CN112255588A - 一种室内定位方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种室内定位系统，包括：蓝牙定位基站、智能设备、以及后台。所述蓝牙定位基站设置在室内的预设位置，用于发出蓝牙信号；所述智能设备由用户端携带，用于接收各个蓝牙定位基站的蓝牙信号，形成不同的蓝牙接收信号强度并反馈至后台；所述后台，用于根据所述蓝牙接收信号强度确定用户在室内的初始位置；并在所述用户移动过程中，利用步行者航位推测所述用户行走数据；并进一步将蓝牙接收信号强度和步行者航位推测的结果进行融合，获取所述用户最终的定位。本发明还提供了一种室内定位方法，与现有技术相比，本发明能够实现提高室内定位准确性的目的。

Description

一种室内定位方法及系统
技术领域
本发明涉及信息系统技术领域，尤其涉及一种基于蓝牙信号接收强度和步行者航位推测的数据融合的室内定位方法及系统。
背景技术
随着无线网络和移动通信技术的飞速发展，现代人们生活对定位的需求越发明显。当前社会的定位越发趋向于对室内定位的需求，相对于室外定位发展成熟，室内定位无疑还在起步阶段。在化工厂、学校、室内娱乐场所等地方的人员管理，消防巡查管理等方面的应用尤为重要。
通过室内定位，一方面可以获知或赋予特定主体位置信息；另一方面可以监控或实时跟踪特定主体的位置信息。当灾难来临时，室内定位同样会发挥举足轻重的作用，如在火灾发生的情况下，室内定位可以为消防人员提供火势下复杂的室内空间格局，避免不必要的人员伤亡。室内定位的应用涉及众多领域，这都催生这室内定位发展的快速前进。当前常用的室内定位技术主要有超声波技术、红外线技术、超快带(UWB)、射频识别(RFID)、ZigBee、蓝牙定位、地磁定位等。而上述定位技术均为单一的定位技术很难同时满足室内定位对实时性、准确性、适应性和可靠性要求的问题。综上所述，本发明设计了一种蓝牙信号接收强度和步行者航位推测的数据融合的室内定位方法及系统。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种室内定位方法，能够实现提高室内定位准确性的目的。
为了达到上述目的，本发明提出一种室内定位方法，包括以下步骤：
S110：在室内预设的位置设定蓝牙定位基站；
S120：获取进入室内的用户的智能设备的蓝牙接收信号强度；
S130：根据所述蓝牙接收信号强度确定所述用户在室内的初始位置；
S140：在所述用户移动过程中，利用步行者航位推测所述用户行走数据；
S150：将蓝牙接收信号强度和步行者航位推测的结果进行融合，获取所述用户最终的定位。
优选的，所述步骤S130的过程包括：
通过多个所述蓝牙定位基站将定位区域划分为多个不同投票区域；
按照概率对所述用户的位置进行投票；
定义最大票数的区域所在位置为用户在室内的所述初始位置。
优选的，所述步骤S140的过程包括：
通过所述智能设备内置的加速度传感器，计算出用户的行走步数；
根据用户的个人信息、预设的计算公式，估算用户的行走步幅；
通过所述智能设备内置的方向传感器，计算出用户的行走方向；
根据所述行走步数、所述行走步幅、以及所述行走方向，得出所述用户行走数据。
优选的，所述用户的个人信息为：用户的性别、身高、体重。
优选的，所述行走数据为：行走路线及对应的行走时间。
优选的，所述设备设备为：智能手机、具备计步功能的智能穿戴设备。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种室内定位系统，包括：蓝牙定位基站、智能设备、以及后台；所述蓝牙定位基站设置在室内的预设位置，用于发出蓝牙信号；所述智能设备由用户端携带，用于接收各个蓝牙定位基站的蓝牙信号，形成不同的蓝牙接收信号强度并反馈至后台；所述后台，用于根据所述蓝牙接收信号强度确定用户在室内的初始位置；并在所述用户移动过程中，利用步行者航位推测所述用户行走数据；并进一步将蓝牙接收信号强度和步行者航位推测的结果进行融合，获取所述用户最终的定位。
