CN117119587A - 融合iBeacon和AoA的定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种融合i Beacon和AoA的定位方法及装置，应用于服务端，服务端与AoA基站和LPWAN基站均通信连接，AoA基站和LPWAN基站均与定位标签通信连接。实施本发明，在AoA基站接收到的无线信号的信号强度大于预设的第一强度阈值，且旁瓣比大于预设的第一旁瓣阈值时，采用第二定位数据作为定位结果，在AoA基站接收到的无线信号的信号强度小于预设的第二强度阈值，且旁瓣比小于预设的第二旁瓣阈值时，切换为第一定位数据作为定位结果，可以实现AoA和i Beacon两种定位技术之间的灵活切换，结合了i Beacon覆盖范围广以及AoA的精确性高的优势，可以实现在覆盖范围内的特定位置的精准定位。
Description
技术领域
本发明涉及室内定位技术领域，尤其涉及一种融合iBeacon和AoA的定位方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质。
背景技术
室内定位系统(Indoor Positioning System)是一种通过无线技术来确定目标物在封闭空间内的位置的系统，与传统的全球定位(GPS)系统相比，室内定位系统专为室内环境系统，因为GPS信号在室内通常难以获取，其主要的难点包括精确度、成本、部署难度以及功耗控制。
传统的室内定位系统主要是采用iBeacon技术，iBeacon是一种基于蓝牙低功耗(BLE)的技术标准，其通过部署一系列的Beacon装置，可以实现对目标物在室内的大致定位。传统的基于iBeacon技术的定位方法虽然可以在较大范围面积下提供定位信号的覆盖，但是其精度难以满足于某些特定场景，或者，在较大面积下，对覆盖范围内的特定位置难以实现精准定位，难以达到精度和覆盖范围之间的平衡。
发明内容
本发明提供了一种融合iBeacon和AoA的定位方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质，以解决现有技术在覆盖范围内特定位置的定位精准度低的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种融合iBeacon和AoA的定位方法，应用于服务端，所述服务端与AoA基站和LPWAN基站均通信连接，所述AoA基站和LPWAN基站均与定位标签通信连接；
所述定位方法包括：
接收所述LPWAN基站发送的信标数据，并将所述信标数据处理为第一定位数据；以及，接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据；其中，所述第一定位数据为所述定位标签通过扫描iBeacon信标获得所述信标数据，以使所述LPWAN基站将所述信标转发至所述服务端，并由所述服务端根据所述信标数据通过预设的定位算法处理得到；所述第二定位数据为所述定位标签向多个所述AoA基站分别发送含CTE信号的无线信号，并由所述服务端根据所述AoA基站的至少两个天线单元分别接收到的所述无线信号之间的相位差计算得到；
采用第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果；
并且，当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度大于预设的第一强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比大于预设的第一旁瓣阈值时，切换为采用所述第二定位数据作为对所述定位标签的定位结果；
当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度小于预设的第二强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比小于预设的第二旁瓣阈值时，切换为采用所述第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果。
作为优选方案，所述接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据，具体为：
接收多个所述AoA基站发送的相位差数据；其中，所述相位差数据为多个所述AoA基站分别测量所述定位标签发送的含CTE信号的无线信号的相位得到；
根据所述AoA基站发送的相位差数据，分别计算信号到达角度，从而通过三角定位算法根据所述信号到达角度，处理为第二定位数据。
作为优选方案，所述定位标签每隔0.1秒至5秒发送一次所述含CTE信号的无线信号。
作为优选方案，所述预设的定位算法包括：
根据所述信标数据，采用电磁指纹比对演算法或三角定位演算法，计算得到所述第一定位数据。
作为优选方案，在所述定位标签处于移动状态时，所述定位标签每隔1至120秒进行一次对所述iBeacon信标的扫描；在所述定位标签处于静止状态时，所述定位标签每隔30分钟进行一次对所述iBeacon信标的扫描；所述定位标签通过重力传感器确定处于移动状态还是静止状态。
作为优选方案，所述无线信号的旁瓣比用于表示天线波束的主瓣和旁瓣之间的落差。
