基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的可靠人车临近感知装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的可靠人车临近感知装置，包括云平台；数据采集模块，用于从云平台获取信息；还用于采集当前用户位置的iBeacon信号强度值；人车相对位置判断模块，用于获取到的该车型的指纹库和阈值数据进行判断出用户当前所处的区域；位置判断检查模块，用于对人车相对位置判断模块的判断结果进行有效性检查，确认判断结果的有效性；动作状态判断模块，利用智能手机中IMU动作识别模块检测用户动作状态的迁移，检测出用户的动作状态；融合模块，用于根据BLE蓝牙指纹定位结果与动作状态的融合实现精确可靠的人相对车辆的空间定位。本发明专利技术能实现高可靠性的人车相对定位，为无干预的车辆进入控制与位置服务提供保障。

A reliable human vehicle proximity sensing device and method based on BLE fingerprint location and IMU action recognition

The invention discloses a BLE fingerprint positioning and IMU action recognition fusion based on reliable car near the sensing device, including cloud platform; data acquisition module for acquiring information from the cloud platform; also for iBeacon signal strength to collect current user location; vehicle relative position judgment module for access to the car the fingerprint database and threshold data were judged at this area; to determine the location of inspection module, for vehicle relative position judgment module to judge the results of validity check, confirm the validity of judgment; action state judgment module by transfer detection of user action state IMU action recognition module of the intelligent mobile phone. The motion state of the user's detection; fusion module is used to realize the accurate and reliable fusion of people according to the Bluetooth BLE fingerprint positioning results and operation state Relative space positioning of a vehicle. The invention can realize the high reliability of the relative positioning of the human and vehicle, and provide the guarantee for the non intervention vehicle to enter the control and position service.

【技术实现步骤摘要】
基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的可靠人车临近感知装置与方法
本专利技术涉及定位技术，尤其涉及一种基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的可靠人车临近感知装置与方法。
