CN109084775A - 一种室内定位方法及定位系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种室内定位方法及定位系统，属于定位技术领域。该方法应用于定位系统，定位系统包括移动终端、服务器和多个蓝牙信标，多个蓝牙信标部署于室内的不同位置，移动终端与服务器无线连接，服务器预存有各蓝牙信标的位置信息，该方法包括：移动终端获取移动位移与方向信息以及蓝牙信标的强度数据，并将蓝牙信标的强度数据传输至服务器；移动终端每间隔第一预设周期，根据移动位移和方向信息通过航位推算算法获得移动终端的位置信息，服务器每间隔第二预设周期，根据蓝牙信标的强度数据通过三角定位算法对位置信息进行校准。该室内定位方法及定位系统有效保证了室内定位的精确性和时效性。

Description

一种室内定位方法及定位系统

技术领域

本公开涉及定位技术领域，具体而言，涉及一种室内定位方法及定位系统。

背景技术

室内定位是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、物体等在室内空间中的位置监控。

目前，蓝牙是目前室内定位应用较多的无线通信技术，但是随着技术发展，在室内定位中，蓝牙信号越来越密集，形成高蓝牙密度的环境，不仅增加采集蓝牙强度信号的波动性，同时也会加大蓝牙强度信号采集的周期，进而影响通过蓝牙进行室内定位的精确性和时效性。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种室内定位方法及定位系统。

本公开提供的一种室内定位方法，应用于定位系统，所述定位系统包括移动终端、服务器和多个蓝牙信标，所述多个蓝牙信标部署于室内的不同位置，所述移动终端与所述服务器无线连接，所述服务器预存有各所述蓝牙信标的位置信息，所述方法包括：

所述移动终端获取所述移动终端的移动位移与方向信息，以及所述蓝牙信标的强度数据，并将所述蓝牙信标的强度数据传输至所述服务器。

所述移动终端每间隔第一预设周期，根据所述移动位移和方向信息通过航位推算算法获得所述移动终端的位置信息，并将所述位置信息发送至所述服务器。

所述服务器每间隔第二预设周期，根据所述蓝牙信标的强度数据通过三角定位算法对所述位置信息进行校准。

所述服务器将校准后的所述位置信息实时显示在所述移动终端上。

进一步的，所述移动终端内设置有加速度传感器和磁力传感器，所述移动终端获取所述移动终端的移动位移与方向信息的步骤包括：

基于所述加速度传感器获取所述移动终端的位移。

基于所述加速度传感器及磁力传感器获取所述移动终端的方向信息。

通过获取的所述移动终端的位移和方向信息推算所述移动终端位置信息。

进一步地，基于所述加速度传感器获取所述移动终端的位移的步骤，包括：

通过所述加速度传感器获取所述移动终端的步频。

通过所述步频乘以步长得到所述移动终端的位移。

进一步的，通过所述加速度传感器获取所述移动终端的步频的步骤包括：

所述加速度传感器记录所述移动终端在X轴、Y轴和Z轴方向的加速度数据。

求取所述移动终端在X轴、Y轴和Z轴三个方向加速度的均方，得到平均加速度。

根据所述平均加速度变化判断是否为行走行为。

若判断为行走行为，则记一步。

进一步地，所述第一预设周期为所述移动终端行走一步的时间。

进一步地，根据所述蓝牙信标的强度数据通过三角定位算法对所述位置信息进行校准的步骤，包括：

在间隔第二预设周期时，通过三角定位算法和航位推算算法分别获取在该时间点所述移动终端的位置信息。

通过卡尔曼滤波器将所述三角定位算法和航位推算算法获取的两个位置信息进行数据融合，得到所述移动终端的位置信息。

进一步地，所述蓝牙信标周期性发射无线信号，所述移动终端设置有蓝牙模块，所述蓝牙模块用于采集所述蓝牙信标发射的无线信号的强度数据，并将采集的所述蓝牙信标的强度数据传输至所述服务器。

