CN104703130A - 基于室内定位的定位方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于室内定位的定位方法包括：(a)接收至少两个蓝牙基站发送的数据包，以获取数据包所包含的信号强度值；(b)根据信号强度值计算至少两个蓝牙基站至一移动终端的距离值；(c)根据计算出的距离值获得持有移动终端的用户相对于蓝牙基站的定位点坐标；(d)根据加速度传感器获得用户的移动距离，且根据地磁传感器获得用户的移动方向，以获得用户的相对位移所对应的惯导定位点坐标；(e)判断用户当前是否处于移动，若是则执行步骤(f)，否则执行步骤(g)；(f)通过用户相对于蓝牙基站的定位点坐标对惯导定位点坐标进行多次动态补偿；(g)通过用户相对于蓝牙基站的定位点坐标替换惯导定位点坐标，以一次性补偿惯导定位点坐标。
Description
技术领域
本发明涉及室内定位技术领域，尤其涉及一种基于室内定位的定位方法及其装置，以及采用所述定位装置的一种移动终端。
背景技术
随着当前的科技技术的发展，GPS和手机基站的定位技术逐渐在移动终端上得到普及和使用。用户通过使用定位与导航的应用，以获得相关的便利。
GPS定位技术是一种基于多个卫星发送的同步时钟进行定位的技术，而能够准确定位的前提在于，需要用户位于一能够接收卫星信号的室外开阔环境；手机基站的定位技术是一种利用多个基站发射的信号所形成的信号差进行定位的技术，该技术可适用于室内或室外，但是手机基站的定位技术存有以下问题：其定位精度不高。
故，亟需提供一种适用于室内精确定位装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于室内定位的定位方法，其能够通过在室内部署一定数量的蓝牙基站，以实现比较准确的室内定位，弥补了GPS和手机基站定位技术的缺陷。为了提高定位的稳定性，对获得的蓝牙基站的数据包进行过滤，鉴于过滤在改善定位稳定性的同时会引起定位延时问题，故采用蓝牙基站和惯性导航相结合的方式，以解决所存在的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于室内定位的定位方法，其包括以下步骤：(a)接收至少两个蓝牙基站所发送的数据包，以获取所述数据包所包含的信号强度值；(b)根据信号强度值计算所述至少两个蓝牙基站至一移动终端的距离值；(c)根据计算出的距离值获得持有所述移动终端的一用户相对于蓝牙基站的定位点坐标；(d)根据一加速度传感器获得用户的移动距离，并且根据一地磁传感器获得用户的移动方向，以获得用户的相对位移所对应的惯导定位点坐标；(e)判断用户当前是否处于移动，若是，则执行步骤(f)，否则执行步骤(g)；(f)通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标对所述惯导定位点坐标进行多次动态补偿；(g)通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标替换所述惯导定位点坐标，以对所述惯导定位点坐标进行一次性补偿。
作为可选的技术方案，在步骤(f)中进一步包括：(f1)计算所述惯导定位点坐标与所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标之间的定位差值；(f2)根据一设定系数，以获得所述定位差值对应的补偿值；(f3)根据所述补偿值对所述惯导定位点坐标进行补偿修正。
作为可选的技术方案，在步骤(f)中进一步包括：在一第一时间阈值内，重复依次执行步骤(f1)至步骤(f3)。
作为可选的技术方案，当所述蓝牙基站为至少三个蓝牙基站时，在步骤(c)中进一步包括：通过平面定位法和最小二乘逼近法以获得用户相对于蓝牙基站的定位点坐标。
作为可选的技术方案，在步骤(e)中进一步包括：通过加速度传感器获得用户的当前移动距离的变化量，以确定用户当前是否处于移动。
作为可选的技术方案，在步骤(a)和步骤(b)之间进一步包括：(b1)过滤所述数据包的信号强度值；
作为可选的技术方案，在步骤(b1)中进一步包括：(b11)建立一存储管道，以使所述数据包暂存于其中；(b12)当经过一第二时间阈值后，从所述存储管道中获取相应的第一数据包，并且获取所述第二时间阈值至一第三时间阈值期间所对应的第二数据包，其中所述第二时间阈值发生在所述第三时间阈值之后；(b13)通过平均法对第一数据包和第二数据包所形成的第三数据包进行过滤，以获取过滤后的信号强度值。