技术介绍
人车临近感知，即感知用户相对于车辆的位置。随着计算机技术的发展和应用领域的扩展，目前一些高端车辆越来越趋近于智能化，即汽车智能无钥匙进入系统、智能无钥匙启动系统等等。而这些智能化的控制与服务都是需要以可靠的人车临近感知技术为前提的，目前人车临近感知大多是基于无线射频识别(即RFID)技术来实现的，而该种技术的缺点是用户需要携带特定感应芯片作为智能车钥匙。而本专利技术的基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的人车临近感知方法只需以用户智能手机为载体，无需用户再携带额外设备。BLE指纹定位是目前室内定位研究领域常用的主流方法之一，主要思想是先在定位环境中选定众多已知位置的参考点，离线采集所有参考点处的BLE信号向量，建立参考点与信号向量一一对应的指纹信息库。然后在线测量用户当前位置收集到的BLE信号信息，并用该信号信息去指纹信息库中进行匹配，找到指纹信息最相似的参考点，则用户当前位置近似等于该参考点的位置。IMU动作识别是指根据用户在运动过程中惯性传感器所产生的加速度数据、陀螺仪数据等在进行滤波处理、提取特征值向量、利用模式识别的方法进行动作分类后识别出用户当前的运动状态。该方法已经在跑步计步、行人航迹推算等领域得到了广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的可靠人车临近感知装置与方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的可靠人车临近感知装置，包括云平台，用于预存每辆汽车的车载iBeacon基站的UUID和MAC地址信息，以及每种车型所对应的蓝牙指纹库和阈值信息；数据采集模块，用于通过智能手机的蜂窝通信模块从云平台获取车辆的车载iBeacon基站UUID和MAC地址信息，以及该车型所对应的蓝牙指纹库信息、阈值信息；还用于采集当前用户位置的iBeacon信号强度值(s1,s2)；所述iBeacon信号由车载iBeacon基站发出；所述车载iBeacon基站为两个功率相同的iBeacon，分别固定设置在汽车的仪表台位置和汽车的后备箱中间位置；人车相对位置判断模块，用于获取到的该车型的指纹库和阈值数据进行判断出用户当前所处的区域；所述区域包括IN区域：人位于车内，NEAR区域：人位于车外离车5米范围内，FAR区域：人位于车外离车5米范围外；位置判断检查模块，用于对人车相对位置判断模块的判断结果进行有效性检查，确认判断结果的有效性；所述位置判断检查模块的工作方法如下：若当前i时刻的蓝牙定位区域B(i)和前四次的蓝牙定位区域B(j)(j取值范围为i-1,i-2,i-3,i-4)中至少有2次相同，则确定判断结果有效，否则确定判断结果无效。动作状态判断模块，利用智能手机中IMU动作识别模块检测用户动作状态的迁移，检测出用户最近时刻的动作状态为V；融合模块，用于根据BLE蓝牙指纹定位结果与动作状态的融合实现精确可靠的人相对车辆的空间定位；具体如下：根据检测到的用户最近时刻动作状态V来进一步证实当前用户的位置是否发生改变，如果证实发生改变则将蓝牙定位区域B作为用户当前位置A(i)输出，否则保持原有用户位置状态，将上一个时刻的位置A(i-1)作为A(i)输出。按上述方案，云平台中对应的BLE指纹数据库和阈值信息的建立过程为：S1.1，利用智能手机采集多组分别位于车辆外左前方，右前方，左边，右边，左后方，右后方；车内主驾驶位，副驾驶位，操纵杆，后座左边，后座中间，后座右边，一共12个参考点处的车载iBeacon信号强度向量值s＝(s1,s2)，其中，s1代表位于车内仪表台iBeacon基站的信号值，s2代表位于车辆后备箱中间iBeacon基站的信号值，每组数据采集时间相同，用于计算该车型在云平台中所对应的BLE指纹数据库；S1.2，对于步骤S1.1中在12个参考点处采集到的车辆前后两个iBeacon基站的信号值分别求平均值，得到每个参考点处的BLE指纹数据S1.3，利用智能手机在离车辆5米的地方绕车行走，采集多组车载iBeacon信号值，每组采集时间相同，用于训练云平台中区分该车型的FAR区域与NEAR或IN区域的阈值信息；S1.4，对于S1.3中采集到的数据进行统计分析，求出在离车5米的地方所采集到的车载Ibeacon信号s1和s2的平均值，分别作为区分该车型的FAR区域与NEAR或IN区域的阈值θ1和θ2，使得距离汽车5米外的位置收到的车载iBeacon信号(s1,s2)满足s1≤θ1且s2≤θ2，最后将得到的阈值信息上传云平台。