优选的，所述后台包括：划分单元、投票处理单元、以及定义单元；
所述划分单元，用于通过多个所述蓝牙定位基站将定位区域划分为多个不同投票区域；
所述投票处理单元，用于按照概率对所述用户的位置进行投票；
所述定义单元，用于定义最大票数的区域所在位置为用户在室内的所述初始位置。
优选的，所述智能设备包括：加速度传感器、主控处理单元、方向传感器；
所述加速度传感器，用于通过所述智能设备内置的加速度传感器，计算出用户的行走步数；
所述主控处理单元，用于根据用户的个人信息、预设的计算公式，估算用户的行走步幅；
所述方向传感器，用于通过所述智能设备内置的方向传感器，计算出用户的行走方向；
所述主控处理单元，还用于根据所述行走步数、所述行走步幅、以及所述行走方向，得出所述用户行走数据。
优选的，所述用户的个人信息为：用户的性别、身高、体重。
优选的，所述行走数据为：行走路线及对应的行走时间。
优选的，所述设备设备为：智能手机、具备计步功能的智能穿戴设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：能够实现提高室内定位准确性的目的。
附图说明
图1为本发明的室内定位方法的流程示意图；
图2为本发明的室内定位方法步骤S130的细分步骤流程示意图；
图3为本发明的室内定位方法步骤S140的细分步骤流程示意图；
图4为本发明的室内定位系统的模块框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种室内定位方法。所述室内定位方法主要应用于学校、化工厂、娱乐场所等室内场所。参见图1，图1为本发明的室内定位方法的流程示意图。所述室内定位方法，包括以下步骤：
S110：在室内预设的位置设定蓝牙定位基站。
本实施例中，所述预设的位置可为：在室内毎间隔20-50米的直径范围内设置一蓝牙定位基站。所述蓝牙定位基站的数量设置越多，则对最终的定位结果越准确；但同时投入的成本也越高。因此，需要综合考虑成本与测量准确性的问题。
S120：获取进入室内的用户的智能设备的蓝牙接收信号强度。
本实施例中，所述蓝牙定位基站能够发出相应的信号，而用户携带的智能设备则能够接收相应的蓝牙信号，反馈相应的蓝牙接收信号强度。其中，所述设备设备为：智能手机、具备计步功能的智能穿戴设备。所述智能穿戴设备可以为智能手环、智能手表等。采用其他具备计步功能以及蓝牙接收功能的可随身携带的设备，均在本发明的保护范围内。
S130：根据所述蓝牙接收信号强度确定所述用户在室内的初始位置。
参见图2，图2为本发明的室内定位方法步骤S130的细分步骤流程示意图。
所述步骤S130的过程包括：1、通过多个所述蓝牙定位基站将定位区域划分为多个不同投票区域；2、按照概率对所述用户的位置进行投票；3、定义最大票数的区域所在位置为用户在室内的所述初始位置。下述以具体的例子对步骤S130的过程进行详细的说明，例如：当前某一室内设置有四个蓝牙定位基站，即以各个蓝牙定位基站为中心形成了四个不同的投票区域；若用户落在第一蓝牙定位基站的投票区域概率为0.08，落在第二蓝牙定位基站的投票区域概率为0.08，落在第三蓝牙定位基站的投票区域概率为0.06，落在第四蓝牙定位基站的投票区域概率为0.03；则根据上述结果，可以推算出用户当前的所述初始位置约为第一蓝牙定位基站与第二蓝牙定位基站中间。关于不同投票区域概率大小的算法已经被相关文献所公开，在此不作详细的说明。
S140：在所述用户移动过程中，利用步行者航位推测所述用户行走数据。
参见图3，图3为本发明的室内定位方法步骤S140的细分步骤流程示意图。所述步骤S140的过程包括：1、通过所述智能设备内置的加速度传感器，计算出用户的行走步数；2、根据用户的个人信息、预设的计算公式，估算用户的行走步幅；3、通过所述智能设备内置的方向传感器，计算出用户的行走方向；4、根据所述行走步数、所述行走步幅、以及所述行走方向，得出所述用户行走数据。
本步骤中，计算出用户的行走步数是通过采集所述加速度传感器的加速度波形实现的，每一个波形周期代表用户前进一步。而所述预设的计算公式如下：
