一种基于小基站和蓝牙的室内融合定位方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于小基站和蓝牙的室内融合定位方法及系统，所述方法步骤如下：步骤1：智能终端进入室内定位系统并开启定位服务，智能终端扫描周围小基站和蓝牙信标；步骤2：智能终端向定位服务器发送定位请求；步骤3：定位服务器响应智能终端的定位请求；步骤4：标有位置信息的室内地图显示在智能终端上。其系统包括：智能终端、小基站、蓝牙信标和定位服务器。本发明专利技术有益的效果：可实现快速确定室内定位场景，加快室内定位服务的响应时间，然后利用蓝牙信标实现高精度的室内定位，可以解决不同场景的室内定位需求，从而降低提供室内定位服务的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及室内定位领域，具有涉及一种基于小基站和蓝牙的室内融合定位方法及系统。
技术介绍
随着人民生活水平的逐步提高和无线通信技术的不断进步，人们对室内定位与导航的需求日益增大，尤其是在复杂的室内环境中，如机场大厅、展厅、超市、停车场等，常常迫切需要确定移动终端在室内的位置信息。此外，随着国内智慧城市的兴起，也激发了对室内定位的需求。因此，开展室内定位技术研究及相关产品开发具有很好的市场应用前景和经济、社会效益。典型的室内定位技术有：蓝牙、超宽带、惯性传感器、WIFI、RFID、移动通信网络、ZigBee等等。但是大多数的方法均不能直接应用在手机上，必须通过专用的手持设备才能实现，实用性不强，且精度也受到一定限制。例如，基于UWB的室内定位虽然精度达亚米级甚至厘米级，但UWB难以实现大范围室内覆盖，且手机不支持UWB，定位成本非常高。基于WiFi的室内定位虽然很好在智能手机上实现，但其三维定位能力弱，且精度不高(1～10米)。ZigBee定位产品主要用于工业的传感领域和智能家居方面；移动通信系统的定位服务虽然都是面向手机定位，但其定位精度非常低，其应用非常有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，而提供一种基于小基站和蓝牙的室内融合定位方法及系统，能够帮助智能手机用户实现用户可感知位置的室内三维定位。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。本专利技术公开的基于小基站和蓝牙的智能手机室内融合定位方法，包括以下步骤：步骤1、智能终端搜索周围蓝牙信标和小基站的信号，记录小基站的ID(识别号)，蓝牙信标的ID和RSSI(信号强度)；步骤2、智能终端将搜索到的至少1个蓝牙信标和1个小基站后，将记录的信息通过TCP/IP上传到定位服务器，请求定位服务，并启动定时器等待定位服务器的响应；步骤3、定位服务器收到定位服务请求后，按以下步骤进行响应定位服务请求：步骤301、根据小基站ID查询小基站数据库，得到小基站的坐标和蓝牙信标所属数据库名；步骤302、根据蓝牙信标ID查询对应蓝牙信标数据库，得到蓝牙信标所在楼层及其二维坐标；步骤303、根据蓝牙信标节点的RSSI，利用下面公式估计智能终端和蓝牙信标之间的距离d；d=d0*10(Pr,dB(d0)+PT-PR)/10*np]]>上式中，d0为参考距离，d为智能终端和蓝牙信标之间的距离，Pr,dB(d0)是在距离蓝牙信标d0处的路径损耗，np为路径损耗常数，PT和PR为发送功率和接收功率，d0、Pr,dB(d0)、np和PT都是预设的参数，PR用RSSI进行测量；步骤304、根据蓝牙信标数量采用不同方法确定智能终端的二维坐标位置。如果蓝牙信标数量少于3个，采用质心定位算法计算智能终端的二维坐标；否则，采用多边定位算法计算智能终端的二维坐标；其中，质心定位算法计算公式为：x=1nΣj=1nxj,y=1nΣj=1nyj,j=1,2,...,n]]>上式中，n为智能终端扫描的蓝牙信标节点个数，(xj,yj)为蓝牙信标的二维坐标，(x,y)为智能终端的定位坐标。