本发明专利技术提出了一种基于地理信息系统的室内蓝牙定位方法及装置，包括以下步骤：步骤1、输入样本数据资料库；步骤2、基于样本数据资料库获得当前位置的概率分布、并计算转移概率；步骤3、结合概率分布及转移概率获取当前所有可能位置的幸存概率；步骤4、构建蓝牙信号传输衰减模型，利用蓝牙定位解算法计算粗定位点，并以该模型反哺至步骤2至步骤3进行校正、得出精定位点；步骤5、将矢量地图定位结果转换为GIS系统定位结果。本发明专利技术通过构建蓝牙信号传输衰减模型，利用蓝牙定位解算法计算粗定位点，并以该模型反哺至转移概率计算模块和幸存概率计算模块，从而对定位结果进行校正，提高了定位结果的准确度。了定位结果的准确度。了定位结果的准确度。
【技术实现步骤摘要】
一种基于地理信息系统的室内蓝牙定位方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种基于地理信息系统的室内蓝牙定位方法及装置，涉及导航中位置或航向的测定（G01P）领域。
技术介绍
[0002]一般空间内定位一个物体的位置或者说坐标，类似室外GPS卫星定位，卫星定位一般最少要3颗星才能实现定位，蓝牙也是这个道理，只是这时的“卫星”换成了蓝牙信标（基站）。
[0003]比如说定位一个人，已知在室内有三个固定的蓝牙beacon，且在矢量地图（室内地图，在服务器端）的坐标已知。
[0004]单一的一个基站，就是一个固定坐标，只能能确定人在一个以固定坐标为圆心的圆上；最少需要3个固定的坐标，这三个圆在空间内相交，通过后台室内定位算法，就是一套数学运算关系，才能准确的确定人在哪个位置。
[0005]现有的蓝牙定位局限于矢量地图上（二维坐标系统），无法直接在GIS系统（经纬度）中展示。
技术实现思路
[0006]专利技术目的：提出一种基于地理信息系统的室内蓝牙定位方法及装置，以解决现有技术存在的上述问题。
[0007]技术方案：第一方面，提供一种基于地理信息系统的室内蓝牙定位方法，该方法包括以下步骤：步骤1、输入样本数据资料库；步骤2、基于样本数据资料库获得当前位置的概率分布、并计算转移概率；步骤3、结合概率分布及转移概率获取当前所有可能位置的幸存概率；步骤4、构建蓝牙信号传输衰减模型，利用蓝牙定位解算法计算粗定位点，并以该模型反哺至步骤2至步骤3进行校正、得出精定位点；步骤5、将矢量地图定位结果转换为GIS系统定位结果。
[0008]在进一步的实施例中，步骤1中服务器端每隔预定时间采集多组样本数据并发送至蓝牙信标，每组样本数据按照信号强度值排列。
[0009]在第一方面的一些可实现方式中，步骤2进一步包括：将服务器端发送过来的样本数据与资料库的样本数据进行匹配，并将匹配结果归一化，得到当前位置在每个方格的概率分布：步骤2-1、设定当前为A组，基于每个蓝牙信标的信号强度，得到一组最有可能位置的概率分布，此时对于M个蓝牙信标得到N个概率分布向量：：
……
其中表示根据第M个蓝牙信标的信号强度指示值推出当前位置在放个N的概率；步骤2-2、进行横向归一化处理，综合各蓝牙信标的数据，将上述得到的M个概率分布向量进行归一化处理，得到综合的N维向量；步骤2-3、计算当前位置的转移概率：式中，表示从方格转移至方格的转移概率，表示方格i的相邻方格的集合，表示邻居方格的个数，k表示转移系数，其中。
[0010]在第一方面的一些可实现方式中，步骤3进一步包括：步骤3-1、结合用户移动定位历史路径对当前位置进行辅助定位，记t时刻之前的历史路径和t-1时刻的位置概率分布，依次遍历所有方格，用户每一时刻t的位置为预定状态，记，则t时刻到达状态共有n()条备选路径；步骤3-2、遍历每条路径，选择最大路径作为当前方格的幸存路径，选择的最大值作为当前方格的幸存概率。
