CN114339592A - 一种基于蓝牙定位的避障方法及应用 - Google Patents
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Abstract
一种基于蓝牙定位的避障方法及应用，解决蓝牙定位时出现的穿墙或穿越障碍物导致定位不精确的技术问题，采用的方案是，a、对处理服务器的地图存储单元中存储有绘制空间的地图进行划分二维网格矩阵，并对每一个网格设定标定坐标；b、蓝牙定位装置与蓝牙信标实时通讯，获取蓝牙定位装置所在的当前定位坐标实时发送给处理服务器；c、处理服务器的CPU对蓝牙定位装置发来的当前定位坐标进行修正，生成当前修正后定位坐标；关键是：首先在步骤a中，根据空间地图，标定坐标属于障碍物坐标与常规坐标两种类型，步骤c中，当蓝牙信标发来的当前定位坐标属于障碍物坐标类型时，查看以当前定位坐标为中心外围第一圈的8个标定坐标。
Description
技术领域
本发明属于蓝牙定位技术领域，涉及到一种空间蓝牙定位方法，特别 是可以避开障碍物的蓝牙定位方法以及在生成行动轨迹路线中的应用。
背景技术
随着当今科技的迅猛发展，尤其是计算机技术、无线通讯技术和半导 体技术的飞速发展，大力推动了当今室内定位技术的发展。当前，助主流 的室内定位技术主要包括红外定位技术、RFID定位技术、蓝牙定位技术、 超声波定位技术、ZigBee定位技术等。其中定位的原理包括：基于测距的 定位算法和与距离无关的定位算法。其中与距离无关的定位算法又包括质 心算法、近似三角形内点测试法和DV_Hop算法等，基于测距的算法包括 TOA算法、TDOA算法、AOA算法、RSSI算法等。
由于物联网通讯发展迅速，蓝牙定位技术可以说是性价比最高的定位 技术，其定位精度仅次于超声波定位，但成本缺远低于超声波定位技术。 而蓝牙定位技术为什么不能达到非常高的定位精度，主要原因是由于蓝牙 信标的制约，精度仅仅在1-5米左右，也就是说，蓝牙定位的精度最高也 只能达到1米。而在本身空间就不大的区域，1米的误差已足以给蓝牙定位 造成困扰，而且更关键的是，空间本身就有一些障碍物，或者是长期固定 放置的桌子等家具，或者是空间本身所具有的墙体、格挡等。由于精度交 底，时长还发生定位点定位在墙体上，导致人的行动轨迹飘忽不定，由于 一墙之隔，更无法确认定位点的实际位置在哪个房间，这给使用者带来极 大的不便利。
发明内容
本发明的目的是为了解决蓝牙定位时出现的穿墙或穿越障碍物导致定 位不精确的技术问题，设计了一种基于蓝牙定位的避障方法及应用，可以 通过修正定位点的方式，一旦发现当前定位坐标在障碍物中时，立刻进行 定位点修正过程，通过本方案设计可以准确地将定位在障碍物中的当前定 位坐标拉回到实际行动轨迹上。
本发明采用的技术方案是，一种基于蓝牙定位的避障方法，所述的方 法是在设置有一组蓝牙信标、蓝牙定位装置、带有地图存储单元和CPU的 处理服务器组成的物联网空间定位系统中实现的，所述的方法包括如下步 骤：
a、对处理服务器的地图存储单元中存储有绘制空间的地图进行划分二 维网格矩阵，并对每一个网格设定标定坐标；
b、蓝牙定位装置与蓝牙信标实时通讯，获取蓝牙定位装置所在的当前 定位坐标实时发送给处理服务器；
c、处理服务器的CPU对蓝牙定位装置发来的当前定位坐标进行修正， 生成当前修正后定位坐标；
关键是：首先在步骤a中，根据空间的地图，标定坐标属于障碍物坐 标与常规坐标两种类型，
步骤c中，当蓝牙信标发来的当前定位坐标属于障碍物坐标类型时， 查看以当前定位坐标为中心外围第一圈的8个标定坐标，具体方法如下：