多边定位算法计算公式为：X＝(ATA)-1ATB其中A=-2x1-xny1-ynx2-xny2-yn......xn-1-xnyn-1-yn,X=xy,B=d12-dn2+xn2-x12+yn2-y12d22-dn2+xn2-x22+yn2-y22...dn-12-dn2+xn2-xn-12+yn2-yn-12]]>上式中，n为智能终端扫描的蓝牙信标节点个数，(xj,yj)为蓝牙信标的二维坐标，(x,y)为智能终端的定位坐标，di为智能终端到蓝牙信标的估计距离。步骤305、定位服务器将完整的定位坐标体系及该点周围的室内地图反馈给智能终端。步骤4、智能终端如果在定时时间以内收到定位服务器的响应后，APP内显示当前位置的室内地图，并标注用户所在位置，结束本次定位服务；否则，提示定位失败，等待用户的下步操作指令。本专利技术还提供的基于小基站和蓝牙的智能手机室内融合定位系统，其包括：智能终端、小基站、蓝牙信标和定位服务器组成；其中，所述的智能终端指支持低功耗蓝牙的设备，且需要在设备上安装室内定位服务APP，在定位系统中是定位服务的发起者和接收者；所述的小基站指移动通信系统用于室内信号覆盖的smallcell，在定位系统中给智能手机提供数据业务链路和辅助定位作用；所述的蓝牙信标指支持低功耗蓝牙(蓝牙4.0)协议的蓝牙基站，在定位系统中蓝牙信标以固定功率广播自己的ID(识别号)，给智能终端提供参考定位坐标；所述的定位服务器由定位服务软件和数据库组成，定位服务软件负责响应智能终端的定位服务请求，计算智能终端的位置；数据库负责记录小基站和蓝牙基站的位置坐标，以及每个场景的特征参数，它主要由1张小基站位置表、多张蓝牙信标位置表组成。所述的基于小基站和蓝牙的智能手机室内融合定位系统的定位坐标体系为“应用场景(大楼)+楼层+房间，二维坐标”。本专利技术的有益的效果在于：利用蓝牙信号穿透性衰减大的特点，实现三维的室内定位覆盖，且三维坐标体系是用户可感知的坐标体系，即用户非常清楚自己所在的室内位置；利用小基站少的特点，快速确定室内定位场景，加快室内定位服务的响应时间，然后利用蓝牙信标实现高精度的室内定位；多场景的室内定位覆盖，即一个定位服务器入口，可以解决不同场景的室内定位需求，从而降低提供室内定位服务的成本。附图说明图1为本专利技术所述系统的组成框图；图2为本专利技术所述方法的流程图；图3为具体实施例示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。如图1，其为本专利技术的一种基于小基站和蓝牙的室内融合定位系统组成框图，其包括：智能终端a、小基站b(本实施例中为Smallcell)、蓝牙信标c和定位服务器d组成；其中，所述的智能终端a指支持低功耗蓝牙的设备，且需要在设备上安装室内定位服务APP，在定位系统中是定位服务的发起者和接收者；所述的小基站b指移动通信系统用于室内信号覆盖的smallcell，在定位系统中给智能手机提供数据业务链路和辅助定位作用；所述的蓝牙信标c指支持低功耗蓝牙(蓝牙4.0)协议的蓝牙基站，在定位系统中蓝牙信标以固定功率广播自己的ID(识别号)，给智能终端提供参考定位坐标；所述的定位服务器d由定位服务软件和数据库组成，定位服务软件负责响应智能终端的定位服务请求，计算智能终端的位置；数据库负责记录小基站和蓝牙基站的位置坐标，以及每个场景的特征参数，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于小基站和蓝牙的智能手机室内融合定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、智能终端搜索周围蓝牙信标和小基站的信号，记录小基站的ID，蓝牙信标的ID和RSSI；步骤2、智能终端将搜索到的至少1个蓝牙信标和1个小基站后，将记录的信息通过TCP/IP上传到定位服务器，请求定位服务，并启动定时器等待定位服务器的响应；步骤3、定位服务器收到定位服务请求后，按以下步骤进行响应定位服务请求：步骤301、根据小基站ID