CN111031485A - 一种结合cnn的蓝牙位置服务系统及其定位方法 - Google Patents

一种结合cnn的蓝牙位置服务系统及其定位方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111031485A
CN111031485A CN201911422343.6A CN201911422343A CN111031485A CN 111031485 A CN111031485 A CN 111031485A CN 201911422343 A CN201911422343 A CN 201911422343A CN 111031485 A CN111031485 A CN 111031485A
Authority
CN
China
Prior art keywords
internet
beacon
signal
cnn
server platform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911422343.6A
Other languages
English (en)
Inventor
顾海军
苗欣
刘浩予
张科
刘书赫
姜宗林
杨坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201911422343.6A priority Critical patent/CN111031485A/zh
Publication of CN111031485A publication Critical patent/CN111031485A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/80—Services using short range communication, e.g. near-field communication [NFC], radio-frequency identification [RFID] or low energy communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/021—Services related to particular areas, e.g. point of interest [POI] services, venue services or geofences
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/33—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for indoor environments, e.g. buildings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明的一种结合CNN的蓝牙位置服务系统及其定位方法属于物联网技术领域，所述的结合CNN的蓝牙位置服务系统，结构包括：信标节点、锚节点和物联服务器平台。所述的定位方法，包括：信标节点发送位置请求信息以及对锚节点广播定位信号，锚节点接收信标信号并解析出其中的地址信息以及RSSI，物联服务器平台通过CNN解算出对应的信标节点的位置坐标等步骤。本发明采用低功耗蓝牙作为定位技术，其功耗低、覆盖范围广、传播速度快。而且本发明结合CNN来将RSSI解算成位置坐标，大大提升了位置服务的精确度以及运算速度。

