一种室内定位引导方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种室内定位引导方法及系统，所述方法和系统通过手机获得UWB定位标签的唯一序列号，完成手机与该UWB定位标签的虚拟绑定，UWB定位标签将坐标信息通过UWB定位基站网络发送给后台服务器或云端，手机从云端或后台服务器获得位置信息，本发明专利技术将手机室内定位精度从数米通过计算和加权平均整合提高到小于30cm，可服务于普通消费者；系统结构简单、工作性能稳定，抗干扰能力强，是搭建室内LBS的基础设施，具有巨大的商业应用前景。

Indoor positioning guiding method and system

The present invention provides a method and system for indoor positioning guide, the unique sequence number of the method and system for UWB tag through mobile phone, mobile phone and the label is bound to complete the virtual UWB positioning, UWB positioning labels will coordinate information through the UWB base station network to send to the server or cloud, mobile phone location information is obtained from the cloud or the backstage server, the invention will mobile phone indoor positioning accuracy from several meters by calculating the weighted average and integration increased to less than 30cm, which can serve for ordinary consumers; the system has simple structure, stable performance, strong anti-interference ability, is the infrastructure to build indoor LBS, has great commercial application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种室内定位引导方法及系统
本专利技术属于定位
，具体涉及一种室内定位引导方法及系统。
技术介绍
手机的地理位置定位能力是导航和LBS(LocationBasedService基于位置的服务)应用的技术基础，可实现各种与位置相关的服务，例如查看附近的餐馆等。手机的室外定位主要依靠GPS完成。但是在室内GPS信号受建筑物的遮蔽而大大衰减，所以传统室外定位技术在室内几乎不可用。目前存在的室内定位方式主要有：WIFI、蓝牙、LED灯泡、激光、UWB。(1)WIFI、蓝牙、LED灯泡，这三种方式可以直接利用手机内现有的硬件进行室内定位，获得了较大的关注，很多公司投入其中研究如何提高定位精度。但是受相关物理特性的影响，目前这些方式的定位精度太低，普遍在数米以上，且稳定性和抗干扰能力弱，无法满足精确室内LBS的需求。而且截止目前也没有看到能大幅度提高定位精度的迹象。(2)激光定位的精确度最高，可以到厘米级，但激光雷达的成本也最高。因为不能直接对手机定位，所以激光定位主要用于机器人、无人车等成本相对不很敏感的设备定位。(3)UWB(Ultra-Wideband超宽带)定位精度最高可到<10cm。但因为手机未集成UWB收发器，所以目前主要在特定领域对佩戴了UWB标签的人员和设备进行定位，例如对厂区人员和资产的室内定位。这种技术在商业领域应用的探索较少。基于手机传感器的室内定位方法及系统(申请号201310234240.3)公开了一种基于手机传感器的室内定位系统，手机传感器包括陀螺仪传感器、方向传感器与加速度传感器。此种仅依靠手机集成的惯性传感器做室内定位的方法，无法解决累积误差大的问题，不实用。现有的手机室内定位方案，普遍存在定位精度低、易受干扰的问题，实际定位误差通常在数米以上。这样的定位精度只能满足有限的LBS应用，例如在一个购物中心内勉强找到某个餐馆的大致位置范围。如果将定位精度进一步稳定提高到分米级(<0.5m)，则可以满足定位到超市货架的精度，具有更大的商业想象空间。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种室内定位引导方法，所述方法通过手机获得UWB定位标签的唯一序列号，完成手机与该UWB定位标签的虚拟绑定，UWB定位标签将坐标信息通过UWB定位基站网络发送给后台服务器或云端，手机从云端或后台服务器获得位置信息；进一步地，所述方法包括：S1：通过手机扫描UWB定位标签上的二维码获得标签的唯一序列号，实现虚拟绑定；S2：UWB定位基站网络中的UWB定位基站，通过对应连接UWB定位标签，采集RRSI值，并采用均值法和高斯分布法对其进行参数处理；S3：通过三角质心法计算获得第一坐标参数；S4：对S3中所述第一数据进行加权质心计算，获取第二坐标参数；S5：对S4中获取的第三坐标参数进行整合获取GPS数据，并进行GPS数据压缩；S6：将S5中的压缩数据传输到后台服务器或云端；S7：后台服务器或云端进行GPS数据解压，获取定位信息；进一步地，所述S2具体为采集RRSI值并计算：其中，d为接收端与发射端之间的距离；d0为参考距离；Pr(d)为接收端的接收信号功率；Pr(d0)为参考距离d0点对