本专利技术还提供一种基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的可靠人车临近感知方法，包括如下步骤：S1，通过智能手机的蜂窝通信模块从云平台获取车辆的车载iBeacon基站UUID和MAC地址信息，以及该车型所对应的蓝牙指纹库信息、阈值信息；所述云平台预存每辆汽车的车载iBeacon基站的UUID和MAC地址信息，以及每种车型所对应的蓝牙指纹库和阈值信息；S2，采集当前用户位置的iBeacon信号强度值(s1,s2)，根据S1中获取到的该车型的指纹库和阈值数据进行判断出用户当前所处的区域B；所述区域包括IN区域：人位于车内，NEAR区域：人位于车外离车5米范围内，FAR区域：人位于车外离车5米范围外；S3：对S2中得出的蓝牙定位区域B进行有效性检查；具体方法为要求当前i时刻的蓝牙定位区域B(i)和前四次的蓝牙定位区域B(j)(j取值范围为i-1,i-2,i-3,i-4)中至少有2次相同则得出B(i)是有效的，否则无效；如果判断区域B(i)无效则直接结束，返回执行S2步骤；如果判断区域B有效则继续进行接下来流程；S4：检查蓝牙定位区域B和用户上一个时刻的位置A(i-1)是否发生改变，如果没有发生改变，则直接得出结论B就是用户当前的位置A(i)，并结束接下来的流程；否则继续进行；S5：利用智能手机中IMU动作识别模块检测用户动作状态的迁移，检测出用户最近时刻的动作状态为V；S6：根据S5中检测到的用户最近时刻动作状态V来进一步证实当前用户的位置是否发生改变，如果证实发生改变则将蓝牙定位区域B作为用户当前位置A(i)输出，否则保持原有用户位置状态，将A(i-1)作为A(i)输出。按上述方案，所述S2中采集当前用户位置的iBeacon信号强度值(s1,s2)进行区域定位的间隔周期为20ms。按上述方案，所述人车相对位置判断模块的工作方法如下：S2.1，根据从云平台获得的车辆的车载iBeacon基站UUID和MAC地址信息，从当前所接收到的信号中匹配出前后两个车载iBeacon基站；S2.2，采集用户当前位置收到的车载iBeacon基站信号(s1,s2)，根据S1中从云平台获得到的阈值信息(θ1,θ2)进行判断，如果满足s1≤θ1且s2≤θ2，则可以判断用户当前在位于相对车辆的FAR区域，否则位于IN区域或者NEAR区域；S2.3，如果S2.2中判断用户当前位置不处在FAR区域，则根据S2-2中从云平台获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的可靠人车临近感知装置，包括云平台，用于预存每辆汽车的车载iBeacon基站的UUID和MAC地址信息，以及每种车型所对应的蓝牙指纹库和阈值信息；数据采集模块，用于从云平台获取车辆的车载iBeacon基站UUID和MAC地址信息，以及该车型所对应的蓝牙指纹库信息、阈值信息；还用于采集当前用户位置的iBeacon信号强度值(s1,s2)；所述iBeacon信号由车载iBeacon基站发出；所述车载iBeacon基站为两个功率相同的iBeacon，分别固定设置在汽车的仪表台位置和汽车的后备箱中间位置；人车相对位置判断模块，用于获取到的该车型的指纹库和阈值数据进行判断出用户当前所处的区域；所述区域包括IN区域：人位于车内，NEAR区域：人位于车外离车5米范围内，FAR区域：人位于车外离车5米范围外；位置判断检查模块，用于对人车相对位置判断模块的判断结果进行有效性检查，确认判断结果的有效性；所述位置判断检查模块的工作方法如下：若当前i时刻的蓝牙定位区域B(i)和前四次的蓝牙定位区域B(j)中至少有2次相同，则确定判断结果有效，否则确定判断结果无效；动作状态判断模块，利用智能手机中IMU动作识别模块检测用户动作状态的迁移，检测出用户最近时刻的动作状态为V；融合模块，用于根据BLE蓝牙指纹定位结果与动作状态的融合实现精确可靠的人相对车辆的空间定位；具体如下：根据检测到的用户最近时刻动作状态V来进一步证实当前用户的位置是否发生改变，如果证实发生改变，则将蓝牙定位区域B(i)作为用户当前位置A(i)输出，否则保持原有用户位置状态，将上一个时刻的位置A(i‑1)作为A(i)输出。...