通过所述三角定位算法获取该时间点所述移动终端的位置信息的步骤，包括：

所述服务器根据所述蓝牙信标的强度数据计算所述移动终端距离采集到的所述蓝牙信标的水平距离。

当接收所述蓝牙信标的数据大于3个，所述服务器通过所述三角定位算法得到所述移动终端的位置信息。

进一步地，所述第二预设周期通过以下步骤计算得到：

通过统计所述移动终端至少接收3个所述蓝牙信标所用时长，将所述时长作为所述第二预设周期。

进一步地，所述移动终端至少接收3个所述蓝牙信标所用时长通过以下公式计算得到：

t为所述移动终端接收单个所述蓝牙信标的时间间隔，n为所述移动终端所处位置6－8米范围内所述蓝牙信标的个数。

本公开提供一种室内定位系统，包括移动终端、服务器和多个蓝牙信标，所述多个蓝牙信标部署于室内的不同位置，所述移动终端与所述服务器无线连接。所述服务器预存有各所述蓝牙信标的位置信息。

所述移动终端用于获取所述移动终端的移动位移与方向信息，以及所述多个蓝牙信标的强度数据，并将所述蓝牙信标的强度数据传输至所述服务器。

所述移动终端用于每间隔第一预设周期，根据所述移动位移和方向信息通过航位推算算法获得所述移动终端的位置信息，并将所述位置信息发送至所述服务器。

所述服务器用于每间隔第二预设周期，根据所述蓝牙信标的强度数据通过三角定位算法对所述位置信息进行校准。

所述服务器用于将校准后的所述位置信息实时显示在所述移动终端上。

本公开提供一种室内定位方法及定位系统，移动终端通过获取自身的移动位移与方向信息，在每间隔第一预设周期，通过航位推算算法获得移动终端的位置信息，并将该位置信息发送服务器，同时移动终端获取蓝牙信标的强度数据，并将蓝牙信标的强度数据传输至服务器，服务器根据蓝牙信标的强度数据通过三角定位算法对移动终端的位置信息进行校准，保证室内蓝牙定位的精确性和时效性，以及在高蓝牙密度环境下，不受蓝牙强度信号波动性的影响。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本公开所提供的室内定位系统的方框示意图。

图2为本公开所提供的室内运动状态的定位示意图。

图3为本公开所提供的室内定位方法的流程示意图。

图4为本公开所提供的室内定位方法的另一流程示意图。

图标：A－第一预设周期；B－第二预设周期；C－起始位置；10－定位系统；20－移动终端；21－加速度传感器；22－磁力传感器；23－蓝牙模块；30－服务器；40－蓝牙信标。

具体实施方式

下面将结合本公开中附图，对本公开中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

蓝牙是目前室内定位应用较多的无线通信技术。由于蓝牙技术的推广，越来越多的智能设备内置蓝牙模块，使得室内环境中蓝牙信号越来越密集，形成一个高蓝牙密度的环境。高蓝牙密度的环境，不仅会增加采集蓝牙强度信号的波动性，同时也会加大蓝牙强度信号采集的周期，从而影响室内蓝牙定位的精确度和时效性。

基于上述研究，本公开提供一种室内定位方法及定位系统，以改善上述问题。

本公开提供的一种室内定位方法，应用于如图1所示的定位系统10，所述定位系统10包括移动终端20、服务器30和多个蓝牙信标40，所述多个蓝牙信标40部署于室内的不同位置，所述移动终端20与所述服务器30无线连接，所述服务器30预存有各所述蓝牙信标40的位置信息。

所述移动终端20可以是，但不限于，智能手机、个人电脑(personAl Computer，PC)、平板电脑、个人数字助理(personA ldigitAlAssistAnt，PDA)、移动上网设备(moBileInternetdeviCe，MID)等。

请结合参阅图2，是本公开所提供的室内运动状态的定位示意图，其中包括起始位置C，第一预设周期A，第二预设周期B，在每间隔第一预设周期A，即从起始位置C开始，经过第一预设周期A后，在该时间点，所述移动终端20根据所述航位推算算法获取该点的位置信息。当所述移动终端20继续移动时，在每间隔第二预设周期B，即从起始位置C开始，经过第二预设周期B后，在该时间点，所述移动终端20通过所述航位推算算法获取该时间点的位置信息，同时所述服务器30根据所述三角定位算法对获取的位置信息进行校正，得到校正后的位置信息，从而实现位置定位。