应的接收信号功率；XdBm是一个平均值为0的高斯随机变量，n为路径损耗指数，其与环境相关，室内视距n为1.6～1.8，有阻挡障碍的空间n为4～6；进一步地，所述S3具体为：已知移动节点到三个信标节点的物理距离，用这三个信标节点做三个圆的圆心，到移动节点的物理距离为半径，画三个圆，这三个圆与移动节点相交的，三个圆的公共交点为移动节点MS的位置；进一步地，所述S4具体为：其中，Pi(x,y)为未知节点估计位置的坐标，Bj(x,y)为锚节点j的坐标，wij为权值；进一步地，其中wij为权值，dij为未知节点i与锚节点之间的距离，g是根据实际环境进行调节的参数；进一步地，所述S6中数据压缩方法具体为对有效GPS位置数据按采集时间进行排序，每n个时间点的数据组成一个数据包，然后对每个数据包进行压缩；进一步地，所述S7中数据解压方法具体为：S71:计算每个时间点整形格式方向角和速度；S72：计算各点相对笛卡尔坐标；S73：各点笛卡尔坐标进行平滑处理；S74:计算各时点GPS经纬度；进一步地，一种室内定位引导系统，所述系统包括布置于室内的UWB定位基站网络、UWB定位标签和后台服务器，所述UWB定位标签连接所述UWB定位基站网络，所述UWB定位基站网络与后台服务器或云端连接，手机连接后台服务器或云端，所述UWB定位基站网络包括多个UWB定位基站，所述多个UWB定位基站布置于室内位置固定的已知点；进一步地，所述UWB定位标签的形状为手环式、卡片式或盒式；本专利技术的有益效果如下：1)将手机室内定位精度从数米通过计算和加权平均整合提高到小于30cm，可服务于普通消费者；2)系统结构简单、工作性能稳定，抗干扰能力强，是搭建室内LBS的基础设施，具有巨大的商业应用前景；3)通过该压缩解压方法中的压缩和解压过程，一个数据包内n个时间点的数据压缩前大小为个25n字节，压缩之后的大小为4n+12个字节，压缩率的大小为(4n+12)/25n，假设每20秒形成一个数据包，则压缩率为18.4％，不仅在数据传输过程中至少节省了的80％数据传输流量，而且通过离线平台的处理，能够很好的恢复每个时间点的GPS位置数据，同时达到了节省数据传输成本和效率两方面的目的。附图说明图1为本专利技术所述系统的结构图；图2为本专利技术所述方法的圆周模型图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。下面为本专利技术的举出最佳实施例：如图1-图2所示，一种室内定位引导方法，所述方法通过手机获得UWB定位标签的唯一序列号，完成手机与该UWB定位标签的虚拟绑定，UWB定位标签将坐标信息通过UWB定位基站网络发送给后台服务器或云端，手机从云端或后台服务器获得位置信息，所述方法包括：S1：通过手机扫描UWB定位标签上的二维码获得标签的唯一序列号，实现虚拟绑定；S2：UWB定位基站网络中的UWB定位基站，通过对应连接UWB定位标签，采集RRSI值，并采用均值法和高斯分布法对其进行参数处理；S3：通过三角质心法计算获得第一坐标参数；S4：对S3中所述第一数据进行加权质心计算，获取第二坐标参数；S5：对S4中获取的第三坐标参数进行整合获取GPS数据，并进行GPS数据压缩；S6：将S5中的压缩数据传输到后台服务器或云端；S7：后台服务器或云端进行GPS数据解压，获取定位信息。所述S2具体为采集RRSI值并计算：已知发射功率，接受节点通过接收功率，计算传播损耗，再通过理论或者经验的传播模型将传播损耗转换为距离。在自由空间中，距发射d处的天本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内定位引导方法，其特征在于，所述方法通过手机获得UWB定位标签的唯一序列号，完成手机与该UWB定位标签的虚拟绑定，UWB定位标签将坐标信息通过UWB定位基站网络发送给后台服务器或云端，手机从云端或后台服务器获得位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种室内定位引导方法，其特征在于，所述方法通过手机获得UWB定位标签的唯一序列号，完成手机与该UWB定位标签的虚拟绑定，UWB定位标签将坐标信息通过UWB定位基站网络发送给后台服务器或云端，手机从云端或后台服务器获得位置信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：S1：通过手机扫描UWB定位标签上的二维码获得标签的唯一序列号，实现虚拟绑定；S2：UWB定位基站网络中的UWB定位基站，通过对应连接UWB定位标签，采集RRSI值，并采用均值法和高斯分布法对其进行参数处理；S3：通过三角质心法计算获得第一坐标参数；S4：对S3中所述第一数据进行加权质心计算，获取第二坐标参数；S5：对S4中获取的第三坐标参数进行整合获取GPS数据，并进行GPS数据压缩；S6：将S5中的压缩数据传输到后台服务器或云端；S7：后台服务器或云端进行GPS数据解压，获取定位信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S2具体为采集RRSI值并计算：其中，d为接收端与发射端之间的距离；d0为参考距离；Pr(d)为接收端的接收信号功率；Pr(d0)为参考距离d0点对应的接收信号功率；XdBm是一个平均值为0的高斯随机变量，n为路径损耗指数，其与环境相关，室内视距n为1.6～1.8，有阻挡障碍的空间n为4～6。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S3具体为：已知移动节点到三个信标节点的物理距离，用这三个信标节点做三个圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦存存，
申请(专利权)人：浙江工商职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33