本发明还提供一种基于室内定位的定位装置，其包括：一数据包接收模块，用以接收至少两个蓝牙基站所发送的数据包，以获取所述数据包所包含的信号强度值；一距离值计算模块，与所述数据包接收模块相连，用以根据信号强度值计算所述至少两个蓝牙基站至一移动终端的距离值；一蓝牙基站定位点获取模块，与所述距离值计算模块相连，用以根据计算出的距离值获得持有所述移动终端的一用户相对于蓝牙基站的定位点坐标；一惯导定位点获取模块，用以根据一加速度传感器获得用户的移动距离，并且根据一地磁传感器获得用户的移动方向，以获得用户的相对位移所对应的惯导定位点坐标；一用户移动判断模块，分别与所述蓝牙基站定位点获取模块和惯导定位点获取模块相连，用以判断用户当前是否处于移动，若是，则调用一多次动态补偿模块，否则，调用一一次性补偿模块；所述多次动态补偿模块，与所述用户移动判断模块相连，用以通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标对所述惯导定位点坐标进行多次动态补偿；所述一次性补偿模块，与所述用户移动判断模块相连，用以通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标替换所述惯导定位点坐标，以对所述惯导定位点坐标进行一次性补偿。
作为可选的技术方案，所述多次动态补偿模块进一步包括：一定位差值计算单元，用以计算所述惯导定位点坐标与所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标之间的定位差值；一补偿值获取单元，与所述定位差值计算单元相连，用以根据一设定系数，以获得所述定位差值对应的补偿值；一惯导定位点修正单元，与所述补偿值获取单元相连，用以根据所述补偿值对所述惯导定位点坐标进行补偿修正。
作为可选的技术方案，所述多次动态补偿模块进一步包括：一重复调用单元，用以在一第一时间阈值内，重复依次调用所述定位差值计算单元、所述补偿值获取单元和所述惯导定位点修正单元。
作为可选的技术方案，所述用户移动判断模块进一步包括一用户移动确定单元，用以通过加速度传感器获得用户的当前移动距离的变化量，以确定用户当前是否处于移动。
作为可选的技术方案，所述定位装置进一步包括一过滤模块，所述过滤模块分别与所述数据包接收模块和所述距离值计算模块相连，用以过滤所述数据包的信号强度值。
作为可选的技术方案，所述过滤模块进一步包括：一存储管道建立单元，用以建立一存储管道，以使所述数据包暂存于其中；一数据包获取单元，与所述存储管道建立单元相连，用以当经过一第二时间阈值后，从所述存储管道中获取相应的第一数据包，并且获取所述第二时间阈值至一第三时间阈值期间所对应的第二数据包，其中所述第二时间阈值发生在所述第三时间阈值之后；一数据包过滤单元，与所述数据包获取单元相连，用以通过平均法对第一数据包和第二数据包所形成的第三数据包进行过滤，以获取过滤后的信号强度值。
本发明还提供一种移动终端，其包含上述任一所述基于室内定位的定位装置。
作为可选的技术方案，所述移动终端进一步包含一三轴加速度传感器和一三轴地磁传感器；所述三轴加速度传感器用以获取用户的移动距离，所述三轴地磁传感器用以获取用户的移动方向。
作为可选的技术方案，所述移动终端进一步包含三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪用以惯导定位。
作为可选的技术方案，所述移动终端通过蓝牙4.0协议接收蓝牙基站所发送的数据包。
本发明的优点在于，基于蓝牙基站和移动终端的惯性导航的方法可适用于GPS定位技术所无法覆盖的室内环境，尤其对于地形复杂的大型室内综合体(例如，大型商场、大型室内停车场等)具有其重要的应用意义。本发明在保证定位精度和蓝牙基站低功耗的情况下，能够进一步提高定位的实时性，使得室内定位可以满足用户的连贯导航和精确定位的高需求。另外，本发明室内定位方法通过采用移动终端的惯性导航和蓝牙基站的定位相结合方式，并且进一步利用蓝牙基站获得的绝对位置，以对惯性导航获得的相对位置进行动态补偿，从而不仅实现准确的室内定位，而且实现连贯的导航应用。