请结合参阅图3，是本公开提供的一种室内定位方法的流程图，下面将对图3所示的具体流程进行详细阐述。

步骤S10：所述移动终端20获取所述移动终端20的移动位移与方向信息，以及所述蓝牙信标40的强度数据，并将所述蓝牙信标40的强度数据传输至所述服务器30。

步骤S20：所述移动终端20每间隔第一预设周期A，根据所述移动位移和方向信息通过航位推算算法获得所述移动终端20的位置信息，并将所述位置信息发送至所述服务器30。

步骤S30：所述服务器30每间隔第二预设周期B，根据所述蓝牙信标40的强度数据通过三角定位算法对所述位置信息进行校准。

步骤S40：所述服务器30将校准后的所述位置信息实时显示在所述移动终端20上。

其中，为了获取所述移动终端20的移动位移及方向信息，在所述移动终端20内设置有加速度传感器21和磁力传感器22，通过所述加速度传感器21获取所述移动终端20的移动位移，通过所述磁力传感器22和加速度传感器21获取所述移动终端20的方向信息，进而，所述移动终端20每间隔第一预设周期A，根据获取的移动位移和方向信息通过航位推算算法得到所述移动终端20的位置信息，并将所述位置信息发送至所述服务器30。

进一步的，所述移动终端20的移动位移是由步频乘以步长得到，所述步长采用经验值，可选地，本公开选择所述步长值为0.7m。请结合参阅图4，具体步频是通过所述加速度传感器21获取的，进而通过所述加速度传感器21获取所述移动终端20的步频包括以下步骤：

步骤S11：所述加速度传感器21记录所述移动终端20在X轴、Y轴和Z轴方向的加速度数据。

步骤S12：求取所述移动终端20在X轴、Y轴和Z轴三个方向加速度的均方，得到平均加速度。

步骤S13：根据所述平均加速度变化判断是否为行走行为。

步骤S14：若判断为行走行为，则记一步。

其中，判断是否为行走主要是根据行走行为生理规律，在一个行走周期内，人体垂直和水平方向的加速度数值先增大后减小，如果该点加速值大于前一时刻加速度值，小于后一时刻加速度值，且前一时刻和后一时刻的加速度值差值大于设定阈值，则初步判断该点为行走行为，否则判断该点未产生行走行为，继续读取加速度值进行判断。若初步判断为行走行为，则对初步判断为行走行为点进行时间窗口过滤。其中具体过滤方法为：正常人行走一步的周期为0.15s￣0.4s，因此如果两个连续的行走行为点之间的时间差介于0.15s￣0.4s，则计一步，否则认定该行走行为点无效。

进一步的，所述第一预设周期A为所述移动终端20行走一步的时间。进而在所述移动终端20每行走一步时，则会通过所述航位推算算法获取所述移动终端20的位置信息。

当所述移动终端20行走距离不断增大时，其定位误差也会越来越大，则需要对其位置信息进行校准，进一步的，在每间隔第二预设周期B时，所述服务器30根据接收到的蓝牙信标40的强度数据通过所述三角定位算法对所述位置信息进行校准。

其中，在每间隔第二预设周期B时，即从起始位置C开始，经过第二预设周期B后，在该时间点，所述移动终端20通过所述航位推算算法获取该时间点的位置信息，并将该位置信息发送至所述服务器30，同时所述服务器30通过所述三角定位算法也会获取该时间点的位置信息并通过卡尔曼滤波器将所述三角定位算法和航位推算算法获取的两个位置信息进行数据融合，得到所述移动终端20在该时间点的最终位置信息，并将该位置信息发送至所述移动终端20，标记在所述移动终端20的地图上并实时显示。其中，在所述移动终端20开始移动时，会将其起始位置C作为参考位置，而所述移动终端20的起始位置C的位置信息通过所述三角定位算法获得。

