时，终端则仅能使用蓝牙接收基站发送的蓝牙信号，从而满足终端的定位需求。
例如，如前文所述手机作为终端，手机检测到所在室内区域的LED光源信号被遮挡时，使得手机不能通过摄像头捕捉到基站发送LED光源信号，从而确定到基站位置信息，此时，手机可通过蓝牙接收基站发送的蓝牙信号确定基站位置信息，从而确定手机预设位置信息和基站位置信息的线性关系，并以此进行如实施例3所述确定终端的过程。
当基站发送的所述蓝牙信号强度值低于预设蓝牙信号强度值时，所述终端仅使用光信号捕捉装置接收基站发送的光信号。
实施例5
同样如前文所述，为了能有效的确定终端的位置，当基站发送的所述蓝牙信号强度值低于预设蓝牙信号强度值时，所述终端仅使用光信号捕捉装置接收基站发送的光信号，其中蓝牙信号值低于预设蓝牙信号强度值为蓝牙信号被屏蔽时，或者发送蓝牙信号的基站和终端的距离过大，使得终端接收到的蓝牙信号过于弱，或者终端接收不到基站发送的蓝牙信号，以至于终端不能有效的确定基站位置，此时终端仅使用光信号捕捉装置接收基站发送的光源信号，从而确定发送光源信号的基站的位置信息，并以此得到终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系，确定终端位置。
同样以手机为终端，手机所在室内的蓝牙信号被屏蔽时，或者发送蓝牙信号的基站和手机的距离过大，使得手机接收到的蓝牙信号过于弱，或者手机接收不到基站发送的蓝牙信号时，手机仅通过摄像头接收基站发送的光源信号，从而确定发送光源信号的基站的位置信息，并以此得到手机预设位置信息和基站位置信息的线性关系，确定终端位置。
在本实施中，手机仅通过摄像头接收基站发送的光源信号，则式(7)可写为：
且式(10)后续的分解法同式(8)，从而确定手机位置。
一种室内定位装置，包括：
接收模块100，用于终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息；
确定模块200，用于基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系；
转化模块300，用于将所述终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系转化为基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系；
解析模块400，用于根据矩阵分解法解析基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系，确定终端位置。
上述装置的实施例的具体工作流程是：接收模块100接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息；其次，确定模块200基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系；再者，转化模块300将所述终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系转化为基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系；最后，运算模块400根据矩阵分解法解析基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系，确定终端位置。
应用上述装置的效果是终端可实现在室内定位，仅需要基站位置信息与终端的姿态，和/或基站位置信息与终端和基站距离，便可得到基站位置信息与终端预设位置信息的线性关系，并可转化为最小二乘线性关系，最小二乘线性关系可看作最小线性问题，采用常见的矩阵分解法求解，即可较为精准的确定终端位置，采用了常见的预设规则，对于推广该室内定位方法具有较好的适用性、实用性和社会效益。
本装置实施例的实现方式室内定位的方式包括多种，在第一种实施方式中，接收模块100还包括蓝牙模块，蓝牙模块用于终端通过蓝牙接收基站发送的蓝牙信号，并基于所述蓝牙信号，通过映射的方式确定基站位置信息。
确定模块200还包括平面坐标确定模块，平面坐标确定模块用于基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，根据平面坐标预设规则确定终端和基站的平面坐标系内线性关系。
在第二种实施方式中，接收模块100还包括光信号捕捉模块，光信号捕捉模块用于终端通过光信号捕捉装置基站发出的光源信号，并基于所述光源信号，通过解调的方式确定基站位置信息。
确定模块200还包括空间坐标确定模块，空间坐标确定模块用于基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，根据空间坐标预设规则确定终端和基站的空间线性关系。
在第三种实施方式中，室内定位装置还包括第一检测模块，第一检测模块用于检测所述终端所在当前区域的定位精度和/或终端的功耗指标。
在第四种实施方式中，室内定位装置还包括第二检测模块，第二检测模块用于所述终端检测所述基站的LED光源信号强度值和/或蓝牙信号强度值。
一种室内定位终端，包括：存储器、处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现前述室内定位方法的步骤。
本技术领域技术人员可以理解，本发明包括关联用于执行本申请中所述操作中的一项或多项的设备。这些设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备(例如，计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中，所述计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随即存储器)、EPROM(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。
