本發(fā)明涉及一種基于藍牙的室內(nèi)定位系統(tǒng)及其定位方法。

背景技術(shù)：

藍牙Beacon簡稱beacon，每一個beacon設(shè)備都有自己唯一的ID編號，這個編號永遠不會改變，這樣就得到了一個固定的點。

定位原理，設(shè)備可以程序控制掃描并收集周圍的beacon信號，只要beacon設(shè)備開始工作，不論每個設(shè)備的發(fā)射接收頻率是否一致，都會顯示在信號列表中，都可以獲取到每個beacon的唯一ID。對應(yīng)每個beacon，有兩個重要參數(shù)，beacon的具體位置和信號強度，ID號可以確定是哪個beacon；信號強度理論上是和beacon之間的距離有函數(shù)關(guān)系的，就是能夠根據(jù)信號強度可以算出beacon的距離。多個beacon設(shè)備信號范圍重疊時可能出現(xiàn)信號干擾。

設(shè)備將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到位置服務(wù)器，位置服務(wù)器就可以計算出設(shè)備的地理位置并返回到用戶設(shè)備。這樣就達到了定位推送信息的效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于藍牙的室內(nèi)定位系統(tǒng)及其定位方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

基于藍牙的室內(nèi)定位系統(tǒng)，特點是：包含藍牙設(shè)備、信號接收設(shè)備以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備，在室內(nèi)空間范圍按照三維坐標(biāo)系的長、寬、高分別依序號間隔布置多個藍牙設(shè)備，藍牙設(shè)備均通過無線方式與用于接收信號強弱、序號、位置、頻率信息的信號接收設(shè)備通訊連接，信號接收設(shè)備與數(shù)據(jù)處理設(shè)備通訊連接，數(shù)據(jù)處理設(shè)備處理分析得到的藍牙設(shè)備的廣播頻率、空間坐標(biāo)位置、對應(yīng)序號以及信號強弱值，數(shù)據(jù)處理設(shè)備與數(shù)據(jù)統(tǒng)計設(shè)備通訊連接，數(shù)據(jù)統(tǒng)計設(shè)備獲取數(shù)據(jù)處理設(shè)備的分析結(jié)果，統(tǒng)計各個藍牙設(shè)備的頻率、位置、序號、強弱，對比強弱與位置，得出最靠近信號接收設(shè)備的藍牙設(shè)備的序號，從而得出所屬信號接收設(shè)備在室內(nèi)空間范圍的空間位置。

進一步地，上述的基于藍牙的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其中，室內(nèi)空間范圍按照三維坐標(biāo)系的長、寬、高至少間隔5米分別依序號布置藍牙設(shè)備。

更進一步地，上述的基于藍牙的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其中，所述信號接收設(shè)備為ZOE-M8G接收器模塊，數(shù)據(jù)處理設(shè)備為FY-HJCL100環(huán)境數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)統(tǒng)計設(shè)備為KVM控制臺服務(wù)器。

更進一步地，上述的基于藍牙的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其中，所述藍牙設(shè)備為藍牙Beacon。

本發(fā)明基于藍牙的室內(nèi)定位方法，包括以下步驟：

1)建立藍牙設(shè)備空間坐標(biāo)系，指定室內(nèi)范圍，采用空間三維坐標(biāo)系，設(shè)定空間大小，按照三維坐標(biāo)系的長、寬、高分別依序號間隔布置多個藍牙設(shè)備，遠離金屬物品，安裝在空間范圍開放的位置；

2)信號接收，信號接收設(shè)備進入藍牙設(shè)備布置的空間中，藍牙信號基于無線傳輸，信號接收設(shè)備就會接收到藍牙設(shè)備的信號，其中包含有藍牙設(shè)備的強弱、序號、位置、頻率信息；

3)數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理設(shè)備從信號接收設(shè)備獲得藍牙設(shè)備的信息，處理分析得到的藍牙設(shè)備的廣播頻率；處理分析得到的藍牙設(shè)備的空間坐標(biāo)位置，記錄坐標(biāo)點；處理分析得到的藍牙設(shè)備的序號，獲得對應(yīng)序號；處理分析得到的藍牙設(shè)備的信號強弱值，記錄數(shù)值；

4)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，數(shù)據(jù)統(tǒng)計設(shè)備獲取數(shù)據(jù)處理設(shè)備的分析結(jié)果，統(tǒng)計各個藍牙設(shè)備的頻率、位置、序號、強弱，對比強弱與位置，得出最靠近信號接收設(shè)備的藍牙設(shè)備的序號，從而得出所屬信號接收設(shè)備在室內(nèi)空間范圍的空間位置，實現(xiàn)基于藍牙的室內(nèi)定位。

再進一步地，上述的基于藍牙的室內(nèi)定位方法，其中，步驟1)，室內(nèi)空間范圍按照三維坐標(biāo)系的長、寬、高至少間隔5米分別依序號布置藍牙設(shè)備。

