本發(fā)明涉及定位技術領域，具體來說是一種基于藍牙定位的辦公場所手機定位方法及定位系統(tǒng)。

背景技術：

現(xiàn)有的辦公場所室內(nèi)定位的比較普及的低成本技術主要有藍牙技術，因為藍牙辦公場所室內(nèi)定位技術最大的優(yōu)點是設備體積小、短距離、低功耗，容易集成在手機等移動設備中。其基本原理主要是通過測量接收到的固定在辦公場所室內(nèi)的藍牙基站的藍牙信號強度，從而判斷移動物體或者人的具體位置。同時，現(xiàn)有辦公室的外來人員流動監(jiān)控基本都是采用攝像頭的方式來進行監(jiān)控，辦公場所室內(nèi)定位的方法并沒有在一般的辦公室管理中使用。本發(fā)明主要是設計了一種高效低成本的辦公室辦公場所室內(nèi)定位方法，通過手機或者佩戴藍牙手環(huán)來獲得人在辦公室活動的辦公場所室內(nèi)軌跡，從而監(jiān)控外來拜訪人員的活動范圍。

現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比之下需要人時刻盯著視頻來監(jiān)控人員的走動，尤其是在攝像頭切換以后，人需要找尋切換后攝像頭的視頻，很難獲得一個高效全局的運動軌跡。尤其是進入敏感區(qū)域也不能自動報警而需要人工識別。因此，利用本發(fā)明的藍牙辦公場所室內(nèi)定位方式，可以輕松獲得人員在辦公室的活動軌跡，并通過繪制好的辦公室區(qū)域地圖，進行實時敏感區(qū)域預警等等。同時，在藍牙定位的實施方法中，現(xiàn)有的技術都是各個廠家在獲得基站信號強度的基礎上分別實施，例如：加權三邊定位，加權三角形質心定位等等。這些方法隨著藍牙基站或者需要定位的人的數(shù)量的增多運算量會越來越大，計算結果精確度有限。

另外，在單個藍牙基站發(fā)射功率和它能覆蓋范圍一定的情況下，在有限的空間內(nèi)，基站采用何種排布結構，可實現(xiàn)布置盡量多的基站，以提高結果的精確到，還能保證相鄰兩個基站的覆蓋范圍交叉最小，。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中隨著藍牙基站或者需要定位的人的數(shù)量的增多運算量會越來越大的缺陷，提供一種基于藍牙定位的辦公場所手機定位方法及定位系統(tǒng)來解決上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種基于藍牙定位的辦公場所手機定位方法，包括以下步驟：

1)將辦公場所室內(nèi)空間按照一定規(guī)則劃分，并在設定位置布置藍牙基站；每個藍牙基站的坐標和id號均存儲于服務器中；多個所述藍牙基站中至少有部分處于坐標軸的x軸、y軸之外的區(qū)域；

2)手機根據(jù)所有能接收到的藍牙基站的廣播信號強度，通過數(shù)學模型計算得到手機和藍牙基站的距離，同時手機獲取能夠接收到藍牙信號的相應藍牙基站的id號，并根據(jù)id號向服務器獲取其藍牙基站的坐標參數(shù)，然后手機根據(jù)距離和坐標參數(shù)計算出手機所在位置坐標，并將位置坐標發(fā)送服務器；服務器將根據(jù)時間間隙獲得的手機位置坐標連起來形成手機的軌跡并存入數(shù)據(jù)庫；

計算過程具體為：設手機從數(shù)據(jù)庫中獲得各個能夠接收到信號的藍牙基站坐標分別為(x1,y1),(x2,y2)……(xn,yn)，通過測得手機接收到藍牙基站的信號強度計算出手機到各藍牙基站的距離分別為d1，d2，...，dn；選取距離平方的倒數(shù)1/di²，作為權值wi，則手機的坐標(x，y)為：