相应的，本发明实施例提供了一种融合iBeacon和AoA的定位装置，应用于服务端，所述服务端与AoA基站和LPWAN基站均通信连接，所述AoA基站和LPWAN基站均与定位标签通信连接；
所述定位装置包括接收模块和定位模块；其中，
所述接收模块，用于接收所述LPWAN基站发送的信标数据，并将所述信标数据处理为第一定位数据；以及，接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据；其中，所述第一定位数据为所述定位标签通过扫描iBeacon信标获得所述信标数据，以使所述LPWAN基站将所述信标转发至所述服务端，并由所述服务端根据所述信标数据通过预设的定位算法处理得到；所述第二定位数据为所述定位标签向多个所述AoA基站分别发送含CTE信号的无线信号，并由所述服务端根据所述AoA基站的至少两个天线单元分别接收到的所述无线信号之间的相位差计算得到；
所述定位模块，用于采用第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果；
并且，当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度大于预设的第一强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比大于预设的第一旁瓣阈值时，切换为采用所述第二定位数据作为对所述定位标签的定位结果；
当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度小于预设的第二强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比小于预设的第二旁瓣阈值时，切换为采用所述第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果。
作为优选方案，所述接收模块接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据，具体为：
所述接收模块接收多个所述AoA基站发送的相位差数据；其中，所述相位差数据为多个所述AoA基站分别测量所述定位标签发送的含CTE信号的无线信号的相位得到；
根据所述AoA基站发送的相位差数据，分别计算信号到达角度，从而通过三角定位算法根据所述信号到达角度，处理为第二定位数据。
作为优选方案，所述定位标签每隔0.1秒至5秒发送一次所述含CTE信号的无线信号。
作为优选方案，所述预设的定位算法包括：
根据所述信标数据，采用电磁指纹比对演算法或三角定位演算法，计算得到所述第一定位数据。
作为优选方案，在所述定位标签处于移动状态时，所述定位标签每隔1至120秒进行一次对所述iBeacon信标的扫描；在所述定位标签处于静止状态时，所述定位标签每隔30分钟进行一次对所述iBeacon信标的扫描；所述定位标签通过重力传感器确定处于移动状态还是静止状态。
作为优选方案，所述无线信号的旁瓣比用于表示天线波束的主瓣和旁瓣之间的落差。
相应的，本发明实施例提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的融合iBeacon和AoA的定位方法。
相应的，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行所述的融合iBeacon和AoA的定位方法。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种融合iBeacon和AoA的定位方法及装置，应用于服务端，所述服务端与AoA基站和LPWAN基站均通信连接，所述AoA基站和LPWAN基站均与定位标签通信连接；所述定位方法包括：接收所述LPWAN基站发送的信标数据，并将所述信标数据处理为第一定位数据；以及，接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据；其中，所述第一定位数据为所述定位标签通过扫描iBeacon信标获得所述信标数据，以使所述LPWAN基站将所述信标转发至所述服务端，并由所述服务端根据所述信标数据通过预设的定位算法处理得到；所述第二定位数据为所述定位标签向多个所述AoA基站分别发送含CTE信号的无线信号，并由所述服务端根据所述AoA基站的至少两个天线单元分别接收到的所述无线信号之间的相位差计算得到；采用第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果；并且，当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度大于预设的第一强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比大于预设的第一旁瓣阈值时，切换为采用所述第二定位数据作为对所述定位标签的定位结果；当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度小于预设的第二强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比小于预设的第二旁瓣阈值时，切换为采用所述第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果。