c1、如果仅有1个标定坐标为常规坐标类型，则处理服务器将当前定 位坐标修正移到在该常规坐标类型的标定坐标上，作为当前修正后定位坐 标；
c2、如果有2个或2个以上的标定坐标为常规坐标类型，则处理服务 器将当前定位坐标修正移到距离当前定位坐标最近的常规坐标类型的标定 坐标上，作为当前修正后定位坐标；
c3、如果外为第一圈的8个标定坐标全部都为障碍物坐标类型时，则 再查看以当前定位坐标为中心外围第二圈的16个标定坐标，确定是否为c1 或c2的情况，如果还未出现c1或c2的情况，则看以当前定位坐标为中心 外围第三圈的24个标定坐标，以此类推，直到外围第n圈的8n个标定坐 标出现c1或c2的情况为止，其中n为大于等于1的正整数，
所述的步骤c2中，如果有2个或2个以上的标定坐标距离定位坐标的 距离相同，则选择与上一个修正后定位坐标之间距离最近的标定坐标作为 当前修正后定位坐标。
所述的二维网格矩阵中，标定坐标的网格边长设定为2-5cm。
本发明还涉及根据上述的基于蓝牙定位的避障方法在生成行动轨迹路 线中的应用，关键是：步骤c完成后，进行步骤：
d、处理服务器将当前修正后定位坐标与上个确定后的定位坐标进行连 线，生成行动轨迹路线并通过显示装置显示出来。
当步骤c蓝牙信标发来的当前定位坐标属于常规坐标类型时，省略步 骤c1、c2、c3，直接将当前定位坐标与上个确定后的定位坐标进行连线， 生成行动轨迹路线并通过显示装置显示出来。
所述的步骤d中，当前修正后定位坐标与上个确定后的定位坐标进行 连线时，先生成多条可实现的路径，最后再确认一条两个坐标点之间距离 最近且不含有障碍物坐标类型的标定坐标的路径作为行动轨迹路线。
本发明的有益效果是：
1、可以避免在观看行动轨迹时发生行动轨迹穿墙或者沿着墙内行走等 不合理的情况，进而可以更准确地反应现实行动轨迹，提高了空间蓝牙定 位的精度。
2、本方法逻辑清晰，处理服务器的处理操作简单，在线实时对定位点 进行修正，修正延时不超过500毫秒，如果发生不切实际的情况时，只需 要半秒以内的时间就可以修正，在观看行动轨迹时不容易造成画面定位点 的跳动。
3、本发明在实际应用时，特意模仿了定位修正过程。由于蓝牙定位并 不是完全不精确，而是因为抗干扰能力相对较差，在没有任何干扰情况下， 蓝牙定位技术的精度还是可以的。这就出现了一个反面的案例。由于本方 案是将定位在障碍物中的当前定位坐标拉回到常规区域范围，但这样就造 成了如果真实行动轨迹就在障碍物中，那么本方法反而会误判。但本发明 想到了该问题的出现，当连续出现定位在障碍物中时，本方案可以发出警告，计算机在不断的连续进行修正，而且还是在同一个地方连续修正，说 明肯定发生了一些不正常的现象，能够及时让管理人员得知。因此本方案 相对于监控管理者来说可以被动的得知不正常情况的发生，更加体现了蓝 牙定位技术的价值。
附图说明
图1是本发明的避障方法以及生成行动轨迹的全部逻辑方框图。
图2是本发明中对当前定位坐标进行修正的第一实施例示意图。
图3是本发明中对当前定位坐标进行修正的第二实施例示意图。
图4是本发明中对当前定位坐标进行修正的第三实施例示意图。
图5是本发明中对当前定位坐标进行修正的第四实施例示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来说明本发明带来的有益效果。
参看图1，本发明所涉及的硬件包括：
一组蓝牙信标，在空间施工布置完善，固定设置在空间的角落以及必 要的地点；
蓝牙定位装置，由被监测者携带，可以是胸牌、对讲机、卡片等，只 要具备蓝牙定位功能即可；
