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[發明專利]一種基于藍牙的室內定位系統及方法有效

專利信息
申請號: 201711238640.6 申請日: 2017-11-30
公開(公告)號: CN107948296B 公開(公告)日: 2020-06-30
發明(設計)人: 梁山清;李恩寧;張凱;李瑞;穆紅顯;郭磊;張國靖;楊森;王奕為;岳瑤 申請(專利權)人: 中電科衛星導航運營服務有限公司
主分類號: H04L29/08 分類號: H04L29/08;H04W4/021;H04W4/024;H04W4/33;H04W4/80;G01S11/06
代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123 代理人: 聶旭中
地址: 050200 河北省石家莊市石家*** 國省代碼: 河北;13
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 基于 藍牙 室內 定位 系統 方法
【權利要求書】:

1.一種室內定位方法,基于藍牙的室內定位系統實現,所述室內定位系統包括帶有藍牙信號發送裝置的終端、藍牙接收標簽、定位管理服務器以及連接藍牙接收標簽和定位管理服務器的通信網絡,其特征在于:

所述終端中還包括加速度傳感器;

所述通信網絡由485集線器和通信線路組成,485集線器經通信線路分別連接藍牙接收標簽和通信網關,通信網關連接定位管理服務器;

所述室內定位系統將定位空間按現有的物理分隔劃分成不同的定位區域,每個定位區域中設置2個及以上藍牙接收標簽;每個藍牙接收標簽設定一個覆蓋范圍,覆蓋范圍是該藍牙接收標簽所在定位區域及相鄰的定位區域;定位管理服務器中存儲定位空間的地圖、各藍牙接收標簽的標識碼及覆蓋范圍;

定位空間中設置定位參考點,相鄰定位參考點之間的距離為2-3米,定位管理服務器中設置數據庫,存儲定位參考點的指紋信息;

終端定時廣播信息,藍牙接收標簽接收,并將接收到的信號強度發送給定位管理服務器;

定位方法包括以下步驟:

前期準備:

繪制定位空間地圖,在地圖上設置定位參考點,在定位參考點上采集指紋數據,濾波處理后存入數據庫;

定位:

A、終端以5Hz的頻率發送強度為0dBm的廣播信息,

B、藍牙接收標簽將收到的廣播信息,連同標識碼、信號強度發送給定位管理服務器,定位管理服務器對信息進行過濾,將正確的信息進行以下處理,

C、針對每個終端,定位管理服務器定時或收到t條廣播信息時做以下處理:

對每個藍牙接收標簽,將收到該終端廣播信息的信號強度求算術平均值;

生成終端的實時向量:(ID1,RSSI1),(ID2,RSSI2),... ...,(IDn,RSSIn),

其中,n為藍牙接收標簽的數量,IDm為第m個藍牙接收標簽的標識碼,RSSIm為第m個藍牙接收標簽收到該終端信號強度的算術平均值,若標識碼為IDm的藍牙接收標簽未收到該終端的廣播信息,則RSSIm置強度極小值-200dBm,1=m=n,

D、判斷步驟C得到的向量,如果信號強度大于-200dBm的藍牙接收標簽數量小于N,則放棄該向量,否則,根據步驟C得到的向量,對終端進行區域定位,獲得區域定位范圍,N大于等于3,

E、定位管理服務器在步驟D得到區域定位范圍內,選取指紋數據,對終端進行指紋匹配,在地圖上顯示位置,完成室內定位;

步驟D中,終端的區域定位包括以下步驟:

D1、使用基于決策樹的區域鎖定算法判斷終端區域:

D1-1、選取接收信號強度大于判定閥值的所有藍牙接收標簽,并按照信號強度從強到弱對藍牙接收標簽進行排序,

D1-2、獲取兩個接收信號最強藍牙接收標簽的覆蓋范圍,如果兩個覆蓋范圍相同,則區域定位范圍是所述覆蓋范圍;否則,得出兩個覆蓋范圍的交集,

D1-3、使用下一個藍牙接收標簽的覆蓋范圍與上述交集進行計算,得出下一個交集,直至遍歷步驟D1-1中選取的所有藍牙接收標簽,最后得到的交集為區域定位范圍;上述過程中,如果一個藍牙接收標簽的覆蓋范圍與前一個交集結果沒有重疊,終止該步驟,前一個交集為區域定位得到的范圍;

D2、如果步驟D1得到的區域定位范圍大于一個定位區域,使用K-means指紋聚類算法縮小定位區域:

將一個定位區域內定位參考點的指紋數據作為一個分類,計算出每個分類的分類中心;使用步驟C中得到的終端實時向量,計算終端與每個分類中心的歐氏距離,選取歐氏距離最近的分類中心對應的定位區域為區域定位范圍;

D3、如果判定的區域定位范圍與該終端上次的定位位置不處于相同的定位區域,使用以下算法加以確認:

步驟C中得到的終端實時向量中,原定位區域中的藍牙接收標簽對應的信號強度最大值為OP,新判定的定位區域中的藍牙接收標簽對應的信號強度最大值為NP,設定無線信號緩沖值RSSI_TRIFF,如果OP+RSSI_TRIFF大于NP-RSSI_TRIFF,則判定終端仍然位于原定位區域,即未發生定位區域切換,否則,判定終端位于新定位區域,即發生了定位區域切換;RSSI_TRIFF的取值范圍8dBm-12dBm。

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