实施本申请，在AoA基站接收到的无线信号的信号强度大于预设的第一强度阈值，且旁瓣比大于预设的第一旁瓣阈值时，切换为采用第二定位数据作为对所述定位标签的定位结果，在AoA基站接收到的无线信号的信号强度小于预设的第二强度阈值，且旁瓣比小于预设的第二旁瓣阈值时，切换为第一定位数据作为定位结果，即可以实现AoA和iBeacon两种定位技术之间的灵活切换，结合了iBeacon覆盖范围广以及AoA的精确性高的优势，可以实现在覆盖范围内的特定位置的精准定位，达到了精度和覆盖范围之间的平衡；此外，基于AoA基站、LPWAN基站、定位标签以及服务端的技术架构，由服务端将信标数据处理为第一定位数据，将相位差数据处理为第二定位数据，相比现有的技术方案，无需为AoA技术以及iBeacon技术分别单独部署服务器，减少了部署成本，有效提高了通信效率和定位效率。
进一步地，通过重力传感器确定定位标签是处于移动状态还是静止状态，从而确定定位标签的扫描频率，可以满足不同应用场景的需求(譬如需要动态跟踪物体移动时，或者在只需要静态的定位时)，提高本实施例的定位方法对不同应用场景的针对性。
附图说明
图1：为本发明提供的融合iBeacon和AoA的定位方法的一种实施例的流程示意图。
图2：为本发明提供的融合iBeacon和AoA的定位方法的一种实施例的技术架构示意图。
图3：为本发明提供的融合iBeacon和AoA的定位装置的一种实施例的结构示意图。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
首先，对本申请中的部分技术用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。
(1)室内定位系统(Indoor Positioning System)：使用无线技术来定位物体或人在封闭空间例如建筑内的系统。
(2)iBeacon：Apple推出的一项蓝牙低功耗设备通讯协议，常用于室内定位。
(3)Angle-of-Arrival(AoA)：信号到达角度，是一种测量信号到达接收器的角度的技术。
(4)LPWAN(低功耗广域网络)：用于宽区域的低功耗无线通信网络，适合远距离通信。
(5)Constant Tone Extension(CTE)：连续音调扩展，一种用于支持AoA定位的蓝牙技术。
(6)信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)：信号的强度与背景噪音的强度之间的比例，用来评估信号质量。
(7)三角定位(Triangulation)：使用至少两个已知位置的测量点来确定第三个位置的过程。
(8)电磁指纹比对演算法：通过比较现场测量的无线信号与数据库中的电磁指纹来确定位置的算法。
(9)阵列天线(Antenna Array)：由多个协同工作的天线组成的集合，用于增强信号接收。
(10)旁瓣电平(Side Lobe Level,SLL)/旁瓣比(Side Lobe Ratio,SLR)：天线辐射图中，主瓣以外的瓣的强度，与主瓣强度的比值。
(11)RSSI(Received Signal Strength Indicator)：接收信号强度指示符，用于衡量接收到的信号的功率水平。
(12)载波频率(Carrier Frequency)：用于传输信息的电磁波的基本频率。
(13)传输速率(Transmission Rate)：在数字通信中，单位时间内传输的数据量。
(14)信标扫描(Beacon Scanning)：定期搜索附近的信标设备并记录其ID和信号强度的过程。
根据相关技术记载，传统的室内定位系统主要是采用iBeacon技术，iBeacon是一种基于蓝牙低功耗(BLE)的技术标准，其通过部署一系列的Beacon装置，可以实现对目标物在室内的大致定位。传统的基于iBeacon技术的定位方法虽然可以在较大范围面积下提供定位信号的覆盖，但是其精度难以满足于某些特定场景(iBeacon技术的精度较低，其误差仅能控制在3米左右)，或者，在较大面积下，对覆盖范围内的特定位置难以实现精准定位，难以达到精度和覆盖范围之间的平衡。而如果仅基于AoA技术，其覆盖范围往往较小，且如果需要覆盖与iBeacon相同的面积，往往需要更高的布建成本，并且高精度的定位可能需要更复杂的计算和更频繁的信号采集，会增加大量的能耗。
根据上述一个或多个技术问题，请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种融合iBeacon和AoA的定位方法。所述定位方法应用于服务端，所述服务端与AoA基站和LPWAN基站均通信连接，所述AoA基站和LPWAN基站均与定位标签通信连接。
所述定位方法包括步骤S1以及步骤S2；其中，
步骤S1，接收所述LPWAN基站发送的信标数据，并将所述信标数据处理为第一定位数据；以及，接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据；其中，所述第一定位数据为所述定位标签通过扫描iBeacon信标获得所述信标数据，以使所述LPWAN基站将所述信标转发至所述服务端，并由所述服务端根据所述信标数据通过预设的定位算法处理得到；所述第二定位数据为所述定位标签向多个所述AoA基站分别发送含CTE信号的无线信号，并由所述服务端根据所述AoA基站的至少两个天线单元分别接收到的所述无线信号之间的相位差计算得到。