優(yōu)選的，所述步驟1)中，辦公場所室內(nèi)空間劃分和藍牙基站布置規(guī)則為：將辦公場所室內(nèi)空間劃分成多個矩形區(qū)域并形成矩陣，在矩陣節(jié)點處分別布置一個藍牙基站。

優(yōu)選的，所述藍牙id信息包括識別信息和藍牙基站的坐標信息。

優(yōu)選的，所述步驟2)中，手機到與其連接上的藍牙基站的距離d的具體計算步驟為：

記手機距離藍牙基站d米時接收到的rssi值為t(d)，則無線信號在自由空間的傳播模型表示為：

t(d)＝t(d0)-10αlg(d/d0)+ξ(1)

其中t(d0)為距離藍牙基站1m時所接收到的信號強度；α為無線信號衰減因子；ξ為均值為0的服從正態(tài)分布的隨機變量；因此(1)式可簡寫為：

t(d)＝a-blg(d)+ξ(2)

其中a、b為常數(shù)；

當不關心隨機變量ξ的影響時，t(d)與lg(d)滿足線性關系，可以通過測算不同距離的rssi值擬合按(2)式用最小二乘法擬合后得出t(d)與d的函數(shù)關系；若將n組實驗數(shù)據(jù)按照(rssi值，距離)二元組的形式記錄為(t(d1)，d1),(t(d2)，d2),...,(t(dn)，dn)，則用最小二乘法擬合的過程為：

t(d)＝a-blg(d)+ξ(3)

在辦公場所室內(nèi)空間中布置一組藍牙基站后，能夠在手機上測得手機檢測到信號的每個基站所對應的rssi值，分別記為t1,t2,...,tn；代入(3)式后可得關于距離d的一元方程，記為手機與每個基站的距離的理論值為d1，d2……dn，則求解該方程的過程為：

優(yōu)選的，作業(yè)人員通過計算機訪問服務器，以查閱手機運動軌跡。

本發(fā)明還提供一種基于藍牙定位的辦公場所室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括藍牙基站、手機、服務器；手機接入網(wǎng)絡；將辦公場所室內(nèi)空間按照一定規(guī)則劃分，并在設定位置布置藍牙基站；每個藍牙基站的坐標和id號均存儲于服務器中；手機不斷接收藍牙基站的信號，手機根據(jù)所有能接收到的藍牙基站的廣播信號強度，通過數(shù)學模型計算得到手機和藍牙基站的距離，同時手機獲取能夠接收到藍牙信號的相應藍牙基站的id號，并根據(jù)id號向服務器獲取其藍牙基站的坐標參數(shù)，然后手機根據(jù)距離和坐標參數(shù)計算出手機所在位置坐標，并將位置坐標發(fā)送服務器；服務器將根據(jù)時間間隙獲得的手機位置坐標連起來形成手機的軌跡并存入數(shù)據(jù)庫；

計算過程具體為：設手機從數(shù)據(jù)庫中獲得各個能夠接收到信號的藍牙基站坐標分別為(x1，y1)，(x2，y2)...(xn，yn)，通過測得手機接收到藍牙基站的信號強度計算出手機到各藍牙基站的距離分別為d1，d2，...，dn；選取距離平方的倒數(shù)1/di²，作為權值wi，則手機的坐標(x，y)為：

優(yōu)選的，其中，手機到與其連接上的藍牙基站的距離d的具體計算步驟為：

記手機距離藍牙基站d米時接收到的rssi值為t(d)，則無線信號在自由空間的傳播模型表示為：

t(d)＝t(d0)-10αlg(d/d0)+ξ(1)

其中t(d0)為距離藍牙基站1m時所接收到的信號強度；α為無線信號衰減因子；ξ為均值為0的服從正態(tài)分布的隨機變量；因此(1)式可簡寫為：

t(d)＝a-blg(d)+ξ(2)