再進一步地，上述的基于藍牙的室內(nèi)定位方法，其中，步驟1)，在室內(nèi)建筑墻壁上布置藍牙設(shè)備，設(shè)置藍牙設(shè)備的廣播頻率為500ms，信號強弱為-23db。

再進一步地，上述的基于藍牙的室內(nèi)定位方法，其中，步驟1)，采用加強型雙面膠將藍牙設(shè)備粘貼到墻壁上或者木板上。

再進一步地，上述的基于藍牙的室內(nèi)定位方法，其中，所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備包含：用于處理分析得到的藍牙設(shè)備廣播頻率的頻率處理單元；用于處理分析得到的藍牙設(shè)備空間坐標(biāo)位置的位置處理單元；用于處理分析得到的藍牙設(shè)備序號的序號處理單元；用于處理分析得到的藍牙設(shè)備信號強弱值的強弱處理單元。

再進一步地，上述的基于藍牙的室內(nèi)定位方法，其中，所述藍牙設(shè)備為藍牙Beacon。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點和有益效果，具體體現(xiàn)在以下方面：

①本發(fā)明基于藍牙設(shè)備的室內(nèi)定位系統(tǒng)，能夠在室內(nèi)準(zhǔn)確的定位，實現(xiàn)更好的用戶體驗，而且藍牙設(shè)備小巧，方便安裝，而且耗電量小，可以維持較長時間正常工作。經(jīng)過實驗測試藍牙設(shè)備定位誤差小于2米；

②解決了不同beacon設(shè)備自身的信號強度大小不一樣而造成干擾的問題；還解決了出現(xiàn)多個beacon，有更多beacon時，信號干擾嚴(yán)重的問題；還解決了beacon設(shè)備處于室內(nèi)建筑中，信號會聚集、信號范圍難以精確確定的問題；

③藍牙beacon設(shè)備可以調(diào)節(jié)信號強度、距離，而且可以恢復(fù)默認初始化狀態(tài)，有利于設(shè)備的調(diào)試與使用。

附圖說明

圖1：本發(fā)明室內(nèi)定位系統(tǒng)示意圖；

圖2：本發(fā)明室內(nèi)定位系統(tǒng)應(yīng)用示意圖；

圖3：藍牙設(shè)備空間三維坐標(biāo)系示意圖；

圖4：一個藍牙設(shè)備的信號范圍示意圖；

圖5：兩個藍牙設(shè)備的信號范圍示意圖；

圖6：三個藍牙設(shè)備的信號范圍示意圖；

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明具體實施方案。

如圖1所示，基于藍牙的室內(nèi)定位系統(tǒng)，包含藍牙設(shè)備1、信號接收設(shè)備2以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備3，在室內(nèi)空間范圍按照三維坐標(biāo)系的長、寬、高至少間隔5米分別依序號布置藍牙設(shè)備1，藍牙設(shè)備1為藍牙Beacon，藍牙設(shè)備1均通過無線方式與用于接收信號強弱、序號、位置、頻率信息的信號接收設(shè)備2通訊連接，信號接收設(shè)備2與數(shù)據(jù)處理設(shè)備3通訊連接，數(shù)據(jù)處理設(shè)備3處理分析得到的藍牙設(shè)備的廣播頻率A、空間坐標(biāo)位置D、對應(yīng)序號B以及信號強弱值C，數(shù)據(jù)處理設(shè)備與數(shù)據(jù)統(tǒng)計設(shè)備通訊連接，數(shù)據(jù)統(tǒng)計設(shè)備4獲取數(shù)據(jù)處理設(shè)備3的分析結(jié)果，統(tǒng)計各個藍牙設(shè)備的頻率、位置、序號、強弱，對比強弱與位置，得出最靠近信號接收設(shè)備的藍牙設(shè)備的序號，從而得出所屬信號接收設(shè)備在室內(nèi)空間范圍的空間位置。

其中，信號接收設(shè)備2為ZOE-M8G接收器模塊，數(shù)據(jù)處理設(shè)備3為FY-HJCL100環(huán)境數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)統(tǒng)計設(shè)備4為KVM控制臺服務(wù)器。

基于藍牙的室內(nèi)定位方法，如圖2所示，包括以下步驟：

1)建立藍牙設(shè)備空間坐標(biāo)系，如圖3所示，指定室內(nèi)范圍，采用空間三維坐標(biāo)系，設(shè)定空間大小，室內(nèi)空間范圍按照三維坐標(biāo)系的長、寬、高至少間隔5米分別依序號布置藍牙設(shè)備，室內(nèi)建筑墻壁上布置藍牙設(shè)備，設(shè)置藍牙設(shè)備的廣播頻率為500ms，信號強弱為-23db，采用加強型雙面膠將藍牙設(shè)備粘貼到墻壁上或者木板上，遠離金屬物品，安裝在空間范圍開放的位置；

設(shè)定空間大小為長20米，寬10米，高5米，三維坐標(biāo)系大小從(0，0，0)到(20，10，5)，空間中藍牙的坐標(biāo)點001(0，0，0)，002(5，0，0)，003(0，0，5)，004(0，5，0)，005(5，5，5)......；

