CN109547940A - 一种基于室内地图信息的蓝牙定位方法及系统 - Google Patents

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陆文斌
吕振彬
林博鑫
余辉
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Abstract

本发明公开了一种基于室内地图信息的蓝牙定位方法，包括以下步骤：S1，将室内区域的平面地图导入蓝牙位置服务器，并标注出房间墙和门信息；S2，蓝牙定位基站接收蓝牙标签的数据后发送至蓝牙位置服务器，蓝牙位置服务器通过RSSI定位原理计算出每个标签的空间位置坐标；S3，根据蓝牙标签的空间位置坐标以及存储的室内地图信息，判断蓝牙标签是否通过门穿过子区域，并对蓝牙标签的坐标进行修正；S4，室内定位应用层服务器根据业务使用需求向蓝牙位置服务器请求蓝牙标签的空间位置坐标以及蓝牙标签所在子区域的位置信息。本发明还公开了一种与该蓝牙定位方法向对应的蓝牙定位系统。本发明有效解决了室内蓝牙定位中存在的“穿墙”现象。

Description

一种基于室内地图信息的蓝牙定位方法及系统
技术领域
本发明属于智能城市、室内定位技术领域，尤其涉及一种基于室内地图信息的蓝牙定位方法及系统。
背景技术
随着无线通信技术的发展，新兴的无线网络技术，例如WiFi、ZigBee、蓝牙和超宽带等，在办公室、家庭、工厂等得到了广泛应用。蓝牙定位技术凭借其普遍性、简洁性、低功耗和低成本，在众多领域取得了广泛的应用。蓝牙定位基于RSSI(Received SignalStrength Indication，信号场强指示)定位原理，采用先进的角度探测技术，具有精度高，抗干扰能力强的优点。
蓝牙定位精度在0.3m至0.5m之间，在实际应用的室内定位中，当蓝牙标签贴近房屋边缘时，会出现“穿墙”现象，即标签在一个房间内，由于定位误差，标签会显示在另一个房间内，这影响定位数据在应用层的使用，导致误显示、误报警的情况，因此，需要根据室内的地图数据信息，对蓝牙定位数据作修正，解决由于定位误差引起的类似“穿墙”等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于室内地图信息的蓝牙定位方法及系统，以解决蓝牙标签定位数据在实际过程中出现“穿墙”的问题，使蓝牙定位技术在室内实际应用中能够更可靠。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于室内地图信息的蓝牙定位方法，包括以下步骤：
S1，将室内区域的平面地图导入蓝牙位置服务器，标注出其中的房间墙和门信息，并提交到后台数据库；
S2，蓝牙定位基站接收到蓝牙标签的数据后发送至蓝牙位置服务器，蓝牙位置服务器通过RSSI定位原理计算出每个标签的空间位置坐标；
S3，蓝牙位置服务器根据蓝牙标签的空间位置坐标以及存储的室内地图信息，判断蓝牙标签是否穿过子区域，穿过子区域时是否通过门正常移动，若穿过子区域却没有通过门正常移动，则对此蓝牙标签的坐标进行修正；
S4，室内定位应用层服务器向蓝牙位置服务器请求蓝牙标签的空间位置坐标以及蓝牙标签所在子区域的位置信息，作应用层业务使用。
较佳的，步骤S1中，采用列表形式存储不同的子区域信息；对于每个子区域的墙的形状，采用多边形的结构拟合，列表中存储多边形顶点的坐标；对于每个子区域的门的形状，采用线段的形式表示，同时认为线段在多边形结构的一条边上。
较佳的，步骤S1中，当系统初始化时，将区域中不同子区域的信息加载至缓存，步骤S3中，蓝牙位置服务器对定位数据修正时可以从缓存中访问。
较佳的，步骤S3中，对于蓝牙标签定位数据的修正，当标签所在的子区域和上一帧相比发生改变，并且是通过墙穿过子区域的，则认为是由于蓝牙标签定位误差引起的，需作相应校正，采用上一帧数据代替本帧数据。