附图说明
图1是本发明一实施方式中所述基于室内定位的定位方法的步骤流程示意图。
图2是本发明一实施方式中所述基于室内定位的定位装置的结构框图。
图3是本发明一实施方式中所述移动终端的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的基于室内定位的定位方法及其装置的具体实施方式做详细说明。
参见图1所示，本发明一实施方式中所述基于室内定位的定位方法，包括：步骤S110、接收至少两个蓝牙基站所发送的数据包，以获取所述数据包所包含的信号强度值；步骤S120、根据信号强度值计算所述至少两个蓝牙基站至一移动终端的距离值；步骤S130、根据计算出的距离值获得持有所述移动终端的一用户相对于蓝牙基站的定位点坐标；步骤S140、根据一加速度传感器获得用户的移动距离，并且根据一地磁传感器获得用户的移动方向，以获得用户的相对位移所对应的惯导定位点坐标；步骤S150、判断用户当前是否处于移动，若是，则执行步骤S160，否则执行步骤S170；步骤S160、通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标对所述惯导定位点坐标进行多次动态补偿；步骤S170、通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标替换所述惯导定位点坐标，以对所述惯导定位点坐标进行一次性补偿。
以下将进一步详细说明每一步骤。
步骤S110、接收至少两个蓝牙基站所发送的数据包，以获取所述数据包所包含的信号强度值。
在此步骤中，若用户的移动路径为固定路线，在一定条件下可以只需接收两个蓝牙基站(例如Beacon基站)所发送的数据包即可。若进行平面定位，需要接收至少三个蓝牙基站所发送的数据包。当然，接收更多蓝牙基站所发送的数据包，更有利于对用户的精确定位，但是需大量的数据处理及计算，以至使得相关设备/终端需承载较大的负荷。因此，优选的，接收三个至五个蓝牙基站所发送的数据包即可，也就是说，在室内部署三个至五个蓝牙基站为较佳方案。在部分其他实施方式中，所述蓝牙基站的数量可以根据现场实际情况而定。
当接收到蓝牙基站所发送的数据包之后，可以从该数据包获得相应的信号强度值(或称RSSI值)以及相应蓝牙基站所对应的识别码。其中，所述识别码用以标识所述蓝牙基站。
由于无线信号容易受到外界干扰，当接收到蓝牙基站所发送的数据包之后，所述数据包所包含的信号强度值有较大的波动。为了使蓝牙基站定位具有稳定的信号，以能够准确定位，因此需要对所接收到的信号强度值进行过滤处理。故在步骤S110和步骤S120之间可以进一步执行以下步骤：过滤所述数据包的信号强度值。在该步骤中，可以进一步包括：(11)建立一存储管道，以使所述数据包暂存于其中；(12)当经过一第二时间阈值后，从所述存储管道中获取相应的第一数据包，并且获取所述第二时间阈值至一第三时间阈值期间内所对应的第二数据包，其中所述第二时间阈值发生在所述第三时间阈值之后；(13)通过平均法对第一数据包和第二数据包所形成的第三数据包进行过滤，以获取过滤后的信号强度值。其中，考虑到蓝牙基站的低功耗，每一秒钟发送数据包数量较少的情况，本发明通过执行上述步骤(11)至步骤(13)，以采用FIFO(先进先出)定时差定数据量的过滤方式来解决在设定时间间隔下的过滤数据不足而导致过滤效果不佳的问题，从而能够在保证蓝牙基站低功耗的情况下达到较好的过滤效果。举例而说，在现有技术中，若采用大功率基站每一秒钟发送100数据包，并且对该100个数据包采用平均法进行过滤。为了到达相同过滤效果或更加的过滤效果，本发明通过以下方式来实现过滤：首先，建立一可容纳100个数据包的存储管道(或称FIFO管道)，以使所述数据包暂存于其中，当有数据包进入所述存储管道时，将数据包按时间先后顺序放置于所述存储管道中。当经过一第二时间阈值(例如一秒钟)后，从所述存储管道中获取相应(最新的)10个第一数据包，并且获取所述第二时间阈值至一第三时间阈值(即前九秒钟)期间所对应的90个第二数据包，然后将上述10个第一数据包和上述90个数据包组合为100个第三数据包，再通过平均法对所述100个第三数据包进行过滤。通过采用上述过滤方式会产生一定时间(例如3秒钟)的延时，而在下文中会进一步说明如何消除该延时问题。