查询小基站数据库，得到小基站的坐标和蓝牙信标所属数据库名；步骤302、根据蓝牙信标ID查询对应蓝牙信标数据库，得到蓝牙信标所在楼层及其二维坐标；步骤303、根据蓝牙信标节点的RSSI，利用下面公式估计智能终端和蓝牙信标之间的距离d；d=d0*10(Pr,dB(d0)+PT-PR)/10*np]]>上式中，d0为参考距离，d为智能终端和蓝牙信标之间的距离，Pr,dB(d0)是在距离蓝牙信标d0处的路径损耗，np为路径损耗常数，PT和PR为发送功率和接收功率，d0、Pr,dB(d0)、np和PT都是预设的参数，PR用RSSI进行测量；步骤304、根据蓝牙信标数量采用不同方法确定智能终端的二维坐标位置；如果蓝牙信标数量少于3个，采用质心定位算法计算智能终端的二维坐标；否则，采用多边定位算法计算智能终端的二维坐标；其中，质心定位算法计算公式为：x=1nΣj=1nxj,y=1nΣj=1nyj,j=1,2,...,n]]>上式中，n为智能终端扫描的蓝牙信标节点个数，(xj,yj)为蓝牙信标的二维坐标，(x,y)为智能终端的定位坐标；多边定位算法计算公式为：X＝(ATA)‑1ATB其中A=-2x1-xny1-ynx2-xny2-yn......xn-1-xnyn-1-yn,X=xy,B=d12-dn2+xn2-x12+yn2-y12d22-dn2+xn2-x22+yn2-y22...dn-12-dn2+xn2-xn-12+yn2-yn-12]]>上式中，n为智能终端扫描的蓝牙信标节点个数，(xj,yj)为蓝牙信标的二维坐标，(x,y)为智能终端的定位坐标，di为智能终端到蓝牙信标的估计距离；步骤305、定位服务器将完整的定位坐标体系及该点周围的室内地图反馈给智能终端；步骤4、智能终端如果在定时时间以内收到定位服务器的响应后，APP内显示当前位置的室内地图，并标注用户所在位置，结束本次定位服务；否则，提示定位失败，等待用户的下步操作指令。...

【技术特征摘要】
1.一种基于小基站和蓝牙的智能手机室内融合定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、智能终端搜索周围蓝牙信标和小基站的信号，记录小基站的ID，蓝牙信标的ID
和RSSI；
步骤2、智能终端将搜索到的至少1个蓝牙信标和1个小基站后，将记录的信息通过
TCP/IP上传到定位服务器，请求定位服务，并启动定时器等待定位服务器的响应；
步骤3、定位服务器收到定位服务请求后，按以下步骤进行响应定位服务请求：
步骤301、根据小基站ID查询小基站数据库，得到小基站的坐标和蓝牙信标所属数据库
名；
步骤302、根据蓝牙信标ID查询对应蓝牙信标数据库，得到蓝牙信标所在楼层及其二维
坐标；
步骤303、根据蓝牙信标节点的RSSI，利用下面公式估计智能终端和蓝牙信标之间的距
离d；
d=d0*10(Pr,dB(d0)+PT-PR)/10*np]]>上式中，d0为参考距离，d为智能终端和蓝牙信标之间的距离，Pr,dB(d0)是在距离蓝牙信
标d0处的路径损耗，np为路径损耗常数，PT和PR为发送功率和接收功率，d0、Pr,dB(d0)、np和
PT都是预设的参数，PR用RSSI进行测量；
步骤304、根据蓝牙信标数量采用不同方法确定智能终端的二维坐标位置；如果蓝牙信
标数量少于3个，采用质心定位算法计算智能终端的二维坐标；否则，采用多边定位算法计
算智能终端的二维坐标；
其中，质心定位算法计算公式为：
x=1nΣj=1nxj,y=1nΣj=1nyj,j=1,2,...,n]]>上式中，n为智能终端扫描的蓝牙信标节点个数，(xj,yj)为蓝牙信标的二维坐标，(x,y)
为智能终端的定位坐标；
多边定...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚英彪，陈新，严军荣，潘鹏，
申请(专利权)人：三维通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33