Description

一种结合CNN的蓝牙位置服务系统及其定位方法
技术领域
本发明属于物联网技术领域，一种结合CNN的蓝牙位置服务系统及其定位方法。
背景技术
随着基于位置的服务(Location Based Service,LBS)的迅速发展，定位服务逐渐成为人们日常生活中不可或缺的一部分。全球定位系统和无线蜂窝网络定位系统以其定位精度高、覆盖范围广的特点满足了人们的室外定位需求。然而由于建筑物的遮挡，这两种定位技术在室内环境下信号衰减严重，无法满足人们正常的室内定位服务需求。
因此，人们已经探索了利用WiFi、RFID、ZigBee等无线基站进行室内定位，但都在某些方面存在着不足之处，能够投入实用的系统不多。
发明内容
本发明的目的是，克服背景技术存在的不足，提供一种结合CNN的蓝牙位置服务系统及其定位方法，来满足人们在室内较高精度定位的需求。CNN，即卷积神经网络(Convolutional Neural Networks)。
本发明的技术问题通过以下技术方案解决：
一种结合CNN的蓝牙位置服务系统，结构包括：信标节点、锚节点和物联服务器平台；
所述的信标节点是安装在移动终端上的手机APP(应用程序)或者可以发送蓝牙信号或iBeacon信号的客户端，手机APP包括两个界面：位置信息请求界面和位置导航界面；所述的位置信息请求界面用于向物联服务器平台发送位置请求信息以及对锚节点广播定位信号，定位信号可以为包含地址信息和RSSI(接收的信号强度)的蓝牙信号或iBeacon信号；所述的iBeacon信号是基于低功耗蓝牙信号的定时广播数据帧的信号；位置导航界面用于接收物联服务器平台发来的坐标信息以及导航信息；而可以发送蓝牙信号或iBeacon信号的客户端需要手机APP的配合来接收显示物联服务器平台发来的坐标信息以及导航信息；
所述的锚节点是固定在室内固定位置的蓝牙信号接收端或iBeacon信号接收端，用于接收信标节点发送的定位信号，并解析出其中的地址信息以及RSSI，并将地址信息与RSSI上传到物联服务器平台；作为优选，所述的锚节点采用隐藏式分布，只监测信标节点发来的数据，不对外广播数据帧，不会对无线信道产生干扰；锚节点均采用相同的MAC地址，信标节点只向此MAC地址广播定位信号，每个锚节点有独立的ID用于物联服务器平台区分不同锚节点；
所述的物联服务器平台是包含CNN功能和数据库的网络服务器；所述的数据库中存储信标节点的地址信息、锚节点接收到的RSSI、锚节点的ID以及信标节点对应的坐标信息；所述的CNN是卷积神经网络，用于通过锚节点接收到的RSSI解算出对应信标节点的位置坐标。
一种结合CNN的蓝牙位置服务系统及其定位方法，有以下步骤：信标节点向物联服务器平台发送位置请求信息以及对锚节点广播定位信号，固定在室内的锚节点接收到信标信号并解析出其中的地址信息以及RSSI，进而将定位信号中解析出的地址信息、RSSI与自己的ID上传到物联服务器平台；物联服务器平台通过CNN解算出对应的信标节点的位置坐标，并将其实时发送到手机APP上，手机APP的位置导航界面显示该场景的地图，并根据物联服务器平台发送的位置坐标给予导航。
有益效果：
本发明通过信标节点向物联服务器平台发送位置请求信息以及对锚节点广播定位信号，锚节点将地址信息、RSSI与自己的ID发送给物联服务器平台，物联服务器平台再通过CNN解算出信标节点对应的坐标并发送到手机APP上。本发明的技术方案，不同于以往的位置服务系统，本发明采用低功耗蓝牙作为定位技术，其功耗低、覆盖范围广、传播速度快。而且本发明结合CNN来将RSSI解算成位置坐标，大大提升了位置服务的精确度以及运算速度。本发明锚节点采用隐藏式分布，只监测信标节点发来的数据，不对外广播数据帧，不会对无线信道产生干扰。本发明的锚节点均采用相同的MAC地址，信标节点只向此MAC地址广播定位信号，每个锚节点均有独立的ID用于物联服务器平台区分不同锚节点。
附图说明：
图1为本发明提供的结合CNN的蓝牙位置服务系统的整体结构框图。
图2为本发明的iBeacon信号帧格式图。
图3为本发明的手机APP界面结构图。
图4为本发明的锚节点解析接收到定位信号的流程图。
图5为本发明的CNN系统流程图。
图6为本发明应用此系统和位置服务方法的流程图。
具体实施方式
实施例1本发明的整体结构
本发明的结合CNN的蓝牙位置服务系统的整体结构框图如图1所示，整个系统包括三部分：物联服务器平台、信标节点、锚节点。物联服务器平台是包含CNN功能和数据库的网络服务器，用于解算信标节点的位置坐标，并将坐标发送到手机APP。信标节点是面向用户操作的手机APP或者可以发送蓝牙信号或iBeacon信号的客户端，锚节点是固定在室内固定位置的蓝牙信号接收端或iBeacon信号接收端，实时监测信标节点发出的定位信号并解析，将解析好的信息上传到物联服务器平台；
实施例2本发明的定位信号的帧格式
本发明应用的定位信号的帧格式如图2所示，信标节点事先设定好对应的UUID，Major，Minor信息(即地址信息)，以便云端服务器对其进行筛选与分类。UUID用于区别信标节点和其它的信标节点的标识符Major号码能用信标节点在一级目标里把相关的区域分组Minor为定位区域中低层识别码，在二级区域中为唯一识别码。RSSI为锚节点接收到的定位信号的强度，RSSI会被锚节点上传到物联服务器平台作为解算位置坐标的数据。
实施例3本发明的手机APP界面
本发明的手机APP界面结构图如图3所示，手机APP界面包括两个界面：位置信息请求界面，位置导航界面；所述的位置信息请求界面用于向物联服务器平台发送位置请求信息以及对锚节点广播定位信号。位置导航界面用于接收服务发来的坐标信息以及导航信息。
实施例4本发明的锚节点解析接收定位信号的过程
本发明的锚节点解析接收到定位信号的流程图如图4所示，锚节点是固定在室内固定位置的蓝牙信号接收端或iBeacon信号接收端，其实时监测信标节点发出的定位信号，当信标节点发出定位信号时，固定在室内的部分锚节点检测到此信号，进而解析出定位信号中的地址信息和RSSI，进而将地址信息、RSSI与自身的ID上传到物联服务器平台，最后继续监测信标节点发送的定位信号。
实施例5本发明的CNN系统工作流程
本发明的CNN系统流程图如图5所示，首先需要训练集训练CNN模型，就要进行训练集的获取，在10m乘10m的室内布置20个锚节点，并设置好对应的坐标系。将100㎡的室内均分成100个1㎡的区域，将信标节点放在每一个区域，并用锚节点解析其RSSI，每一个区域获取100次RSSI。训练数据集预处理即筛去室内因物体遮挡所引起的信号强度较小的RSSI，保留所受干扰较小的RSSI，将RSSI转变为RSSI对应的距离，并生成距离矩阵，将其作为训练集训练CNN模型。以同样的方法以及训练集数据：验证集数据：测试集数据比例为10:3:1，获取验证集与测试集。验证集用以确定模型超参数，选出最优模型。测试集用于对训练好的最优函数进行性能评估。进而物联服务器平台可以根据训练好的CNN模型解算信标节点的实时位置坐标，也可对下一个实时坐标位置进行预测。
本发明的完整操作过程的流程图如图6所示。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。在以上实施例中，所涉及的服务器的架构以及具体程序脚本的编写属于本领域常规技术，在本发明给出的设计思想的基础上，本领域普通技术人员可根据自己编程习惯选择相应的编程语言实现。