步骤S120：根据信号强度值计算所述至少两个蓝牙基站至一移动终端的距离值。
在获得(过滤后)的信号强度值之后，计算所述蓝牙基站至一移动终端的距离值。该距离值的计算可以根据以下公式：
其中,dm是已知蓝牙基站与用户之间的距离；
RSSI1m是蓝牙基站与用户之间距离1米时测试到的RSSI值；
RSSIcur是移动终端当前获得的蓝牙基站的RSSI值；
n是信号衰减系数。
由于每一个蓝牙基站的情况不同，不能采用通用方式来实现满足所有蓝牙基站至用户的距离值计算，否则容易会产生误差。因此，本发明通过在数据包中包含有多个距离值计算的参数，如RSSI1m和n，以减少误差。于是，在获取信号强度值的同时，接收到距离值计算的参数的相应信息，进而获得不同蓝牙基站至用户的相应距离值。
步骤S130：根据计算出的距离值获得持有所述移动终端的一用户相对于蓝牙基站的定位点坐标。
在一时间阈值内，获得至少三个以上蓝牙基站的数据包之后，根据几何原理(或称平面法)以及在步骤S120中所计算出的距离值，并结合蓝牙基站的坐标，可以获得持有所述移动终端的一用户相对于蓝牙基站的定位点坐标。在此步骤中，优选采用最小二乘逼近法来实现计算用户相对于蓝牙基站的定位点坐标，其中最小二乘逼近法是使用户相对于蓝牙基站的定位点至已知蓝牙基站之间距离的差值为最小。若接收到有效数据包越多，则获得的定位信息越稳定可靠。
步骤S140：根据一加速度传感器获得用户的移动距离，并且根据一地磁传感器获得用户的移动方向，以获得用户的相对位移所对应的惯导定位点坐标。
其中，采用一加速度传感器(例如三轴加速度传感器)以获得用户的移动距离。同时，采用一地磁传感器(例如三轴地磁传感器)以获得用户的移动方向。在此步骤中，可以进一步采用一三轴陀螺仪，用以惯性导航(简称惯导，下文相同)。
在本实施方式中，通过三轴加速度传感器以采集加速度数据。详细而言，首先获取用户正常移动时所述三轴加速度传感器的加速度芯片所输出的具有一定规律的波动信息，该波动信息的频率可以拟合成为用户移动时的步伐频率。接着，通过一信号处理模块对所述步伐频率进行处理，以获得用户的步伐数。再通过所述步伐数乘以普通步长距离，可以获得用户的移动距离。进一步，通过所述三轴地磁传感器以获得用户的移动方向，从而可以计算得到用户的相对位移量，并且结合用户起始点的坐标，以进一步获得相应的惯导定位点坐标。
由于惯导易受到非走路动作、步长不一致等因素的影响，因此获得的定位具有一定的误差，随着时间的增加，该误差在理论上会不断地增加。考虑到蓝牙基站定位易受到信号稳定处理的延时影响，实际的位置需要一时间阈值(例如3秒钟左右)的延时才能得到，于是，在本发明实施方式中，需要通过蓝牙基站定位和惯导定位相结合方式，以对用户进行准确定位。在蓝牙基站定位和惯导定位相结合而对用户进行定位过程中，需要通过一定的补偿方式对获得的坐标点信息进行修正。
步骤S150、判断用户当前是否处于移动，若是，则执行步骤S160，否则执行步骤S170。步骤S160、通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标对所述惯导定位点坐标进行多次动态补偿。步骤S170、通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标替换所述惯导定位点坐标，以对所述惯导定位点坐标进行一次性补偿。
其中，在步骤S150中，进一步通过加速度传感器获得用户的当前移动距离的变化量，以确定用户当前是否处于移动。例如，判断所述加速度传感器所输出的三轴数据的均方根是否小于0.2g(1g为重力加速度)，若小于，则认为用户当前处于静止。
当判断出用户处于移动状态，则执行步骤S160，当判断出用户处于静止状态，则执行步骤S170。
当用户处于移动状态时，通过执行下述步骤以使得所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标对所述惯导定位点坐标进行多次动态补偿。其中步骤包括：(a)计算所述惯导定位点坐标与所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标之间的定位差值；(b)根据一设定系数，以获得所述定位差值对应的补偿值，其中设定系数为1/2～1/20，优选1/5；(c)根据所述补偿值对所述惯导定位点坐标进行补偿修正。于是，不仅解决蓝牙基站定位具有一定延时性问题，而且不影响到用户导航的连贯性。优选的，在一第一时间阈值内(例如每一秒钟)，重复依次执行步骤(a)至步骤(c)。