通过所述卡尔曼滤波器将所述三角定位算法和航位推算算法获取的两个位置信息进行数据融合，得到所述移动终端20在该时间点的最终位置信息的过程中，所述数据融合其计算模型包括状态模型和测量模型，其计算方法包括预测方法和更新方法；所述状态模型是通过所述航位推算算法得到所述移动终端20状态方程；所述测量模型是通过所述三角定位算法得到所述移动终端20测量方程；所述预测方法是通过所述航位推算算法得到所述移动终端20的位置信息；所述更新方法是指通过不断更新卡尔曼增益和协方差矩阵，并得到更新后的位置信息，进而可以实现对所述移动终端20的位置信息进行校正。

进一步的，所述服务器30在根据所述蓝牙信标40的强度数据通过所述三角定位算法获取该时间点的位置信息时，为了获取蓝牙信标40发射无线信号的强度数据，所述移动终端20设置有蓝牙模块23，当所述蓝牙信标40周期性发射无线信号，所述蓝牙模块23用于采集所述蓝牙信标40发射的无线信号的强度数据，并将采集的所述蓝牙信标40的强度数据传输至所述服务器30。进而，所述服务器30则根据所述蓝牙信标40的强度数据通过所述三角定位算法获取该时间点所述移动终端20的位置信息。

其中所述服务器30根据所述蓝牙信标40的强度数据计算所述移动终端20距离采集到的所述蓝牙信标40的水平距离，当接收所述蓝牙信标40的数据大于3个，所述服务器30通过所述三角定位算法得到所述移动终端20的位置信息。

进一步的，所述第二预设周期B为通过统计所述移动终端20至少接收3个所述蓝牙信标40所用的时长。其中所述移动终端20至少接收3个所述蓝牙信标40所用时长通过以下公式计算得到：

t为所述移动终端20接收单个所述蓝牙信标40的时间间隔，n为所述移动终端20所处位置6－8米范围内所述蓝牙信标40的个数。

请返回结合参阅图1，本公开提供一种室内定位系统10，包括移动终端20、服务器30和多个蓝牙信标40，所述多个蓝牙信标40部署于室内的不同位置，所述移动终端20与所述服务器30无线连接。

所述服务器30预存有各所述蓝牙信标40的位置信息。

所述移动终端20获取所述移动终端20的移动位移与方向信息，以及所述多个蓝牙信标40的强度数据，并将所述蓝牙信标40的强度数据传输至所述服务器30。

所述移动终端20每间隔第一预设周期A，根据所述移动位移和方向信息通过航位推算算法获得所述移动终端20的位置信息，并将所述位置信息发送至所述服务器30。

所述服务器30每间隔第二预设周期B，根据所述蓝牙信标40的强度数据通过三角定位算法对所述位置信息进行校准。

所述服务器30将校准后的所述位置信息实时显示在所述移动终端20上。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的室内定位系统10的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。

综上，本公开所提供的一种室内定位方法及定位系统，移动终端通过获取自身的移动位移与方向信息，在每间隔第一预设周期，通过航位推算算法获得移动终端的位置信息，并将该位置信息发送服务器，同时移动终端获取蓝牙信标的强度数据，并将蓝牙信标的强度数据传输至服务器，服务器根据蓝牙信标的强度数据通过三角定位算法对移动终端的位置信息进行校准，保证室内蓝牙定位的精确度和时效性，以及在高蓝牙密度环境下，不受蓝牙强度信号波动性的影响。

在本公开所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本公开的实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述仅为本公开的可选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种室内定位方法，其特征在于，应用于定位系统，所述定位系统包括移动终端、服务器和多个蓝牙信标，所述多个蓝牙信标部署于室内的不同位置，所述移动终端与所述服务器无线连接，所述服务器预存有各所述蓝牙信标的位置信息，所述方法包括：