本实施例的技术方案可以应用于室内定位也可以应用于室外定位。但是，在室内定位时，譬如AoA基站可以布设在3.5米左右的天花板，因此可以具有相比室外定位的场景更低的布设成本。
参照图2，本实施例还提供了一种应用了融合iBeacon和AoA的定位方法的原理图。其可以体现本实施例的技术架构。其中的iBeacon/AOA融合定位计算引擎即本实施例的服务端，该服务端具体为一种服务器。
本实施例针对目标区域，全区域覆盖了iBeacon定位信标和LPWAN基站。并在需要高精度的部分区域布设AOA基站，从而实现定位以及传输信号的覆盖。
本实施例的定位标签可以设置在需要定位的目标物上，定位标签的位置即待定位目标物的位置。定位标签可以为一个或多个，待定位目标物也可以为一个或多个，定位标签与待定位目标物为一一对应的关系。在一些实施方式下，可以考虑在待定位目标物上设置多个定位标签，以防止个别定位标签失灵，通过综合多个定位标签的测量结果，确保定位结果的可靠性和准确性。
定位标签可以通过自带的重力传感器，判别其是处于移动状态还是静止状态。进而，在标签活动期间，可以提高定位标签扫描iBeacon信标的频率，在静止期间可以降低定位标签扫描iBeacon信标的频率。
作为本实施例的一种举例，在所述定位标签处于移动状态时，所述定位标签每隔1至120秒进行一次对所述iBeacon信标的蓝牙广播的扫描，其扫描间隔按应用场景对标签实时性的需求而定；在所述定位标签处于静止状态时，所述定位标签每隔30分钟进行一次对所述iBeacon信标的扫描。
定位标签扫描后，可以将接收到的信号强度靠前几个iBeacon信标的信标数据(或所有信标数据)放入待发送封包，汇整后发送至LPWAN基站，LPWAN基站再转发至所述服务端。所述服务端通过预设算法，具体是：所述服务端根据所述信标数据，采用电磁指纹比对演算法或三角定位演算法，计算得到所述第一定位数据。本实施例中，所述信号强度可以采用RSSI值进行量化。一般地，射频接收机芯片都具备接收信号强度指示器(RSSI)的电路，可以用于评估信号强度。此外，本实施例的信标数据包括但不限于iBeacon信标的ID，RSSI值以及传感器数据，所述传感器数据包括重力传感器状态、按钮开关状态或温湿度状态等。示例性地，如果传感器佩戴在人身上，例如在某急救场景下，该传感器数据还可以包括佩戴者的生命体征状态。
本实施例采用490MHz频率作为LPWAN通信的载波，传输速率为10Kbps，定位标签最大传输功率为19dBm，接收灵敏度为-112dBm。空旷的直视距离超过1公里，室内可穿透3-4堵墙，覆盖半径约30-40米。标签的蓝牙信标扫描时长约600毫秒到1秒，本实施例使用的iBeacon蓝牙广播周期为400ms，蓝牙扫描时长为1秒。
另一方面，所述定位标签还可以向多个AoA基站发出含CTE信号的无线信号(图所示的含CTE的蓝牙广播)。根据不同AoA基站接收器接收到的信号测量得到相位差(AoA定位采用阵列天线，当该无线信号从特定方向到达时，它在不同的天线单元即AoA基站上会产生相位差)，从而可以分别计算得到各AoA基站接收的信号到达角度。从而，服务端根据至少两个AoA基站对应信号的到达角度，可以通过几何或三角形计算，确定信号源(定位标签)的位置。
所述AoA基站的布建密度为在3.5米左右高度的天花板上每隔6至10米布设一台。本实施例基于AoA的测量结果，定位精度的误差可以提升到小于一米，甚至在一些场景下可以达到0.5米。
所述接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据，具体为：
接收多个所述AoA基站发送的相位差数据；其中，所述相位差数据为所述AoA基站的至少两个天线单元分别测量所述定位标签发送的含CTE信号的无线信号的相位得到；
根据所述AoA基站发送的相位差数据，分别计算信号到达角度，从而通过三角定位算法根据所述信号到达角度，处理为第二定位数据。
在本实施例中，定位标签向AoA基站发送的是蓝牙封包，而AoA基站作为蓝牙接收机，接收来自定位标签发出的蓝牙封包。蓝牙5.1协议中，在封包尾端可加发送CTE延伸封包，这段封包是为了让AoA基站能解算不同天线之间的信号相位差，通过测量这种相位差，服务端可以计算信号的到达角度。
在基于AoA的定位中，定位标签可以周期性地发送含CTE的蓝牙广播封包，发送周期(或者说频率)可以与定位标签的运动状态有关(非固定周期)，也可以是固定周期。优选地，所述定位标签可以每隔0.1秒至5秒发送一次所述含CTE信号的无线信号，其发送间隔按应用场景对标签实时性的需求而定。可以理解，若定位标签在AoA覆盖范围下，定位更新的周期也是0.1秒至5秒。实施本实施方式，蓝牙CTE广播封包的传输速率为1Mbps，广播时长仅为1至2ms，所耗功率极小，因此在标签整体电池消耗中不会占据主导作用，相比现有技术可以极大程度地减小定位标签的电量消耗。