带有地图存储单元和CPU的处理服务器，地图为空间的具体地图，包 括房屋户型、家具设备、尺寸数据等，处理服务器在后台设置，由监控方 管理与查看；
显示装置，用于显示空间的地图、地图中的定位点以及行动轨迹路线。
具体方法为：先通过处理服务器对空间的地图划分二维网格矩阵，此 二维网格矩阵为虚拟图线，形成的小网格用于给空间的地图标定坐标，包 括x轴和y轴。其中小网格的边长越短，相对精度越高，实际使用时，根 据空间的大小可按边长2-5cm来设置。同时，由于有家具、设备、隔断墙 体等障碍物，因此将落在障碍物上的小网格定义为障碍物坐标类型，其余 的为正常可以行走的常规坐标类型，这些被定义类型的标定坐标均存储在 处理服务器中。
其次蓝牙定位装置会实时地与蓝牙信标进行通讯，扫描并接收所有蓝 牙信标发来的蓝牙信号，计算并生成包括x轴和y轴的当前定位坐标，并 将此当前定位坐标发送给处理服务器。
然后，处理服务器的CPU根据蓝牙定位装置发来的当前定位坐标以及 已存储的标定坐标进行对比，确定出当前定位坐标属于常规坐标类型还是 障碍物坐标类型。
如果当前定位坐标属于常规坐标类型，不属于障碍物类型，那么此当 前定位坐标则不需要进行修正，直接与上个确定后的定位坐标进行连线， 根据二维网格矩阵生成多条可实现的路径，然后再删除多条路径中包含有 障碍物坐标类型的路径，并选择最短路径，得出最终确定后的行动轨迹路 线；
如果当前定位坐标不属于常规坐标类型，而属于障碍物类型，那么就 要对此当前定位坐标进行修正，修正方案如下：
第一个方案，参看图2，以当前定位坐标为中心，按照九宫格的原则得 到周围8个网格，如果周围8个网格中仅有1个网格的标定坐标属于常规 坐标类型，那么就将当前定位坐标修正到那1个常规坐标类型的标定坐标 上。
第二个方案，参看图3，如果周围8个网格中有3个网格的标定坐标属 于常规坐标类型，那么选择与当前定位坐标距离最近的那个标定坐标，作 为当前修正后定位坐标。
第三个方案，参看图4，如果周围8个网格都不属于常规坐标类型，那 么就扩大九宫格的范围，再向外扩展一圈，共16个网格，结合第一个方案 和第二个方案的原则进行修正，最终修正后的坐标点如图4中所示的当前 修正后定位坐标。
第四个方案，参看图5，无论按照九宫格原则扩充到哪一圈，有可能出 现两个或多个与当前定位坐标距离相同、且都属于常规坐标类型的的标定 坐标，那么就需要结合上个确定后的定位坐标，选择与上个确定后的定位 坐标距离最近的标定坐标作为当前修正后定位坐标。
无论上述哪种方案，一旦确定了修正后定位坐标，则完成了当前定位 坐标的修正过程，接下来处理服务器顺利地判定该修正后定位坐标属于常 规坐标类型，那么进而再与上个确定后的定位坐标进行连线，根据二维网 格矩阵生成多条可实现的路径，然后再删除多条路径中包含有障碍物坐标 类型的路径，并选择最短路径，得出最终确定后的行动轨迹路线。
当然此方案中还存在一个特殊情况，就是处理服务器刚修正完后，下 一个当前定位坐标又回到了之前定位在障碍物中，而且经过多次修正始终 还在障碍物中，此时就要进行报警，说明可能不是定位不精确，而是出现 了该点就是在障碍物中。此种情况可以避免出现误修正情况的发生，即通 过处理服务器就可以判定非常规的定位。例如在特殊场所中监管目标对象， 目标对象此时有可能正在进行离开现场准备，那么他实际的位置就在墙内。 本发明的方案通过设定多次同样位置的修正次数阈值，就可以及时发出报 警信息，避免出现严重后果。又例如工人在车间内本不应该在某台设备上， 而多次修正后还定位在某台设备上，那么则属于违规行为，能够及时发现。