Claims (3)

1.一种结合CNN的蓝牙位置服务系统，结构包括：信标节点、锚节点和物联服务器平台；
所述的信标节点是安装在移动终端上的手机APP或者可以发送蓝牙信号或iBeacon信号的客户端，手机APP包括两个界面：位置信息请求界面和位置导航界面；所述的位置信息请求界面用于向物联服务器平台发送位置请求信息以及对锚节点广播定位信号，定位信号包含地址信息和接收信号强度的蓝牙信号或iBeacon信号；所述的iBeacon信号是基于低功耗蓝牙信号的定时广播数据帧的信号；位置导航界面用于接收物联服务器平台发来的坐标信息以及导航信息；而可以发送蓝牙信号或iBeacon信号的客户端需要和手机APP配合来接收显示物联服务器平台发送的坐标信息以及导航信息；
所述的锚节点是固定在室内固定位置的蓝牙信号接收端或iBeacon信号接收端，用于接收信标节点发送的定位信号，并解析出其中的地址信息以及RSSI，并将地址信息与RSSI上传到物联服务器平台；
所述的物联服务器平台是包含CNN功能和数据库的网络服务器；所述的数据库中存储信标节点的地址信息、锚节点接收到的信号强度、锚节点的ID以及信标节点对应的坐标信息；所述的CNN是卷积神经网络，用于通过锚节点接收到的RSSI解算出对应信标节点的位置坐标。
2.根据权利要求1所述的一种结合CNN的蓝牙位置服务系统，其特征在于，所述的锚节点采用隐藏式分布，只监测信标节点发来的数据，不对外广播数据帧；锚节点均采用相同的物理地址，信标节点只向此物理地址广播定位信号，每个锚节点有独立的ID用于物联服务器平台区分不同锚节点。
3.一种权利要求1所述的结合CNN的蓝牙位置服务系统的定位方法，有以下步骤：信标节点向物联服务器平台发送位置请求信息以及对锚节点广播定位信号，固定在室内的锚节点接收到信标信号并解析出其中的地址信息以及接收信号的强度，进而将定位信号中解析出的地址信息、信号强度与自己的ID上传到物联服务器平台；物联服务器平台通过CNN解算出对应的信标节点的位置坐标，并将其实时发送到手机APP上，手机APP的位置导航界面显示该场景的地图，并根据物联服务器平台发送的位置坐标给予导航。
CN201911422343.6A 2019-12-31 2019-12-31 一种结合cnn的蓝牙位置服务系统及其定位方法 Pending CN111031485A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911422343.6A CN111031485A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种结合cnn的蓝牙位置服务系统及其定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911422343.6A CN111031485A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种结合cnn的蓝牙位置服务系统及其定位方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111031485A true CN111031485A (zh) 2020-04-17

Family

ID=70198079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911422343.6A Pending CN111031485A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种结合cnn的蓝牙位置服务系统及其定位方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111031485A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113660600A (zh) * 2021-06-24 2021-11-16 南京邮电大学 一种室内定位系统及数据处理方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102027795A (zh) * 2008-05-16 2011-04-20 诺基亚西门子通信公司 网状网络中的信道分配过程
CN102082695A (zh) * 2011-03-07 2011-06-01 中控科技集团有限公司 热备冗余网络系统及其冗余实现方法
CN102573049A (zh) * 2010-12-14 2012-07-11 北京智慧图科技发展有限责任公司 一种室内定位方法及系统
CN102883434A (zh) * 2012-10-31 2013-01-16 河南省电力公司电力科学研究院 一种变电站中对定位移动终端定位和导航的系统
CN103415069A (zh) * 2012-11-01 2013-11-27 上海物联网有限公司 一种基于传感网和蜂窝网融合的移动节点定位算法
CN103918311A (zh) * 2011-10-28 2014-07-09 高通股份有限公司 用于快速初始网络链路设立的系统和方法
CN104507162A (zh) * 2014-12-26 2015-04-08 重庆金瓯科技发展有限责任公司 基于绑定关系的蓝牙信标数据业务系统
CN105516904A (zh) * 2015-12-24 2016-04-20 三维通信股份有限公司 一种基于小基站和蓝牙的室内融合定位方法及系统
CN206003319U (zh) * 2016-08-16 2017-03-08 锐俤(南京)信息科技有限公司 一种车辆定位系统
CN107950072A (zh) * 2015-09-08 2018-04-20 高通股份有限公司 不同无线局域网之间的会话管理
CN108120436A (zh) * 2017-12-18 2018-06-05 北京工业大学 一种iBeacon辅助地磁室内实景导航方法
CN108282743A (zh) * 2018-03-05 2018-07-13 桂林理工大学 室内定位方法、装置及系统
US20180321353A1 (en) * 2017-05-03 2018-11-08 Fuji Xerox Co., Ltd. System and method for automating beacon location map generation using sensor fusion and simultaneous localization and mapping
CN109883418A (zh) * 2019-01-17 2019-06-14 中国科学院遥感与数字地球研究所 一种室内定位方法及装置