一种基于室内地图信息的蓝牙定位系统，包括蓝牙标签、蓝牙定位基站、蓝牙位置服务器和室内定位应用层服务器，所述蓝牙标签和所述蓝牙定位基站通过蓝牙信号连接，所述蓝牙定位基站和所述蓝牙位置服务器通过有线网络连接，所述蓝牙位置服务器与所述室内定位应用层服务器网络连接，所述蓝牙位置服务器配置有标注房间墙和门信息的室内区域平面地图，对所述蓝牙标签的空间位置坐标进行检测，当所述蓝牙标签的所在子区域和上一帧相比发生变化，并且是通过墙穿过子区域，则采用上一帧数据代替本帧数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在室内定位系统中对蓝牙标签的RSSI解算数据通过室内地图信息作了修正；通过先期导入室内地图数据，对其中的每个子区域的门和墙的信息作了标注及数据存储；使用存储的室内地图信息，对每一帧得到蓝牙室内定位数据作修正，解决了由于蓝牙定位引起的“穿墙”问题，提高了实际应用中使用蓝牙定位数据的可靠性。
本发明对于区域中不同子区域的信息，采用列表形式存储不同的子区域；对于每个子区域的墙的形状，采用多边形的结构拟合，列表中存储多边形顶点的坐标；对于每个子区域的门的形状，采用线段的形式表示，同时判断线段在多边形结构的一条边上，这样可以精细划分区域中不同子区域的形状，从而确定蓝牙位置在室内场景中的位置。
本发明使用服务器缓存存储数据，在蓝牙位置服务器初始化时即将区域中不同子区域的信息加载至缓存，对蓝牙定位数据修正时，从系统缓存中即可获取室内地图区域信息，有效地提高访问速度和计算时间。
本发明在给应用层提供蓝牙标签定位数据时，不但包含了定位标签的坐标信息，同时包含了定位标签所属子区域的信息，应用层利用定位标签信息时可结合业务应用更方便实现功能逻辑，提高了定位系统的可用性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明的室内地图标注墙和门的效果图；
图2为本发明的一种基于室内地图信息的蓝牙定位方法的流程图；
图3为本发明的一种基于室内地图信息的蓝牙定位系统的结构框图；
图4为本发明的蓝牙定位系统基于室内地图对蓝牙标签数据修正的算法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。
结合图1和图2所示，一种基于室内地图信息的蓝牙定位方法，包括以下步骤：
S1，将室内区域的平面地图导入蓝牙位置服务器，通过页面标注出其中的房间墙和门信息，标注信息提交到后台数据库，采用顶点数组的形式存储在不同的子区域的结构。其中，a、b、c、d、e、f、g分别为各个子区域，围绕各个子区域的四周为墙，“墙上”所设的“线段”为“门”。
具体地采用多边形顶点的形式来描述区域中房间墙的信息，为方便后续计算，对于包含曲线面的墙不直接描述，采用多边形近似逼近。采用数组的形式存储一个大区域中不同的子区域，对于每一个子区域，其墙的描述形式如下：
(P1,P2,......,Pn)，
其中每一个(Px,Px+1)表示一堵墙，对于每个子区域的门采用线段的形式描述，由于每一个子区域会包含多个门，其存储结构同样为数组，具体描述为：
[(P1,P2),(P1,P2),......,(P1,P2)]，
对于表示门的每一个(P1,P2)组成的线段存在如下约束条件，它应该在由(Px,Px+1)表示的线段上，表明门开在相应的墙上。
S2，蓝牙定位基站接收到蓝牙标签的数据后发送至蓝牙位置服务器，蓝牙位置服务器通过RSSI定位原理计算出每个标签的空间位置坐标。通过RSSI定位原理计算每个标签的空间位置信息，可设置2D或3D模式。如果区域内为单基站，则返回X、Y二维坐标信息；如果区域内有多个蓝牙定位基站，则返回蓝牙标签的X、Y、Z的三维坐标信息。
S3，蓝牙位置服务器根据蓝牙标签的空间位置坐标以及存储的室内地图信息，判断蓝牙标签是否穿过子区域，穿过子区域时是否通过门正常移动，若穿过子区域却没有通过门正常移动，则对此蓝牙标签的坐标进行修正。
具体地，记录出蓝牙定位标签上一帧的坐标P和所属子区域S，得到当前帧蓝牙标签坐标P’和所属子区域S’，判断S和S’是否相同，相同的话则不进行修正，如不同的话则判断S到S’的改变是否穿过门。具体逻辑如下，由坐标P和坐标P’组成的线段和子区域组成选线[(P1,P2),(P1,P2),......,(P1,P2)]是否有一条相交，如有的话，则是通过门切换到其它子区域，表明正常通过；反之，则认为是由于蓝牙标签定位误差引起的“穿墙”，需作相应校正，采用上一帧数据代替本帧数据。
具体地，根据蓝牙坐标点P判断其所属哪一个子区域，具体逻辑如下，对于每一个子区域墙的表示(P1,P2,......,Pn)，通过遍历方法，判断坐标点是否在其围成的多边形中，如在，则表明P属于这个子区域。