本方案的处理逻辑清晰，修正过程由计算机完成，延时不超过500毫 秒，而且能够形成行动轨迹路线，可以更加直观地观察到定位体的行动轨 迹。应用范围非常广，例如管理人员对员工的工作查岗，特殊场所中监管 目标对象的空间行动，以及机器人的行动路线等等，只要是需要监控其定 位点或行动轨迹，都可以通过本发明来实现。另外，本发明无论在室内还 是在室外，只要障碍物设置在地图上，就可以实现避障的过程。
Claims (6)
1.一种基于蓝牙定位的避障方法，所述的方法是在设置有一组蓝牙信标、蓝牙定位装置、带有地图存储单元和CPU的处理服务器组成的物联网空间定位系统中实现的，所述的方法包括如下步骤：
a、对处理服务器的地图存储单元中存储有绘制空间的地图进行划分二维网格矩阵，并对每一个网格设定标定坐标；
b、蓝牙定位装置与蓝牙信标实时通讯，获取蓝牙定位装置所在的当前定位坐标实时发送给处理服务器；
c、处理服务器的CPU对蓝牙定位装置发来的当前定位坐标进行修正，生成当前修正后定位坐标；
其特征在于：首先在步骤a中，根据空间的地图，标定坐标属于障碍物坐标与常规坐标两种类型，
步骤c中，当蓝牙信标发来的当前定位坐标属于障碍物坐标类型时，查看以当前定位坐标为中心外围第一圈的8个标定坐标，具体方法如下：
c1、如果仅有1个标定坐标为常规坐标类型，则处理服务器将当前定位坐标修正移到在该常规坐标类型的标定坐标上，作为当前修正后定位坐标；
c2、如果有2个或2个以上的标定坐标为常规坐标类型，则处理服务器将当前定位坐标修正移到距离当前定位坐标最近的常规坐标类型的标定坐标上，作为当前修正后定位坐标；
c3、如果外为第一圈的8个标定坐标全部都为障碍物坐标类型时，则再查看以当前定位坐标为中心外围第二圈的16个标定坐标，确定是否为c1或c2的情况，如果还未出现c1或c2的情况，则看以当前定位坐标为中心外围第三圈的24个标定坐标，以此类推，直到外围第n圈的8n个标定坐标出现c1或c2的情况为止，其中n为大于等于1的正整数。
2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙定位的避障方法，其特征在于：所述的步骤c2中，如果有2个或2个以上的标定坐标距离定位坐标的距离相同，则选择与上一个修正后定位坐标之间距离最近的标定坐标作为当前修正后定位坐标。
3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙定位的避障方法，其特征在于：所述的二维网格矩阵中，标定坐标的网格边长设定为2-5cm。
4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙定位的避障方法在生成行动轨迹路线中的应用，其特征在于：步骤c完成后，进行步骤：
d、处理服务器将当前修正后定位坐标与上个确定后的定位坐标进行连线，生成行动轨迹路线并通过显示装置显示出来。
5.根据权利要求4所述的避障方法在生成行动轨迹路线中的应用，其特征在于：当步骤c蓝牙信标发来的当前定位坐标属于常规坐标类型时，省略步骤c1、c2、c3，直接将当前定位坐标与上个确定后的定位坐标进行连线，生成行动轨迹路线并通过显示装置显示出来。
6.根据权利要求4所述的避障方法在生成行动轨迹路线中的应用，其特征在于：所述的步骤d中，当前修正后定位坐标与上个确定后的定位坐标进行连线时，先生成多条可实现的路径，最后再确认一条两个坐标点之间距离最近且不含有障碍物坐标类型的标定坐标的路径作为行动轨迹路线。
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