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102027795A (zh) * 2008-05-16 2011-04-20 诺基亚西门子通信公司 网状网络中的信道分配过程
CN102573049A (zh) * 2010-12-14 2012-07-11 北京智慧图科技发展有限责任公司 一种室内定位方法及系统
CN102082695A (zh) * 2011-03-07 2011-06-01 中控科技集团有限公司 热备冗余网络系统及其冗余实现方法
CN103918311A (zh) * 2011-10-28 2014-07-09 高通股份有限公司 用于快速初始网络链路设立的系统和方法
CN102883434A (zh) * 2012-10-31 2013-01-16 河南省电力公司电力科学研究院 一种变电站中对定位移动终端定位和导航的系统
CN103415069A (zh) * 2012-11-01 2013-11-27 上海物联网有限公司 一种基于传感网和蜂窝网融合的移动节点定位算法
CN104507162A (zh) * 2014-12-26 2015-04-08 重庆金瓯科技发展有限责任公司 基于绑定关系的蓝牙信标数据业务系统
CN107950072A (zh) * 2015-09-08 2018-04-20 高通股份有限公司 不同无线局域网之间的会话管理
CN105516904A (zh) * 2015-12-24 2016-04-20 三维通信股份有限公司 一种基于小基站和蓝牙的室内融合定位方法及系统
CN206003319U (zh) * 2016-08-16 2017-03-08 锐俤(南京)信息科技有限公司 一种车辆定位系统
US20180321353A1 (en) * 2017-05-03 2018-11-08 Fuji Xerox Co., Ltd. System and method for automating beacon location map generation using sensor fusion and simultaneous localization and mapping
CN108120436A (zh) * 2017-12-18 2018-06-05 北京工业大学 一种iBeacon辅助地磁室内实景导航方法
CN108282743A (zh) * 2018-03-05 2018-07-13 桂林理工大学 室内定位方法、装置及系统
CN109883418A (zh) * 2019-01-17 2019-06-14 中国科学院遥感与数字地球研究所 一种室内定位方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113660600A (zh) * 2021-06-24 2021-11-16 南京邮电大学 一种室内定位系统及数据处理方法
CN113660600B (zh) * 2021-06-24 2022-11-01 南京邮电大学 一种室内定位系统及数据处理方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106572495B (zh) 基于信令和mr数据的网络质量监测方法和覆盖评估方法
CN107466043B (zh) 一种确定基站天线的方位角的方法和设备
US9426044B2 (en) Radio access network geographic information system with multiple format
CN105531598A (zh) 用于压缩和对准接入点的射频(rf)热图的技术
CN105467358A (zh) 一种室内定位方法及装置
CN103906107A (zh) 基于wifi终端的数据采集式wlan测试系统及方法
CN109283564B (zh) 一种移动终端的定位方法及系统
CN112312301B (zh) 用户终端定位方法、装置、设备及计算机存储介质
CN101835192B (zh) 测量网络信号覆盖的方法、网络控制器及通信系统
CN106358155B (zh) 一种射频指纹数据库的建立方法及装置
CN109548074A (zh) 基于mr的上行干扰源波形定位方法、装置、设备及介质
CN109151839A (zh) 一种lpwa网络的网络规划方法
CN106304320A (zh) 一种终端定位方法、终端、云计算解析服务平台和系统
CN102938932A (zh) 一种提高基于到达时间的无线定位系统的容量的方法
CN111031485A (zh) 一种结合cnn的蓝牙位置服务系统及其定位方法
CN105657825A (zh) 一种定位方法、移动终端、云服务器及定位系统
CN207911031U (zh) 室内定位导航系统
CN203813965U (zh) 一种用于定位的无线环境数据嗅探器
CN107580297B (zh) 一种基于各地气象基站和移动终端的气象数据传输方法和精准推送系统
Krejcar Full Scale Software Support on Mobile Lightweight Devices by Utilization of all Types of Wireless Technologies
CN114758364B (zh) 基于深度学习的工业物联网场景融合定位方法及系统
CN116133037A (zh) 一种无线网络评估方法及装置
Wu et al. ZigBee wireless location system research
US11663281B2 (en) Context information from crowd-sourced data
KR101048557B1 (ko) 지그비 기반 무선 센서 네트워크를 이용한 위치 인식 시스템과 위치 인식 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200417