【技术特征摘要】
1.一种基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的可靠人车临近感知装置，包括云平台，用于预存每辆汽车的车载iBeacon基站的UUID和MAC地址信息，以及每种车型所对应的蓝牙指纹库和阈值信息；数据采集模块，用于从云平台获取车辆的车载iBeacon基站UUID和MAC地址信息，以及该车型所对应的蓝牙指纹库信息、阈值信息；还用于采集当前用户位置的iBeacon信号强度值(s1,s2)；所述iBeacon信号由车载iBeacon基站发出；所述车载iBeacon基站为两个功率相同的iBeacon，分别固定设置在汽车的仪表台位置和汽车的后备箱中间位置；人车相对位置判断模块，用于获取到的该车型的指纹库和阈值数据进行判断出用户当前所处的区域；所述区域包括IN区域：人位于车内，NEAR区域：人位于车外离车5米范围内，FAR区域：人位于车外离车5米范围外；位置判断检查模块，用于对人车相对位置判断模块的判断结果进行有效性检查，确认判断结果的有效性；所述位置判断检查模块的工作方法如下：若当前i时刻的蓝牙定位区域B(i)和前四次的蓝牙定位区域B(j)中至少有2次相同，则确定判断结果有效，否则确定判断结果无效；动作状态判断模块，利用智能手机中IMU动作识别模块检测用户动作状态的迁移，检测出用户最近时刻的动作状态为V；融合模块，用于根据BLE蓝牙指纹定位结果与动作状态的融合实现精确可靠的人相对车辆的空间定位；具体如下：根据检测到的用户最近时刻动作状态V来进一步证实当前用户的位置是否发生改变，如果证实发生改变，则将蓝牙定位区域B(i)作为用户当前位置A(i)输出，否则保持原有用户位置状态，将上一个时刻的位置A(i-1)作为A(i)输出。2.一种基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的可靠人车临近感知方法，包括如下步骤：S1，通过智能手机的蜂窝通信模块从云平台获取车辆的车载iBeacon基站UUID和MAC地址信息，以及该车型所对应的蓝牙指纹库信息、阈值信息；所述云平台预存每辆汽车的车载iBeacon基站的UUID和MAC地址信息，以及每种车型所对应的蓝牙指纹库和阈值信息；S2，采集当前用户位置的iBeacon信号强度值(s1,s2)，根据S1中获取到的该车型的指纹库和阈值数据进行判断出用户当前所处的区域B；所述区域包括IN区域：人位于车内，NEAR区域：人位于车外离车5米范围内，FAR区域：人位于车外离车5米范围外；S3：对S2中得出的蓝牙定位区域B进行有效性检查；具体方法为要求当前i时刻的蓝牙定位区域B(i)和前四次的蓝牙定位区域B(j)中必须有2次相同则得出B(i)是有效的，否则无效；如果判断区域B(i)无效则直接结束，返回执行S2步骤；如果判断区域B有效则继续进行接下来流程；S4：检查蓝牙定位区域B和用户上一个时刻的位置A(i-1)是否发生改变，如果没有发生改变，则直接得出结论B就是用户当前的位置A(i)，并结束接下来的流程；否则继续进行；S5：利用智能手机中IMU动作识别模块检测用户动作状态的迁移，检测出用户最近时刻的动作状态为V；S6：根据S5中检测到的用户最近时刻动作状态V来进一步证实当前用户的位置是否发生改变，如果证实发生改变则将蓝牙定位区域B(i)作为用户当前位置A(i)输出，否则保持原有用户位置状态，将A(i-1)作为A(i)输出。3.根据权利要求2所述的基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的可靠人车临近感知方法，其特征在于，所述S2中采集当前用户位置的iBeacon信号强度值(s1,s2)进行区域定位的间隔周期为20ms。4.根据权利要求2所述的基于BLE指纹定位与IMU动作识别融合的可靠人车临近感知方法，云平台中对应的BLE指纹数据库和阈值信息的建立过程为：S1.1，利用智能手机采集多组分别位于车辆外左前方，右前方，左边，右边，左后方，右后方；车内主驾驶位，副驾驶位，操纵杆，后座左边，后座中间，后座右边，一共12个参考点处的车载iBeacon信号强度向量值s＝(s1,s2)，其中，s1代表位于车内仪表台iBeacon基站的信号值，s2代表位于车辆后备箱中间iBeacon基站的信号值，每组数据采集时间相同，用于计算该车型在云平台中所对应的BLE指纹数据库；S1.2，对于步骤S1.1中在12个参考点...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾浩军，杨银潮，陈立，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42