Figure BDA0002720766970000041
其中，L为步幅，K为常数(与用户的个人信息有关)，所述用户的个人信息为：用户的性别、身高、体重；通常的取值范围为0.2-0.5；例如男性的K值会比女性的K值大，年轻人的K值比老年人及幼儿的K值大，K值具体的取值有相关的研究资料，在此不作详细说明。根据步数、步幅、以及行走方向，能够大概估计出用户所在的行走数据；其中，所述行走数据为：行走路线及对应的行走时间。从而估算出用户经过一段时间的移动后，在室内的大概所在位置。
S150：将蓝牙接收信号强度和步行者航位推测的结果进行融合，获取所述用户最终的定位。
本实施例中，考虑到仅利用蓝牙接收信号强度来进行室内定位会出现波动大，结果不连续等缺点，而仅利用步行者航位推测进行室内定位则会因步幅的估算误差，导致随着行走距离的增加，这种累积误差会越发明显。因此，将蓝牙接收信号强度和步行者航位推测的结果进行融合，则能够互相消除两者的定位缺点，获得更为精准的室内定位结果。
本发明另提出一种室内定位系统。参见图4，图4为本发明的室内定位系统的模块框图。所述室内定位系统，包括：蓝牙定位基站、智能设备、以及后台。所述蓝牙定位基站设置在室内的预设位置，用于发出蓝牙信号。所述智能设备由用户端携带，用于接收各个蓝牙定位基站的蓝牙信号，形成不同的蓝牙接收信号强度并反馈至后台。所述后台，用于根据所述蓝牙接收信号强度确定用户在室内的初始位置；并在所述用户移动过程中，利用步行者航位推测所述用户行走数据；并进一步将蓝牙接收信号强度和步行者航位推测的结果进行融合，获取所述用户最终的定位。
本实施例中，所述预设的位置可为：在室内毎间隔20-50米的直径范围内设置一蓝牙定位基站。所述蓝牙定位基站的数量设置越多，则对最终的定位结果越准确；但同时投入的成本也越高。因此，需要综合考虑成本与测量准确性的问题。
本实施例中，所述蓝牙定位基站能够发出相应的信号，而用户携带的智能设备则能够接收相应的蓝牙信号，反馈相应的蓝牙接收信号强度。其中，所述设备设备为：智能手机、具备计步功能的智能穿戴设备。所述智能穿戴设备可以为智能手环、智能手表等。采用其他具备计步功能以及蓝牙接收功能的可随身携带的设备，均在本发明的保护范围内。
本实施例中，所述后台包括：划分单元、投票处理单元、以及定义单元。所述划分单元，用于通过多个所述蓝牙定位基站将定位区域划分为多个不同投票区域。所述投票处理单元，用于按照概率对所述用户的位置进行投票。所述定义单元，用于定义最大票数的区域所在位置为用户在室内的所述初始位置。
下述以具体的例子对后台的处理过程进行详细的说明，例如：当前某一室内设置有四个蓝牙定位基站，即以各个蓝牙定位基站为中心形成了四个不同的投票区域；若用户落在第一蓝牙定位基站的投票区域概率为0.08，落在第二蓝牙定位基站的投票区域概率为0.08，落在第三蓝牙定位基站的投票区域概率为0.06，落在第四蓝牙定位基站的投票区域概率为0.03；则根据上述结果，可以推算出用户当前的所述初始位置约为第一蓝牙定位基站与第二蓝牙定位基站中间。关于不同投票区域概率大小的算法已经被相关文献所公开，在此不作详细的说明。
本实施例中，所述智能设备包括：加速度传感器、主控处理单元、方向传感器。所述加速度传感器，用于通过所述智能设备内置的加速度传感器，计算出用户的行走步数。所述主控处理单元，用于根据用户的个人信息、预设的计算公式，估算用户的行走步幅。所述方向传感器，用于通过所述智能设备内置的方向传感器，计算出用户的行走方向。所述主控处理单元，还用于根据所述行走步数、所述行走步幅、以及所述行走方向，得出所述用户行走数据。
本实施例中，计算出用户的行走步数是通过采集所述加速度传感器的加速度波形实现的，每一个波形周期代表用户前进一步。而所述预设的计算公式如下：
Figure BDA0002720766970000061