[0011]在第一方面的一些可实现方式中，步骤4进一步包括：步骤4-1、构建移动终端在距蓝牙信标d距离处的接收功率：式中，表示额定蓝牙发射功率，表示信号发射端天线增益，表示信号接收端天线增益，表示发射的信号波长；d表示移动终端与蓝牙信标的距离；步骤4-2、根据步骤4-1中的接收功率构建自由空间的路径损耗：式中，表示实际蓝牙发射功率，其余各符号含义同上；步骤4中所述蓝牙定位解算法进一步定义蓝牙信标的节点坐标分别为：；定义未知节点的坐标为；得出方程组：
式中，表示第一个蓝牙信标的坐标，表示第二个蓝牙信标的坐标，表示第m个蓝牙信标的坐标，表示第n个蓝牙信标的坐标。
[0012]在进一步的实施例中，步骤4-2中，当信号发射端和信号接收端的天线增益相同时，此时接收端信号功率为：式中，n表示信号随距离衰减的路径损耗因子，由无线信号的传播环境决定；d表示移动终端与蓝牙信标的距离，其余各符号含义同上；对上式两边取对数：对上式两边乘10，并联立参考距离为和距离为d的方程得：计算距离发射端距离为d时的接收信号功率：式中，A表示距离发射端距离为时的信号接收功率，其余各符号含义同上。
[0013]在第一方面的一些可实现方式中，步骤5进一步包括：步骤5-1、根据定位区域，提供GIS系统的正北方向的正射图，及定位区域左下角的经纬度坐标(lng0,lat0)；步骤5-2、蓝牙定位地图以上面的正北方向的正射图确定蓝牙信标的已知的二维坐标；步骤5-3、蓝牙定位引擎根据蓝牙定位原理实时算出定位卡片，在正北方向正射图上二维坐标；步骤5-4、将正北方向正射图上二维坐标转换成跟左下角坐标点的距离dx，dy；步骤5-5、根据定位区域匹配地球的半径，已知左下角（lng0，lat0）GIS坐标，及定位卡片距左下角的距离（dx，dy），再根据GIS系统中的坐标转换公式，计算出定位卡片的GIS坐标(lng1，lat1)：lng1 = lng0 + dx/[R*cos(lat0)*2π/360]lat1 = lat0 +dy/ (R *2π/360)式中，dx表示水平平移的距离，dy表示垂直平移的距离，R表示地球半径。
[0014]第二方面，提供一种基于地理信息系统的室内蓝牙定位装置，该装置包括用于输入样本数据资料库的数据库模块；基于样本数据资料库获得当前位置的概率分布、并计算转移概率的转移概率计算模块；结合概率分布及转移概率获取当前所有可能位置的幸存概率的幸存概率计算模块；用于构建蓝牙信号传输衰减模型，利用蓝牙定位解算法计算粗定位点，并以该模型反哺至转移概率计算模块和幸存概率计算模块进行校正、得出精定位点
的校正模块；以及用于将矢量地图定位结果转换为GIS系统定位结果的定位转换模块。
[0015]在第二方面的一些可实现方式中，所述数据库模块中服务器端每隔预定时间采集多组样本数据并发送至蓝牙信标，每组样本数据按照信号强度值排列；所述转移概率计算模块进一步用于将服务器端发送过来的样本数据与资料库的样本数据进行匹配，并将匹配结果归一化，得到当前位置在每个方格的概率分布：并设定当前为A组，基于每个蓝牙信标的信号强度，得到一组最有可能位置的概率分布，此时对于M个蓝牙信标得到N个概率分布向量：：
……