其中a、b為常數(shù)；

當不關心隨機變量ξ的影響時，t(d)與lg(d)滿足線性關系，可以通過測算不同距離的rssi值擬合按(2)式用最小二乘法擬合后得出t(d)與d的函數(shù)關系；若將n組實驗數(shù)據(jù)按照(rssi值，距離)二元組的形式記錄為(t(d1)，d1),(t(d2)，d2),...,(t(dn)，dn)，則用最小二乘法擬合的過程為：

t(d)＝a-blg(d)+ξ(3)

在辦公場所室內(nèi)空間中布置一組藍牙基站后，能夠在手機上測得手機檢測到信號的每個基站所對應的rssi值，分別記為t1,t2,...,tn；代入(3)式后可得關于距離d的一元方程，記為手機與每個基站的距離的理論值為d1，d2，...，dn，則求解該方程的過程為：

優(yōu)選的，辦公場所室內(nèi)空間劃分和藍牙基站布置規(guī)則為：將辦公場所室內(nèi)空間劃分成多個矩形區(qū)域并形成矩陣，在矩陣節(jié)點處分別布置一個藍牙基站。

優(yōu)選的，所述藍牙id信息包括識別信息和藍牙基站的坐標信息。

優(yōu)選的，還包括計算機；作業(yè)人員通過計算機訪問服務器，查看手機運動軌跡。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：

本發(fā)明的計算方法十分簡單，并通過實際測試，完全可以做到1米左右的精度，完全可以滿足實際需要，使得服務器開銷小，相比其他實施方案具有能耗小，在相同配置的服務器下支持更多的藍牙基站和需要同時定位軌跡的智能手機個數(shù)。

本發(fā)明通過考慮了基站發(fā)射功率和覆蓋范圍一定的情況，在有限的空間內(nèi)，基站采用矩陣排布，可增加基站數(shù)量，達到計算結果更加精確的目的，又能盡量最大化的發(fā)揮每個基站的作用。

由于信號強度和距離的關系成反比，采用1/d²作為權值表示信號強度越大的基站的坐標對計算結果精確性的重要性越大，同樣達到計算結果更加精確的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中實施例1中的基站布置圖；

圖2為本發(fā)明中實施例2中的基站布置圖；

圖3為本發(fā)明中實施例3的系統(tǒng)結構示意圖。

具體實施方式

為使對本發(fā)明的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下：

實施例1

一種基于藍牙定位的辦公場所手機定位方法，包括以下步驟：

步驟1.如圖1所示，將辦公場所室內(nèi)空間按照一定規(guī)則劃分，并在設定位置布置藍牙基站；辦公場所室內(nèi)空間劃分和藍牙基站布置規(guī)則為：辦公場所室內(nèi)空間劃分和藍牙基站布置規(guī)則為：將辦公場所室內(nèi)空間劃分成多個矩形區(qū)域并形成矩陣，在矩陣節(jié)點處分別布置一個藍牙基站。矩形區(qū)域大概為3×3m大小；當然，在障礙物多的地方，可適當多設藍牙基站。每個藍牙基站的坐標和id號均存儲于服務器中。

步驟2.手機根據(jù)所有能收到的藍牙基站的廣播信號強度通過數(shù)學模型計算得到手機和藍牙基站的距離，同時手機向服務器數(shù)據(jù)庫獲得各個接收到信號的藍牙基站的坐標參數(shù)，然后手機根據(jù)距離和坐標參數(shù)計算出手機所在位置的坐標，并將位置坐標發(fā)送服務器；服務器根據(jù)時間間隙獲得的手機位置坐標連起來形成手機的軌跡軌跡存入數(shù)據(jù)庫；作業(yè)人員可通過計算機訪問服務器，查閱手機的運動路徑。

手機坐標計算過程具體為：服務器從數(shù)據(jù)庫中獲得藍牙基站坐標分別為(x1,y1)，(x2,y2)……(xn,yn)，并測得手機到各藍牙基站的距離分別為d1，d2……dn；選取距離平方的倒數(shù)1/di²，作為權值wi，則手機的坐標為：