步骤S2，采用第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果；并且，当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度大于预设的第一强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比大于预设的第一旁瓣阈值时，切换为采用所述第二定位数据作为对所述定位标签的定位结果；当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度小于预设的第二强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比小于预设的第二旁瓣阈值时，切换为采用所述第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果。
在本实施例中，所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度可以采用RSSI值。旁瓣比或者旁瓣电平具体为天线波束的主瓣和旁瓣之间的落差。本实施例用于与阈值进行比较的信号强度或旁瓣比，可以采用接收到最大信号强度的无线信号进行对比(例如，AoA信号接收区域内接收到定位标签最大强度的信号，或者距离定位标签最近的AoA基站接收的信号)。
在首次通信采用第一定位数据的情况下，优选地，前次判断为使用iBeacon定位(第一定位数据)时，当标签来自AoA基站接收到的信号强度高于-80dBm(第一强度阈值)，且旁瓣比(Side Lobe Ratio,SLR)高于3dB(第一旁瓣阈值)时，则切换至AoA定位输出结果(第二定位数据)；前次判断为使用AoA定位，当标签来自AoA基站接收到的信号强度低于-85dBm(第二强度阈值)，且旁瓣比(Side Lobe Ratio,SLR)低于6dB(第二旁瓣阈值)时，则切换至iBeacon定位(第一定位数据)。
优选地，如图2所示，本实施例可以采用包括但不限于以太网/WiFi/5G/4G/3G等实现AoA基站与服务端之间的通信连接。同理，也可以通过以太网/WiFi/5G/4G/3G等实现LPWAN基站与服务端之间的通信连接。
实施本申请实施方式，在所需定位的场域部署iBeacon与LPWAN基站以及AoA基站，在大部分场域可以实现快速布建，并且基于第一定位数据的定位精度的误差可以缩小至平均1至3米；在特定需要高精度的区域，例如急诊开放区域等，基于第二定位数据的定位精度可以提高到0.5米以内，可以根据需要，或者通过旁瓣比以及信号强度动态调整定位方式，在第一定位数据以及第二定位数据之间切换，实现了覆盖范围以及定位精度之间的平衡，同时在满足对个目标物高精度的需求的情况下，还可以达到节省能耗以及硬件成本的目的。
相应的，参照图3，本发明实施例提供了一种融合iBeacon和AoA的定位装置，应用于服务端，所述服务端与AoA基站和LPWAN基站均通信连接，所述AoA基站和LPWAN基站均与定位标签通信连接；
所述定位装置包括接收模块101和定位模块102；其中，
所述接收模块101，用于接收所述LPWAN基站发送的信标数据，并将所述信标数据处理为第一定位数据；以及，接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据；其中，所述第一定位数据为所述定位标签通过扫描iBeacon信标获得所述信标数据，以使所述LPWAN基站将所述信标转发至所述服务端，并由所述服务端根据所述信标数据通过预设的定位算法处理得到；所述第二定位数据为所述定位标签向多个所述AoA基站分别发送含CTE信号的无线信号，并由所述服务端根据所述AoA基站的至少两个天线单元分别接收到的所述无线信号之间的相位差计算得到；
所述定位模块102，用于采用第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果；
并且，当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度大于预设的第一强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比大于预设的第一旁瓣阈值时，切换为采用所述第二定位数据作为对所述定位标签的定位结果；
当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度小于预设的第二强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比小于预设的第二旁瓣阈值时，切换为采用所述第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果。
作为优选方案，所述接收模块101接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据，具体为：
所述接收模块101接收多个所述AoA基站发送的相位差数据；其中，所述相位差数据为多个所述AoA基站分别测量所述定位标签发送的含CTE信号的无线信号的相位得到；
根据所述AoA基站发送的相位差数据，分别计算信号到达角度，从而通过三角定位算法根据所述信号到达角度，处理为第二定位数据。
作为优选方案，所述定位标签每隔0.1秒至5秒发送一次所述含CTE信号的无线信号。
作为优选方案，所述预设的定位算法包括：
根据所述信标数据，采用电磁指纹比对演算法或三角定位演算法，计算得到所述第一定位数据。