以下通过一例子进一步说明如何执行步骤(a)至(c)。
例如，第一次用户相对于蓝牙基站的定位点坐标为(13.00，25.00)，惯导定位点坐标为(18.00，15.00)。计算所述惯导定位点坐标与所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标之间的定位差值，即可以获得在X轴上差值为5，在Y轴上差值为10。根据一设定系数，如1/5，于是获得补偿值为(1.00，-2.00)。
在经过一秒钟后，修正后的惯导定位点坐标为(17.00，17.00)。再经过一秒钟后，第二次用户相对于蓝牙基站的定位点坐标为(7.00，7.00)，修正后的惯导定位点坐标为(17.00，17.00)。重新计算所述惯导定位点坐标与所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标之间的定位差值，即可以获得在X轴上差值为10，在Y轴上差值为10。根据设定系数，如1/5，于是获得补偿值为(2.00，2.00)。又经过一秒钟后，第二次修正后的惯导定位点坐标为(15.00，15.00)。以此类推，每经过一秒钟，重复上述步骤(a)至步骤(c)。
当用户处于静止状态时，通过执行下述步骤以使所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标替换所述惯导定位点坐标，进而对所述惯导定位点坐标进行一次性补偿，从而快速达到用户的实际位置。
以下再通过一例子进行说明。当判断出用户处于静止状态，且确认蓝牙基站定位延时(例如3秒钟)已过的情况下，通过用户相对于蓝牙基站的定位点坐标(例如(13.00，25.00))替换惯导定位点坐标为(18.00，15.00)，以进行一次性补偿修正。即修正后的惯导定位点坐标为(13.00，25.00)。
参见图2所示，本发明还提供一种基于室内定位的定位装置200，其包括：一数据包接收模块210、一距离值计算模块230、一蓝牙基站定位点获取模块240、一惯导定位点获取模块250、一用户移动判断模块260、一多次动态补偿模块270和一一次性补偿模块280。
其中，所述数据包接收模块210，用以接收至少两个蓝牙基站所发送的数据包，以获取所述数据包所包含的信号强度值。若用户的移动路径为固定路线，在一定条件下可以只需接收两个蓝牙基站(例如Beacon基站)所发送的数据包即可。若进行平面定位，需要接收至少三个蓝牙基站所发送的数据包。当然，接收更多蓝牙基站所发送的数据包，更有利于对用户的精确定位，但是需大量的数据处理及计算，以至使得相关设备/终端需承载较大的负荷。因此，优选的，接收三个至五个蓝牙基站所发送的数据包即可，也就是说，在室内部署三个至五个蓝牙基站为较佳方案。
所述距离值计算模块230，可以与所述数据包接收模块210相连，用以根据信号强度值计算所述至少两个蓝牙基站至一移动终端的距离值。在获得信号强度值之后，计算所述蓝牙基站至一移动终端的距离值。该距离值的计算可以根据以下公式：其中,dm是已知蓝牙基站与用户之间的距离；RSSI1m是蓝牙基站与用户之间距离1米时测试到的RSSI值；RSSIcur是移动终端当前获得的蓝牙基站的RSSI值；n是信号衰减系数。由于每一个蓝牙基站的情况不同，不能采用通用方式来实现满足所有蓝牙基站至用户的距离值计算，否则容易会产生误差。因此，本发明通过在数据包中包含有多个距离值计算的参数，如RSSI1m和n，以减少误差。于是，在获取信号强度值的同时，接收到距离值计算的参数的相应信息，进而获得不同蓝牙基站至用户的相应距离值。
所述蓝牙基站定位点获取模块240，与所述距离值计算模块230相连，用以根据计算出的距离值获得持有所述移动终端的一用户相对于蓝牙基站的定位点坐标。在一时间阈值内，获得至少三个以上蓝牙基站的数据包。进一步根据几何原理(或称平面法)，以及计算出的距离值，并结合蓝牙基站的坐标，可以获得用户相对于蓝牙基站的定位点坐标。优选采用最小二乘逼近法来实现计算用户相对于蓝牙基站的定位点坐标，其中最小二乘逼近法是使用户相对于蓝牙基站的定位点至已知蓝牙基站之间距离的差值为最小。若接收到有效数据包越多，则获得的定位信息越稳定可靠。