其中，之所以選擇1/di²作為權值，主要是考慮手機接收到的信號強度和距離的關系是成反比的，也就是信號強度越大，距離越近(小)。經(jīng)過將1/d、1/d²、1/d³分別作為權值計算，最終得到把1/di²作為權值，計算出的結果更接近實際數(shù)據(jù)。

d1，d2……dn是根據(jù)無線信號在空間中的傳播模型實現(xiàn)距離測算。具體為：記手機距離標準藍牙基站d米時接收到的rssi值為t(d)，則無線信號在自由空間的傳播模型可以表示為：

t(d)＝t(d0)-10αlg(d/d0)+ξ(1)

其中t(d0)為距離藍牙基站1m時所接收到的信號強度；α為無線信號衰減因子，與所處無線環(huán)境有關；ξ為均值為0的服從正態(tài)分布的隨機變量。因此(1)式可簡寫為：

t(d)＝a-blg(d)+ξ(2)

其中a、b為常數(shù)。

可以發(fā)現(xiàn)在不關心隨機變量ξ的影響時，t(d)與lg(d)滿足某種線性關系，可以通過測算不同距離的rssi值擬合按(2)式用最小二乘法擬合后得出t(d)與d的函數(shù)關系。若將n組實驗數(shù)據(jù)按照(rssi值，距離)二元組的形式記錄為(t(d1)，d1),(t(d2)，d2),...,(t(dn)，dn)，則用最小二乘法擬合的過程為：

t(d)＝a-blg(d)+ξ(3)

本實施例中通過手機與某個標準的藍牙基站每隔0.1m測量一次的方式測得30組3m以內(nèi)rssi值，擬合后得到該環(huán)境下rssi值隨距離的變化關系為：

t(d)＝-59-28lg(d)+ξ(4)

在辦公場所室內(nèi)空間中布置的一組藍牙基站后，可以在手機上測得每個基站所對應的rssi值，不妨記為t1,t2,...,tn；代入(3)式后可得關于距離d的一元方程，記手機與每個基站的距離的理論值為d1，d2……dn,則求解該方程的過程為：

在本實施例中，根據(jù)(4)式由測得rssi值逆向推得理論距離值的具體過程為：

實施例2

下面通過一個具體的實施例來對上述方案進一步說明：

如圖2所示，我們在一個矩形空曠區(qū)域如表一所示，放置6個基站bs1，bs2，bs3，bs4，bs5，bs6，高度為1米(同時假設手機也都放在同一平面)。水平坐標位置也在圖中標記。在障礙物較多的區(qū)域，6個基站中的4個相距較近?，F(xiàn)有一個智能手機實際的坐標為(250，200)需要利用上面的實施方案進行定位，具體數(shù)據(jù)獲得如表一：

表一

通過本發(fā)明的方法獲得的坐標為：(209，196)，與實際的坐標(250，200)相比較，定位精度完全在辦公室的環(huán)境下應用是可以接受的。

實施例3

如圖3所示，本發(fā)明還提供一種基于藍牙定位的辦公場所室內(nèi)定位系統(tǒng)，應用于辦公場所。包括藍牙基站、手機、服務器、計算機；手機直接接入網(wǎng)絡；手機不斷接收藍牙基站的信號，根據(jù)所有能接收到的藍牙基站的廣播信號強度，通過數(shù)學模型計算得到手機和藍牙基站的距離；選取距離平方的倒數(shù)作為權值，計算出手機的位置坐標；并將位置坐標發(fā)送服務器；服務器根據(jù)時間間隙獲得的手機位置坐標連起來形成手機的軌跡并存入數(shù)據(jù)庫；作業(yè)人員可通過計算機訪問數(shù)據(jù)庫，查看手機運動軌跡。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。