作为优选方案，在所述定位标签处于移动状态时，所述定位标签每隔1至120秒进行一次对所述iBeacon信标的扫描；在所述定位标签处于静止状态时，所述定位标签每隔30分钟进行一次对所述iBeacon信标的扫描；所述定位标签通过重力传感器确定处于移动状态还是静止状态。
作为优选方案，所述无线信号的旁瓣比用于表示天线波束的主瓣和旁瓣之间的落差。
相应的，本发明实施例提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的融合iBeacon和AoA的定位方法。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
相应的，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行所述的融合iBeacon和AoA的定位方法。
其中，所述融合iBeacon和AoA的定位装置集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种融合iBeacon和AoA的定位方法及装置，应用于服务端，所述服务端与AoA基站和LPWAN基站均通信连接，所述AoA基站和LPWAN基站均与定位标签通信连接；所述定位方法包括：接收所述LPWAN基站发送的信标数据，并将所述信标数据处理为第一定位数据；以及，接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据；其中，所述第一定位数据为所述定位标签通过扫描iBeacon信标获得所述信标数据，以使所述LPWAN基站将所述信标转发至所述服务端，并由所述服务端根据所述信标数据通过预设的定位算法处理得到；所述第二定位数据为所述定位标签向多个所述AoA基站分别发送含CTE信号的无线信号，并由所述服务端根据所述AoA基站的至少两个天线单元分别接收到的所述无线信号之间的相位差计算得到；采用第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果；并且，当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度大于预设的第一强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比大于预设的第一旁瓣阈值时，切换为采用所述第二定位数据作为对所述定位标签的定位结果；当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度小于预设的第二强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比小于预设的第二旁瓣阈值时，切换为采用所述第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果。实施本申请，在AoA基站接收到的无线信号的信号强度大于预设的第一强度阈值，且旁瓣比大于预设的第一旁瓣阈值时，切换为采用第二定位数据作为对所述定位标签的定位结果，在AoA基站接收到的无线信号的信号强度小于预设的第二强度阈值，且旁瓣比小于预设的第二旁瓣阈值时，切换为第一定位数据作为定位结果，即可以实现AoA和iBeacon两种定位技术之间的灵活切换，结合了iBeacon覆盖范围广以及AoA的精确性高的优势，可以实现在覆盖范围内的特定位置的精准定位，达到了精度和覆盖范围之间的平衡；此外，基于AoA基站、LPWAN基站、定位标签以及服务端的技术架构，由服务端将信标数据处理为第一定位数据，将相位差数据处理为第二定位数据，相比现有的技术方案，无需为AoA技术以及iBeacon技术分别单独部署服务器，减少了部署成本，有效提高了通信效率和定位效率。
进一步地，通过重力传感器确定定位标签是处于移动状态还是静止状态，从而确定定位标签的扫描频率，可以满足不同应用场景的需求(譬如需要动态跟踪物体移动时，或者在只需要静态的定位时)，提高本实施例的定位方法对不同应用场景的针对性。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种融合iBeacon和AoA的定位方法，其特征在于，应用于服务端，所述服务端与AoA基站和LPWAN基站均通信连接，所述AoA基站和LPWAN基站均与定位标签通信连接；
所述定位方法包括：
接收所述LPWAN基站发送的信标数据，并将所述信标数据处理为第一定位数据；以及，接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据；其中，所述第一定位数据为所述定位标签通过扫描iBeacon信标获得所述信标数据，以使所述LPWAN基站将所述信标转发至所述服务端，并由所述服务端根据所述信标数据通过预设的定位算法处理得到；所述第二定位数据为所述定位标签向多个所述AoA基站分别发送含CTE信号的无线信号，并由所述服务端根据所述AoA基站的至少两个天线单元分别接收到的所述无线信号之间的相位差计算得到；
采用第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果；