本技术领域技术人员可以理解，可以用计算机程序指令来实现这些结构图和/或框图和/或流图中的每个框以及这些结构图和/或框图和/或流图中的框的组合。本技术领域技术人员可以理解，可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专业计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来实现，从而通过计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来执行本发明公开的结构图和/或框图和/或流图的框或多个框中指定的方案。
本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种室内定位方法，其特征在于，包括：
终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息；
基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系；
将所述终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系转化为基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系；
根据矩阵分解法解析基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系，确定终端位置。
2.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，基站发送的信号包括蓝牙信号，所述终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息的步骤，包括：
终端通过蓝牙接收基站发送的蓝牙信号，并基于所述蓝牙信号，通过映射的方式确定基站位置信息；
其中，所述基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系的步骤，包括：
基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，根据平面坐标预设规则确定终端和基站的平面坐标系内线性关系。
3.根据权利要求1或2所述的室内定位方法，其特征在于，基站发送的信号包括光源信号，所述终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息的步骤，包括：
终端通过光信号捕捉装置基站发出的光源信号，并基于所述光源信号，通过解调的方式确定基站位置信息；
其中，所述基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系的步骤，包括：
基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，根据空间坐标预设规则确定终端和基站的空间线性关系。
4.根据权利要求3所述的室内定位方法，其特征在于，所述光源信号为调制后的携带有所述基站位置信息的LED光源；其中，所述光源信号为基站按照预设调制规则对所述基站位置信息进行调制，并将调制后的所述基站位置信息输入LED光源信号的驱动器中，以使得所述驱动器驱动所述光源发送的。
5.根据权利要求2或3所述的室内定位方法，其特征在于，在基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系的步骤之前，还包括:
检测所述终端所在当前区域的定位精度和/或终端的功耗指标。
6.根据权利要求5所述的室内定位方法，其特征在于，当检测到所述终端所在当前区域的定位精度为低于预设精度值和/或终端的功耗指标为低于预设功耗值时，所述终端仅使用蓝牙接收基站发送的信号；或
当检测到所述终端所在当前区域的定位精度为高于预设精度值和/或终端的功功耗指标为高于预设功耗值时，所述终端同时使用蓝牙和光信号捕捉装置接收基站发送的信号。
7.根据权利要求3所述的室内定位方法，其特征在于，所述光信号捕捉装置为摄像装置。
8.根据权利要求2或3所述的室内定位方法，其特征在于，在基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系的步骤之前，还包括:
所述终端检测所述基站的LED光源信号强度值和/或蓝牙信号强度值。
9.根据权利要求8所述的室内定位方法，其特征在于，当基站发送的所述LED光源信号强度值低于预设光源信号强度值时，所述终端仅使用蓝牙接收基站发送的蓝牙信号；
当基站发送的所述蓝牙信号强度值低于预设蓝牙信号强度值时，所述终端仅使用光信号捕捉装置接收基站发送的光信号。
10.一种室内定位装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于终端接收基站发送的信号，依据所述信号确定基站位置信息；
确定模块，用于基于终端预设位置信息以及已确定的基站位置信息，通过预设规则确定终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系；
转化模块，用于将所述终端预设位置信息和基站位置信息的线性关系转化为基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系；
解析模块，用于根据矩阵分解法解析基站位置信息和终端预设位置信息的最小二乘线性关系，确定终端位置。
11.一种室内定位终端，其特征在于，包括：存储器、处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时实现权利要求1-9所述方法的步骤。
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