其中表示根据第M个蓝牙信标的信号强度指示值推出当前位置在放个N的概率；进行横向归一化处理，综合各蓝牙信标的数据，将上述得到的M个概率分布向量进行归一化处理，得到综合的N维向量；计算当前位置的转移概率：式中，表示从方格转移至方格的转移概率，表示方格i的相邻方格的集合，表示邻居方格的个数，k表示转移系数，其中；所述幸存概率计算模块进一步用于结合用户移动定位历史路径对当前位置进行辅助定位，记t时刻之前的历史路径和t-1时刻的位置概率分布，依次遍历所有方格，用户每一时刻t的位置为预定状态，记，则t时刻到达状态共有n()条备选路径；遍历每条路径，选择最大路径作为当前方格的幸存路径，选择的最大值作为当前方格的幸存概率。
[0016]在第二方面的一些可实现方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于地理信息系统的室内蓝牙定位方法，其特征是包括以下步骤：步骤1、输入样本数据资料库；步骤2、基于样本数据资料库获得当前位置的概率分布、并计算转移概率；步骤3、结合概率分布及转移概率获取当前所有可能位置的幸存概率；步骤4、构建蓝牙信号传输衰减模型，利用蓝牙定位解算法计算粗定位点，并以该模型反哺至步骤2至步骤3进行校正、得出精定位点；步骤5、将矢量地图定位结果转换为GIS系统定位结果。2.根据权利要求1所述的一种基于地理信息系统的室内蓝牙定位方法，其特征在于：步骤1中服务器端每隔预定时间采集多组样本数据并发送至蓝牙信标，每组样本数据按照信号强度值排列。3.根据权利要求1所述的一种基于地理信息系统的室内蓝牙定位方法，其特征在于，步骤2进一步包括：将服务器端发送过来的样本数据与资料库的样本数据进行匹配，并将匹配结果归一化，得到当前位置在每个方格的概率分布：步骤2-1、设定当前为A组，基于每个蓝牙信标的信号强度，得到一组最有可能位置的概率分布，此时对于M个蓝牙信标得到N个概率分布向量：：
……
其中表示根据第M个蓝牙信标的信号强度指示值推出当前位置在放个N的概率；步骤2-2、进行横向归一化处理，综合各蓝牙信标的数据，将上述得到的M个概率分布向量进行归一化处理，得到综合的N维向量；步骤2-3、计算当前位置的转移概率：式中，表示从方格转移至方格的转移概率，表示方格i的相邻方格的集合，表示邻居方格的个数，k表示转移系数，其中。4.根据权利要求1所述的一种基于地理信息系统的室内蓝牙定位方法，其特征在于，步骤3进一步包括：步骤3-1、结合用户移动定位历史路径对当前位置进行辅助定位，记t时刻之前的历史路径和t-1时刻的位置概率分布，依次遍历所有方格，用户每一时刻t的位置为预定状态，记，则t时刻到达状态共有n()条备选路径；步骤3-2、遍历每条路径，选择最大路径作为当前方格的幸存路径，选择的最大值作为当前方格的幸存概率。5.根据权利要求1所述的一种基于地理信息系统的室内蓝牙定位方法，其特征在于，步
骤4进一步包括：步骤4-1、构建移动终端在距蓝牙信标d距离处的接收功率：式中，表示额定蓝牙发射功率，表示信号发射端天线增益，表示信号接收端天线增益，表示发射的信号波长；d表示移动终端与蓝牙信标的距离；步骤4-2、根据步骤4-1中的接收功率构建自由空间的路径损耗：式中，表示实际蓝牙发射功率，其余各符号含义同上；步骤4中所述蓝牙定位解算法进一步定义蓝牙信标的节点坐标分别为：；定义未知节点的坐标为；得出方程组：式中，表示第一个蓝牙信标的坐标，表示第二个蓝牙信标的坐标，...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁强，朱海波，
申请(专利权)人：南京和电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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