所述惯导定位点获取模块250，用以根据一加速度传感器获得用户的移动距离，并且根据一地磁传感器获得用户的移动方向，以获得用户的相对位移所对应的惯导定位点坐标。在本实施方式中，所述惯导定位点获取模块250通过所述加速度传感器(例如三轴加速度传感器)以采集加速度数据。详细而言，首先获取用户正常移动时所述三轴加速度传感器的加速度芯片所输出的具有一定规律的波动信息，该波动信息的频率可以拟合成为用户移动时的步伐频率，接着，通过一信号处理模块(图中未示)对所述步伐频率进行处理，以获得用户的步伐数，再通过所述步伐数乘以普通步长距离，可以获得用户的移动距。进一步，所述惯导定位点获取模块250通过所述三轴地磁传感器以获得用户的移动方向，从而可以计算得到用户的相对位移量，并且结合用户起始点的坐标，以进一步获得相应的惯导定位点坐标。
所述用户移动判断模块260，分别与所述蓝牙基站定位点获取模块240和惯导定位点获取模块250相连，用以判断用户当前是否处于移动，若是，则调用所述多次动态补偿模块270，否则，调用所述一次性补偿模块280。需注意的是，由于惯导易受到非走路动作、步长不一致等因素的影响，因此通过上述蓝牙基站定位点获取模块240和惯导定位点获取模块250所获得的定位点坐标具有一定的误差，随着时间的增加，该误差在理论上会不断地增加。考虑到蓝牙基站定位易受到信号稳定处理的延时影响，实际的位置需要一时间阈值(例如3秒钟左右)的延时才能得到，于是，在本发明实施方式中，需要通过蓝牙基站定位和惯导定位相结合方式，以对用户进行准确定位。在蓝牙基站定位和惯导定位相结合而对用户进行定位过程中，需要通过一定的补偿方式对获得的坐标点信息进行修正。在优选的实施方式中，所述用户移动判断模块260进一步包括一用户移动确定单元261，用以通过加速度传感器获得用户的当前移动距离的变化量，以确定用户当前是否处于移动。当判断出用户处于移动状态，则调用所述多次动态补偿模块270，当判断出用户处于静止状态，则调用所述一次性补偿模块280。
所述多次动态补偿模块270，与所述用户移动判断模块260相连，用以通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标对所述惯导定位点坐标进行多次动态补偿。在优选实施方式中，所述多次动态补偿模块270进一步包括：一定位差值计算单元271，用以计算所述惯导定位点坐标与所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标之间的定位差值；一补偿值获取单元272，与所述定位差值计算单元271相连，用以根据一设定系数，以获得所述定位差值对应的补偿值；一惯导定位点修正单元273，与所述补偿值获取单元272相连，用以根据所述补偿值对所述惯导定位点坐标进行补偿修正。于是，不仅解决蓝牙基站定位具有一定延时性问题，而且不影响到用户导航的连贯性。优选的，所述多次动态补偿模块270进一步包括：一重复调用单元275，用以在一第一时间阈值内，重复依次调用所述定位差值计算单元271、所述补偿值获取单元272和所述惯导定位点修正单元273。
所述一次性补偿模块280，与所述用户移动判断模块260相连，用以通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标替换所述惯导定位点坐标，以对所述惯导定位点坐标进行一次性补偿，从而快速达到用户的实际位置。
在本发明的优选实施方式中，所述定位装置200可以进一步包括一过滤模块220，所述过滤模块220分别与所述数据包接收模块210和所述距离值计算模块230相连，用以过滤所述数据包的信号强度值。所述过滤模块220进一步包括：一存储管道建立单元221，用以建立一存储管道，以使所述数据包暂存于其中；一数据包获取单元222，与所述存储管道建立单元221相连，用以当经过一第二时间阈值后，从所述存储管道中获取相应的第一数据包，并且获取所述第二时间阈值至一第三时间阈值期间内所对应的第二数据包，其中所述第二时间阈值发生在所述第三时间阈值之后；一数据包过滤单元223，与所述数据包获取单元222相连，用以通过平均法对第一数据包和第二数据包所形成的第三数据包进行过滤，以获取过滤后的信号强度值。