2)信號接收，人員攜帶信號接收設(shè)備進入室內(nèi)空間，信號接收設(shè)備進入藍牙設(shè)備布置的空間中，藍牙信號基于無線傳輸，信號接收設(shè)備就會接收到藍牙設(shè)備的信號，其中包含有藍牙設(shè)備的強弱、序號、位置、頻率信息；

3)數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理設(shè)備從信號接收設(shè)備獲得藍牙設(shè)備的信息，處理分析得到的藍牙設(shè)備的廣播頻率；處理分析得到的藍牙設(shè)備的空間坐標(biāo)位置，記錄坐標(biāo)點；處理分析得到的藍牙設(shè)備的序號，獲得對應(yīng)序號；處理分析得到的藍牙設(shè)備的信號強弱值，記錄數(shù)值；

靠近某一個藍牙設(shè)備時，信號接收設(shè)備就會接收到信號；

當(dāng)收到1個藍牙信號響應(yīng)時，例如001，說明人員進入001的信號范圍內(nèi)，空間位置即是(0，0，0)-(2.5，2.5，2.5)，說明人員在空間的位置是(0，0，0)-(2.5，2.5，2.5)；一個藍牙設(shè)備的信號范圍如圖4所示，五邊形式藍牙設(shè)備，信號范圍是半徑為2.5的球形區(qū)域內(nèi)；理論上現(xiàn)實中藍牙信號是球形空間范圍，實際中，由于室內(nèi)墻壁干擾，所以是半球形，或者90度范圍；

當(dāng)收到2個藍牙信號響應(yīng)時，例如001，002，說明人員進入001，002的信號范圍內(nèi)，空間位置即是(2.5，2.5，2.5)-(5，2.5，2.5)，說明人員在空間的位置是從2.5米到5米的X軸上；兩個藍牙設(shè)備的信號范圍如圖5所示，五邊形式藍牙設(shè)備，信號范圍是半徑為2.5的兩個球形的區(qū)域內(nèi)；攜帶信號接收設(shè)備的人員就在圖中所示的虛線所示位置上；

當(dāng)收到3個藍牙信號響應(yīng)時，例如001，002，003，說明人員進入001，002，003的信號范圍內(nèi)，空間位置即是(2.5，2.5，2.5)-(5，2.5，2.5)-(2.5，2.5，5)，說明人員在空間的位置是(2.5，2.5，2.5)；3點定位是定位最為準(zhǔn)確的；三個藍牙設(shè)備的信號范圍如圖6所示，五邊形是藍牙設(shè)備，信號范圍是三個球形的區(qū)域，中間圓形黑色的是攜帶藍牙設(shè)備的人員所在的位置；

4)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，數(shù)據(jù)統(tǒng)計設(shè)備獲取數(shù)據(jù)處理設(shè)備的分析結(jié)果，統(tǒng)計各個藍牙設(shè)備的頻率、位置、序號、強弱，對比強弱與位置，得出最靠近信號接收設(shè)備的藍牙設(shè)備的序號，從而得出所屬信號接收設(shè)備在室內(nèi)空間范圍的空間位置，實現(xiàn)基于藍牙的室內(nèi)定位，即可得出人員在室內(nèi)的空間方位坐標(biāo)。

藍牙beacon設(shè)備的數(shù)據(jù)主要由四種資訊構(gòu)成，分別是UUID(通用唯一標(biāo)識符)、Major、Minor、Measured Power。解決了不同beacon設(shè)備自身的信號強度大小不一樣而造成干擾的問題；還解決了出現(xiàn)多個beacon，有更多beacon時，信號干擾嚴(yán)重的問題；還解決了beacon設(shè)備處于室內(nèi)建筑中，信號會聚集，信號范圍難以精確確定的問題。

數(shù)據(jù)處理設(shè)備具體包含：用于處理分析得到的藍牙設(shè)備廣播頻率的頻率處理單元；用于處理分析得到的藍牙設(shè)備空間坐標(biāo)位置的位置處理單元；用于處理分析得到的藍牙設(shè)備序號的序號處理單元；用于處理分析得到的藍牙設(shè)備信號強弱值的強弱處理單元。

藍牙beacon設(shè)備可以調(diào)節(jié)信號強度、距離，而且可以恢復(fù)默認初始化狀態(tài)，有利于設(shè)備的調(diào)試與使用。

基于藍牙設(shè)備的室內(nèi)定位系統(tǒng)，能夠在室內(nèi)準(zhǔn)確的定位，實現(xiàn)更好的用戶體驗，而且藍牙設(shè)備小巧，方便安裝，而且耗電量小，可以維持較長時間正常工作。經(jīng)過實驗測試藍牙設(shè)備定位誤差小于2米。

需要說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并非用以限定本發(fā)明的權(quán)利范圍；同時以上的描述，對于相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的專門人士應(yīng)可明了及實施，因此其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在申請專利范圍中。