并且，当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度大于预设的第一强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比大于预设的第一旁瓣阈值时，切换为采用所述第二定位数据作为对所述定位标签的定位结果；
当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度小于预设的第二强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比小于预设的第二旁瓣阈值时，切换为采用所述第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果。
2.如权利要求1所述的一种融合iBeacon和AoA的定位方法，其特征在于，所述接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据，具体为：
接收多个所述AoA基站发送的相位差数据；其中，所述相位差数据由所述AoA基站中的至少两个天线单元分别测量所述定位标签发送的含CTE信号的无线信号的相位得到；
根据所述AoA基站发送的相位差数据，分别计算信号到达角度，从而通过三角定位算法根据所述信号到达角度，处理为第二定位数据。
3.如权利要求1所述的一种融合iBeacon和AoA的定位方法，其特征在于，所述定位标签每隔0.1秒至5秒发送一次所述含CTE信号的无线信号。
4.如权利要求1所述的一种融合iBeacon和AoA的定位方法，其特征在于，所述预设的定位算法包括：
根据所述信标数据，采用电磁指纹比对演算法或三角定位演算法，计算得到所述第一定位数据。
5.如权利要求4所述的一种融合iBeacon和AoA的定位方法，其特征在于，在所述定位标签处于移动状态时，所述定位标签每隔1至120秒进行一次对所述iBeacon信标的扫描；在所述定位标签处于静止状态时，所述定位标签每隔30分钟进行一次对所述iBeacon信标的扫描；所述定位标签通过重力传感器确定处于移动状态还是静止状态。
6.如权利要求1所述的一种融合iBeacon和AoA的定位方法，其特征在于，所述无线信号的旁瓣比用于表示天线波束的主瓣和旁瓣之间的落差。
7.一种融合iBeacon和AoA的定位装置，其特征在于，应用于服务端，所述服务端与AoA基站和LPWAN基站均通信连接，所述AoA基站和LPWAN基站均与定位标签通信连接；
所述定位装置包括接收模块和定位模块；其中，
所述接收模块，用于接收所述LPWAN基站发送的信标数据，并将所述信标数据处理为第一定位数据；以及，接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据；其中，所述第一定位数据为所述定位标签通过扫描iBeacon信标获得所述信标数据，以使所述LPWAN基站将所述信标转发至所述服务端，并由所述服务端根据所述信标数据通过预设的定位算法处理得到；所述第二定位数据为所述定位标签向多个所述AoA基站分别发送含CTE信号的无线信号，并由所述服务端根据所述AoA基站的至少两个天线单元分别接收到的所述无线信号之间的相位差计算得到；
所述定位模块，用于采用第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果；
并且，当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度大于预设的第一强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比大于预设的第一旁瓣阈值时，切换为采用所述第二定位数据作为对所述定位标签的定位结果；
当所述AoA基站接收到的无线信号的信号强度小于预设的第二强度阈值，且所述AoA基站接收到的无线信号的旁瓣比小于预设的第二旁瓣阈值时，切换为采用所述第一定位数据作为对所述定位标签的定位结果。
8.如权利要求7所述的一种融合iBeacon和AoA的定位装置，其特征在于，所述接收模块接收多个所述AoA基站发送的相位差数据，并将所述相位差数据处理为第二定位数据，具体为：
所述接收模块接收多个所述AoA基站发送的相位差数据；其中，所述相位差数据为多个所述AoA基站分别测量所述定位标签发送的含CTE信号的无线信号的相位得到；
根据所述AoA基站发送的相位差数据，分别计算信号到达角度，从而通过三角定位算法根据所述信号到达角度，处理为第二定位数据。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的融合iBeacon和AoA的定位方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至6中任意一项所述的融合iBeacon和AoA的定位方法。
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| CN202311211102.3A Pending CN117119587A (zh) | 2023-09-19 | 2023-09-19 | 融合iBeacon和AoA的定位方法及装置 |
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