所述移动终端获取所述移动终端的移动位移与方向信息，以及所述蓝牙信标的强度数据，并将所述蓝牙信标的强度数据传输至所述服务器；

所述移动终端每间隔第一预设周期，根据所述移动位移和方向信息通过航位推算算法获得所述移动终端的位置信息，并将所述位置信息发送至所述服务器；

所述服务器每间隔第二预设周期，根据所述蓝牙信标的强度数据通过三角定位算法对所述位置信息进行校准；

所述服务器将校准后的所述位置信息实时显示在所述移动终端上。

2.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，所述移动终端内设置有加速度传感器和磁力传感器，所述移动终端获取所述移动终端的移动位移与方向信息的步骤包括：

基于所述加速度传感器获取所述移动终端的位移；

基于所述加速度传感器及磁力传感器获取所述移动终端的方向信息；

通过获取的所述移动终端的位移和方向信息推算所述移动终端位置信息。

3.根据权利要求2所述的室内定位方法，其特征在于，基于所述加速度传感器获取所述移动终端的位移的步骤，包括：

通过所述加速度传感器获取所述移动终端的步频；

通过所述步频乘以步长得到所述移动终端的位移。

4.根据权利要求3所述的室内定位方法，其特征在于，通过所述加速度传感器获取所述移动终端的步频的步骤包括：

所述加速度传感器记录所述移动终端在X轴、Y轴和Z轴方向的加速度数据；

求取所述移动终端在X轴、Y轴和Z轴三个方向加速度的均方，得到平均加速度；

根据所述平均加速度变化判断是否为行走行为；

若判断为行走行为，则记一步。

5.根据权利要求4所述的室内定位方法，其特征在于，所述第一预设周期为所述移动终端行走一步的时间。

6.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，根据所述蓝牙信标的强度数据通过三角定位算法对所述位置信息进行校准的步骤，包括：

在间隔第二预设周期时，通过三角定位算法和航位推算算法分别获取在该时间点所述移动终端的位置信息；

通过卡尔曼滤波器将所述三角定位算法和航位推算算法获取的两个位置信息进行数据融合，得到所述移动终端的位置信息。

7.根据权利要求6所述的室内定位方法，其特征在于，所述蓝牙信标周期性发射无线信号，所述移动终端设置有蓝牙模块，所述蓝牙模块用于采集所述蓝牙信标发射的无线信号的强度数据，并将采集的所述蓝牙信标的强度数据传输至所述服务器；

通过所述三角定位算法获取该时间点所述移动终端的位置信息的步骤，包括：

所述服务器根据所述蓝牙信标的强度数据计算所述移动终端距离采集到的所述蓝牙信标的水平距离；

当接收所述蓝牙信标的数据大于3个，所述服务器通过所述三角定位算法得到所述移动终端的位置信息。

8.根据权利要求7所述的室内定位方法，其特征在于，所述第二预设周期通过以下步骤计算得到：

通过统计所述移动终端至少接收3个所述蓝牙信标所用时长，将所述时长作为所述第二预设周期。

9.根据权利要求8所述的室内定位方法，其特征在于，所述移动终端至少接收3个所述蓝牙信标所用时长通过以下公式计算得到：

t为所述移动终端接收单个所述蓝牙信标的时间间隔，n为所述移动终端所处位置6－8米范围内所述蓝牙信标的个数。

10.一种室内定位系统，其特征在于，包括移动终端、服务器和多个蓝牙信标，所述多个蓝牙信标部署于室内的不同位置，所述移动终端与所述服务器无线连接；

所述服务器预存有各所述蓝牙信标的位置信息；

所述移动终端用于获取所述移动终端的移动位移与方向信息，以及所述多个蓝牙信标的强度数据，并将所述蓝牙信标的强度数据传输至所述服务器；

所述移动终端用于每间隔第一预设周期，根据所述移动位移和方向信息通过航位推算算法获得所述移动终端的位置信息，并将所述位置信息发送至所述服务器；

所述服务器用于每间隔第二预设周期，根据所述蓝牙信标的强度数据通过三角定位算法对所述位置信息进行校准；

所述服务器用于将校准后的所述位置信息实时显示在所述移动终端上。