参见图3所示，本发明还提供一种移动终端300，其包含上述任一所述基于室内定位的定位装置200。在优选的实施方式中，所述移动终端300还包含一三轴加速度传感器301和一三轴地磁传感器302。所述三轴加速度传感器301用以获取用户的移动距离，所述三轴地磁传感器302用以获取用户的移动方向。可选的，所述移动终端300进一步包含三轴陀螺仪303，所述三轴陀螺仪303用以惯导定位。另外，所述移动终端300通过蓝牙4.0协议接收蓝牙基站所发送的数据包。所述蓝牙协议的版本并非用以限定本发明。优选地采用蓝牙4.0协议，能够使移动终端对用户定位和导航具有良好的表现。
在本发明的实施方式中，所述基于室内定位的定位装置的安装位置并未用以限定本发明。所述基于室内定位的定位装置除了可设置于上述移动终端中，还可以设置于一服务器或其他设备中，用以完成对用户的精确定位和连贯的导航。
本发明所述基于蓝牙基站和移动终端的惯性导航的方法适用于GPS定位技术所无法覆盖的室内环境，尤其对于地形复杂的大型室内综合体(例如，大型商场、大型室内停车场等)具有其重要的应用意义。本发明在保证定位精度和蓝牙基站低功耗的情况下，能够进一步提高定位的实时性，使得室内定位可以满足用户的连贯导航和精确定位的高需求。另外，本发明室内定位方法通过采用移动终端的惯性导航和蓝牙基站的定位相结合方式，并且进一步利用蓝牙基站获得的绝对位置，以对惯性导航获得的相对位置进行动态补偿，从而不仅实现准确的室内定位，而且实现连贯的导航应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (17)
1.一种基于室内定位的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)接收至少两个蓝牙基站所发送的数据包，以获取所述数据包所包含的信号强度值；
(b)根据信号强度值计算所述至少两个蓝牙基站至一移动终端的距离值；
(c)根据计算出的距离值获得持有所述移动终端的一用户相对于蓝牙基站的定位点坐标；
(d)根据一加速度传感器获得用户的移动距离，并且根据一地磁传感器获得用户的移动方向，以获得用户的相对位移所对应的惯导定位点坐标；
(e)判断用户当前是否处于移动，若是，则执行步骤(f)，否则执行步骤(g)；
(f)通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标对所述惯导定位点坐标进行多次动态补偿；
(g)通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标替换所述惯导定位点坐标，以对所述惯导定位点坐标进行一次性补偿。
2.根据权利要求1所述的基于室内定位的定位方法，其特征在于，在步骤(f)中进一步包括：
(f1)计算所述惯导定位点坐标与所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标之间的定位差值；
(f2)根据一设定系数，以获得所述定位差值对应的补偿值；
(f3)根据所述补偿值对所述惯导定位点坐标进行补偿修正。
3.根据权利要求2所述的基于室内定位的定位方法，其特征在于，在步骤(f)中进一步包括：在一第一时间阈值内，重复依次执行步骤(f1)至步骤(f3)。
4.根据权利要求1所述的基于室内定位的定位方法，其特征在于，当所述蓝牙基站为至少三个蓝牙基站时，在步骤(c)中进一步包括：通过平面定位法和最小二乘逼近法以获得用户相对于蓝牙基站的定位点坐标。
5.根据权利要求1所述的基于室内定位的定位方法，其特征在于，在步骤(e)中进一步包括：通过加速度传感器获得用户的当前移动距离的变化量，以确定用户当前是否处于移动。
6.根据权利要求1所述的基于室内定位的定位方法，其特征在于，在步骤(a)和步骤(b)之间进一步包括：(b1)过滤所述数据包的信号强度值。
7.根据权利要求6所述的基于室内定位的定位方法，其特征在于，在步骤(b1)中进一步包括：
(b11)建立一存储管道，以使所述数据包暂存于其中；
(b12)当经过一第二时间阈值后，从所述存储管道中获取相应的第一数据包，并且获取所述第二时间阈值至一第三时间阈值期间所对应的第二数据包，其中所述第二时间阈值发生在所述第三时间阈值之后；