其中，L为步幅，K为常数(与用户的个人信息有关)，所述用户的个人信息为：用户的性别、身高、体重；通常的取值范围为0.2-0.5；例如男性的K值会比女性的K值大，年轻人的K值比老年人及幼儿的K值大，K值具体的取值有相关的研究资料，在此不作详细说明。根据步数、步幅、以及行走方向，能够大概估计出用户所在的行走数据；其中，所述行走数据为：行走路线及对应的行走时间。从而估算出用户经过一段时间的移动后，在室内的大概所在位置。
本实施例中，考虑到仅利用蓝牙接收信号强度来进行室内定位会出现波动大，结果不连续等缺点，而仅利用步行者航位推测进行室内定位则会因步幅的估算误差，导致随着行走距离的增加，这种累积误差会越发明显。因此，将蓝牙接收信号强度和步行者航位推测的结果进行融合，则能够互相消除两者的定位缺点，获得更为精准的室内定位结果。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S110：在室内预设的位置设定蓝牙定位基站；
S120：获取进入室内的用户的智能设备的蓝牙接收信号强度；
S130：根据所述蓝牙接收信号强度确定所述用户在室内的初始位置；
S140：在所述用户移动过程中，利用步行者航位推测所述用户行走数据；
S150：将蓝牙接收信号强度和步行者航位推测的结果进行融合，获取所述用户最终的定位。
2.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，所述步骤S130的过程包括：
通过多个所述蓝牙定位基站将定位区域划分为多个不同投票区域；
按照概率对所述用户的位置进行投票；
定义最大票数的区域所在位置为用户在室内的所述初始位置。
3.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，所述步骤S140的过程包括：
通过所述智能设备内置的加速度传感器，计算出用户的行走步数；
根据用户的个人信息、预设的计算公式，估算用户的行走步幅；
通过所述智能设备内置的方向传感器，计算出用户的行走方向；
根据所述行走步数、所述行走步幅、以及所述行走方向，得出所述用户行走数据。
4.根据权利要求3所述的室内定位方法，其特征在于，所述用户的个人信息为：用户的性别、身高、体重。
5.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，所述行走数据为：行走路线及对应的行走时间。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的室内定位方法，其特征在于，所述设备设备为：智能手机、具备计步功能的智能穿戴设备。
7.一种室内定位系统，其特征在于，包括：蓝牙定位基站、智能设备、以及后台；所述蓝牙定位基站设置在室内的预设位置，用于发出蓝牙信号；所述智能设备由用户端携带，用于接收各个蓝牙定位基站的蓝牙信号，形成不同的蓝牙接收信号强度并反馈至后台；所述后台，用于根据所述蓝牙接收信号强度确定用户在室内的初始位置；并在所述用户移动过程中，利用步行者航位推测所述用户行走数据；并进一步将蓝牙接收信号强度和步行者航位推测的结果进行融合，获取所述用户最终的定位。
8.根据权利要求7所述的室内定位系统，其特征在于，所述后台包括：划分单元、投票处理单元、以及定义单元；
所述划分单元，用于通过多个所述蓝牙定位基站将定位区域划分为多个不同投票区域；
所述投票处理单元，用于按照概率对所述用户的位置进行投票；
所述定义单元，用于定义最大票数的区域所在位置为用户在室内的所述初始位置。
9.根据权利要求7所述的室内定位系统，其特征在于，所述智能设备包括：加速度传感器、主控处理单元、方向传感器；
所述加速度传感器，用于通过所述智能设备内置的加速度传感器，计算出用户的行走步数；
所述主控处理单元，用于根据用户的个人信息、预设的计算公式，估算用户的行走步幅；
所述方向传感器，用于通过所述智能设备内置的方向传感器，计算出用户的行走方向；
所述主控处理单元，还用于根据所述行走步数、所述行走步幅、以及所述行走方向，得出所述用户行走数据。
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