S4，室内定位应用层服务器向蓝牙位置服务器请求蓝牙标签的空间位置坐标以及蓝牙标签所在子区域的位置信息，作应用层业务使用。
具体地，应用层服务器获取到定位服务的蓝牙标签数据，蓝牙标签数据同时包括其在区域中的坐标位置，也包括其具体在地图中某个子区域的信息，子区域信息在应用层通常关联各个房间信息。蓝牙标签若与某个具体的人或物绑定，则可实现相应的业务逻辑，如电子围栏、越界报警、定位监控和人员查找等。
如图3所示，一种基于室内地图信息的蓝牙定位系统，包括蓝牙标签10、蓝牙定位基站11、蓝牙位置服务器21和室内定位应用层服务器22，蓝牙标签10和蓝牙定位基站11通过蓝牙信号连接，蓝牙定位基站11和蓝牙位置服务器21通过有线网络连接，采用TCP/IP协议通信；蓝牙位置服务器21与室内定位应用层服务器22网络连接，采用Http协议通信；蓝牙位置服务器21配置有标注房间墙和门信息的室内区域平面地图，对蓝牙标签10的空间位置坐标进行检测，当蓝牙标签10的所在子区域和上一帧相比发生变化，并且是通过墙穿过子区域，则采用上一帧数据代替本帧数据。
如图4所示，本发明的蓝牙定位系统基于室内地图对蓝牙标签数据修正的算法流程包括以下步骤：
S31，蓝牙位置服务器载入室内地图标注信息，然后进入步骤S32；
S32，蓝牙位置服务器从蓝牙定位基站中获取一帧蓝牙标签定位数据，然后进入步骤S33；
S33，蓝牙位置服务器计算蓝牙标签数据所在子区域，然后进入步骤S34；
S34，蓝牙位置服务器判断获取的一帧蓝牙标签定位数据是否为第一帧数据，若是，则进入步骤S38，若否，则进入步骤S35；
S35，当前帧定位数据和上帧定位数据相比，是否切换子区域，若是，则进入步骤S36，若否，则进入步骤S38；
S36，是否由门穿过子区域，若是，则进入步骤S37，若否，则进入步骤S38；
S37，蓝牙标签定位数据修正，用上一帧数据代替本帧数据，然后进入步骤S38；
S38，蓝牙标签定位数据存储。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于室内地图信息的蓝牙定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将室内区域的平面地图导入蓝牙位置服务器，标注出其中的房间墙和门信息，并提交到后台数据库；
S2，蓝牙定位基站接收到蓝牙标签的数据后发送至蓝牙位置服务器，蓝牙位置服务器通过RSSI定位原理计算出每个标签的空间位置坐标；
S3，蓝牙位置服务器根据蓝牙标签的空间位置坐标以及存储的室内地图信息，判断蓝牙标签是否穿过子区域，穿过子区域时是否通过门正常移动，若穿过子区域却没有通过门正常移动，则对此蓝牙标签的坐标进行修正；
S4，室内定位应用层服务器向蓝牙位置服务器请求蓝牙标签的空间位置坐标以及蓝牙标签所在子区域的位置信息，作应用层业务使用。
2.根据权利要求1所述的一种基于室内地图信息的蓝牙定位方法，其特征在于，步骤S1中，采用列表形式存储不同的子区域信息；对于每个子区域的墙的形状，采用多边形的结构拟合，列表中存储多边形顶点的坐标；对于每个子区域的门的形状，采用线段的形式表示，同时认为线段在多边形结构的一条边上。
3.根据权利要求1所述的一种基于室内地图信息的蓝牙定位方法，其特征在于，步骤S1中，当系统初始化时，将区域中不同子区域的信息加载至缓存，步骤S3中，蓝牙位置服务器对定位数据修正时可以从缓存中访问。
4.根据权利要求1所述的一种基于室内地图信息的蓝牙定位方法，其特征在于，步骤S3中，对于蓝牙标签定位数据的修正，当标签所在的子区域和上一帧相比发生改变，并且是通过墙穿过子区域的，则认为是由于蓝牙标签定位误差引起的，需作相应校正，采用上一帧数据代替本帧数据。
5.一种基于室内地图信息的蓝牙定位系统，其特征在于，包括蓝牙标签、蓝牙定位基站、蓝牙位置服务器和室内定位应用层服务器，所述蓝牙标签和所述蓝牙定位基站通过蓝牙信号连接，所述蓝牙定位基站和所述蓝牙位置服务器通过有线网络连接，所述蓝牙位置服务器与所述室内定位应用层服务器网络连接，所述蓝牙位置服务器配置有标注房间墙和门信息的室内区域平面地图，对所述蓝牙标签的空间位置坐标进行检测，当所述蓝牙标签的所在子区域和上一帧相比发生变化，并且是通过墙穿过子区域，则采用上一帧数据代替本帧数据。
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