(b13)通过平均法对第一数据包和第二数据包所形成的第三数据包进行过滤，以获取过滤后的信号强度值。
8.一种基于室内定位的定位装置，其特征在于，包括：
一数据包接收模块，用以接收至少两个蓝牙基站所发送的数据包，以获取所述数据包所包含的信号强度值；
一距离值计算模块，与所述数据包接收模块相连，用以根据信号强度值计算所述至少两个蓝牙基站至一移动终端的距离值；
一蓝牙基站定位点获取模块，与所述距离值计算模块相连，用以根据计算出的距离值获得持有所述移动终端的一用户相对于蓝牙基站的定位点坐标；
一惯导定位点获取模块，用以根据一加速度传感器获得用户的移动距离，并且根据一地磁传感器获得用户的移动方向，以获得用户的相对位移所对应的惯导定位点坐标；
一用户移动判断模块，分别与所述蓝牙基站定位点获取模块和惯导定位点获取模块相连，用以判断用户当前是否处于移动，若是，则调用一多次动态补偿模块，否则，调用一一次性补偿模块；
所述多次动态补偿模块，与所述用户移动判断模块相连，用以通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标对所述惯导定位点坐标进行多次动态补偿；
所述一次性补偿模块，与所述用户移动判断模块相连，用以通过所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标替换所述惯导定位点坐标，以对所述惯导定位点坐标进行一次性补偿。
9.根据权利要求8所述的基于室内定位的定位装置，其特征在于，所述多次动态补偿模块进一步包括：
一定位差值计算单元，用以计算所述惯导定位点坐标与所述用户相对于蓝牙基站的定位点坐标之间的定位差值；
一补偿值获取单元，与所述定位差值计算单元相连，用以根据一设定系数，以获得所述定 位差值对应的补偿值；
一惯导定位点修正单元，与所述补偿值获取单元相连，用以根据所述补偿值对所述惯导定位点坐标进行补偿修正。
10.根据权利要求9所述的基于室内定位的定位装置，其特征在于，所述多次动态补偿模块进一步包括：一重复调用单元，用以在一第一时间阈值内，重复依次调用所述定位差值计算单元、所述补偿值获取单元和所述惯导定位点修正单元。
11.根据权利要求8所述的基于室内定位的定位装置，其特征在于，所述用户移动判断模块进一步包括一用户移动确定单元，用以通过加速度传感器获得用户的当前移动距离的变化量，以确定用户当前是否处于移动。
12.根据权利要求8所述的的基于室内定位的定位装置，其特征在于，所述定位装置进一步包括一过滤模块，所述过滤模块分别与所述数据包接收模块和所述距离值计算模块相连，用以过滤所述数据包的信号强度值。
13.根据权利要求12所述的基于室内定位的定位装置，其特征在于，所述过滤模块进一步包括：
一存储管道建立单元，用以建立一存储管道，以使所述数据包暂存于其中；
一数据包获取单元，与所述存储管道建立单元相连，用以当经过一第二时间阈值后，从所述存储管道中获取相应的第一数据包，并且获取所述第二时间阈值至一第三时间阈值期间所对应的第二数据包，其中所述第二时间阈值发生在所述第三时间阈值之后；
一数据包过滤单元，与所述数据包获取单元相连，用以通过平均法对第一数据包和第二数据包所形成的第三数据包进行过滤，以获取过滤后的信号强度值。
14.一种移动终端，其特征在于，包含上述权利要求8至13的任一所述基于室内定位的定位装置。
15.根据权利要求14所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端进一步包含一三轴加速度传感器和一三轴地磁传感器；所述三轴加速度传感器用以获取用户的移动距离，所述三轴地磁传感器用以获取用户的移动方向。
16.根据权利要求15所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端进一步包含三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪用以惯导定位。
17.根据权利要求14所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端通过蓝牙4.0协议接收蓝牙基站所发送的数据包。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |