CN105516887B - 基于蓝牙的定位方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种基于蓝牙的定位方法及其装置。本发明的定位方法包括以下步骤：移动终端接收至少一个蓝牙信标设备发射的蓝牙信号；根据接收到的蓝牙信号获取各蓝牙信标设备的MAC地址，并选择MAC地址是第一MAC地址的各蓝牙信标设备作为参照设备；获取各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识；根据被获取的各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识，计算移动终端的位置。本发明将所有的蓝牙信标设备都设成同一MAC地址，而正常的其它蓝牙设备的MAC地址都会与这些蓝牙信标设备不同，所以通过MAC地址的识别，可以有效地排除其它蓝牙设备的干扰，可以防止恶意的蓝牙设备伪装成相同的信标标识，实现准确定位。

Description

基于蓝牙的定位方法及其装置
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及基于蓝牙的定位技术。
背景技术
手机、手持电脑等移动终端的快速发展和普及催生了室内(或局部区域)定位技术的产生和快速发展，其主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。在商业应用、公共安全和军事场景等许多领域有着广泛的需求与应用。
目前的室内定位技术，主要以蓝牙、无线接入设备以及地磁等可发生电磁信号的设备作为参照设备。其中基于蓝牙设备的室内定位技术，主要是预先在需定位的空间安置一定数量的蓝牙信号发射装置，然后根据移动终端接收到的当前位置的蓝牙信号进行定位。由于具有发射蓝牙信号功能的设备较多，比如手机就可以发射蓝牙信号，所以这种蓝牙信号发射设备形成的信号场容易受到干扰，而且，如果有人伪装参照设备，可以使得定位匹配出现错误，进而影响定位的准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于蓝牙的定位方法及其装置，可以有效地排除其它蓝牙设备的干扰，可以防止恶意的蓝牙设备伪装成相同的信标标识，实现准确定位。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种基于蓝牙的定位方法，在需要定位的区域预先布置有至少两个蓝牙信标设备，各蓝牙信标设备的MAC地址都是预先设定的第一MAC地址，各蓝牙信标设备广播不同的信标标识；
方法包括以下步骤：
移动终端接收至少一个蓝牙信标设备发射的蓝牙信号；
根据接收到的蓝牙信号获取各蓝牙信标设备的MAC地址，并选择MAC地址是第一MAC地址的各蓝牙信标设备作为参照设备；
根据接收到的蓝牙信号，获取各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识；
根据被获取的各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识，计算移动终端的位置。
本发明的实施方式还公开了一种基于蓝牙的定位装置，在需要定位的区域预先布置有至少两个蓝牙信标设备，各蓝牙信标设备的MAC地址都是预先设定的第一MAC地址，各蓝牙信标设备广播不同的信标标识；
装置包括以下单元：
接收单元，用于控制移动终端接收至少一个蓝牙信标设备发射的蓝牙信号；
选择单元，用于根据接收到的蓝牙信号获取各蓝牙信标设备的MAC地址，并选择MAC地址是第一MAC地址的各蓝牙信标设备作为参照设备；
获取单元，用于根据接收到的蓝牙信号，获取各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识；
计算单元，用于根据被获取的各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识，计算移动终端的位置。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
本领域的公知常识是每一个无线设备都应当有不同的MAC地址，但本发明创造性地将所有的蓝牙信标设备都设成同一MAC地址，根据蓝牙的国际标准，这些蓝牙信标设备会被视为同一设备，而且正常的其它蓝牙设备的MAC地址都会与这些蓝牙信标设备不同，所以通过MAC地址的识别，可以有效地排除其它蓝牙设备的干扰，实现准确定位。
进一步地，对蓝牙信号进行随时间变化的加解密，可以有效防止恶意的蓝牙设备伪装成相同的信标标识，实现准确定位。
进一步地，在定位初期给予粒子随机的移动步长，然后在定位过程中，将可用性评分低的粒子具有的移动步长摒弃，保留可用性评分高的粒子具有的移动步长，可在定位过程中得到与被定位者实际步长最接近的移动步长，并可随被定位者步长的变化及时更新移动步长。
进一步地，计算当前粒子集中粒子评分的聚合度，如果粒子评分聚合度太低则说明定位失败，需重新初始化生成初始粒子集，再进行移动步长的更新和移动终端位置的定位，从而避免不必要的计算量，提高定位效率。
进一步地，进行栅格化查询，便无需将每个粒子与指纹地图中的所有信号指纹进行对比查询，大量节省计算量，提高定位效率。
进一步地，在当前粒子集中粒子的评分聚合度较低，但未到达定位失败的程度时，可将当前粒子集进行更新，删除评分低的粒子，根据评分高的粒子生成新的粒子，以提高整个当前粒子集的评分聚合度，进而提高定位和步长更新的准确性。
附图说明
图1是本发明第一实施方式中一种基于蓝牙的定位方法的流程示意图；
图2是本发明第五实施方式中一种基于蓝牙的定位装置的结构示意图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明第一实施方式涉及一种基于蓝牙的定位方法。图1是该基于蓝牙的定位方法的流程示意图。
具体地，在需要定位的区域预先布置有至少两个蓝牙信标设备，各蓝牙信标设备的MAC(Media Access Control)地址(硬件位址)都是预先设定的第一MAC地址，各蓝牙信标设备广播不同的信标标识。
如图1所示，该基于蓝牙的定位方法包括以下步骤：
在步骤101中，移动终端接收至少一个蓝牙信标设备发射的蓝牙信号。
此后进入步骤102，根据接收到的蓝牙信号获取各蓝牙信标设备的MAC地址，并选择MAC地址是第一MAC地址的各蓝牙信标设备作为参照设备。
此后进入步骤103，根据接收到的蓝牙信号，获取各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识。
在本发明一优选例中，该步骤103包括以下子步骤：
对接收到的蓝牙信号进行解密，得到各参照设备所广播的信标标识。
此后进入步骤104，根据被获取的各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识，计算移动终端的位置。
此后结束本流程。
本领域的公知常识是每一个无线设备都应当有不同的MAC地址，但本发明创造性地将所有的蓝牙信标设备都设成同一MAC地址，根据蓝牙的国际标准，这些蓝牙信标设备会被视为同一设备，而且正常的其它蓝牙设备的MAC地址都会与这些蓝牙信标设备不同，所以通过MAC地址的识别，可以有效地排除其它蓝牙设备的干扰。
在一个优选例中，各蓝牙信标设备发射的蓝牙信号是随时间变化的加密的蓝牙信号。步骤103包括以下子步骤：
对接收到的蓝牙信号进行解密，得到各参照设备所广播的信标标识。
这个优选例中，可以在步骤102中用MAC地址作为是否参***的初选，也可以在步骤102中不用MAC地址而直接对收到的蓝牙信号进行尝试性解密，如果解密成功，则作为参***，如果解密不成功则不再接收这个蓝牙信号。
对蓝牙信号进行随时间变化的加解密之后，可以有效防止恶意的蓝牙设备伪装成相同的信标标识，实现准确定位。
此外，可以理解，上述步骤104的实现方法有多种：
例如，可以先建立蓝牙信号的指纹库，指纹库中是预先存储的蓝牙指纹(该蓝牙指纹包括蓝牙信号强度和信标标识)和蓝牙指纹采集位置座标的对应关系，需要定位时可以将当前位置接收到的蓝牙指纹与蓝牙指纹库中的蓝牙指纹进行匹配，根据匹配结果得到移动终端的位置。如直接将匹配度高于一定阈值(比如80％)的蓝牙指纹地图中的蓝牙指纹选取出来，计算其位置的平均位置，将该平均位置作为移动终端的定位位置。
此外，还可以根据发射各信号的蓝牙信标设备的标识，得到其安置的位置，然后根据各个设备发射的蓝牙信号强度的不同，对各设备的位置信息进行权重分析后，得到移动终端的位置，其中，信号强度约大，最终定位的位置离发射该蓝牙信号的蓝牙信标设备的位置更近。
此外，还可以采用粒子滤波算法来计算位置。用在WIFI和地磁定位方法中的各种算法也可以用在本发明中。
本发明第二实施方式涉及一种基于蓝牙的定位方法。
第二实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：基于粒子滤波实现移动终端的准确定位，在定位初期给予粒子随机的移动步长，然后在定位过程中，将可用性评分低的粒子具有的移动步长摒弃，保留可用性评分高的粒子具有的移动步长，可在定位过程中得到与被定位者实际步长最接近的移动步长，并可随被定位者步长的变化及时更新移动步长。
具体地说，在上述步骤104之前，该定位方法还包括以下步骤：
预先在需要定位的区域中的多个采样点采样蓝牙指纹，将采样所得的蓝牙指纹和对应的位置信息存入蓝牙指纹地图。
在定位初始时刻将移动终端接收的蓝牙信号的蓝牙指纹与预先生成的蓝牙指纹地图中的蓝牙指纹进行匹配，根据匹配结果生成初始粒子集，并给该初始粒子集中的每个粒子随机分配不同的移动步长，其中，蓝牙指纹包括接收到的蓝牙信号强度和发射蓝牙信号的参照设备的信标标识。
并且，该步骤104还包括以下子步骤：
1)根据移动终端在当前时刻检测到的移动步数、移动方向和每个粒子的移动步长，将前一时刻粒子集中的每个粒子的位置信息进行更新以得到当前粒子集。
2)根据当前粒子集中每个粒子的位置信息和当前时刻接收到的蓝牙指纹，对每个粒子的可用性进行评分。其中，评分高的粒子可用性强，其在定位过程中的移动轨迹和待定位物体的移动轨迹越接近，且存活时间越长。
例如，在本发明的一优选例中，可根据粒子与信号指纹地图中距离该粒子最近的信号指纹之间的距离和该信号指纹与当前采集到的信号指纹之间的强度差来同时确定评分高低。在一优选例中，粒子与地图中距离该粒子最近信号指纹的距离越近，且当前时刻采集到的信号指纹与信号指纹地图中距离粒子最近的信号指纹的强度差值越小，则该粒子评分越高。此外，也可以仅根据粒子与信号指纹之间的距离或仅根据距离最近信号指纹与当前采集到的信号指纹之间的强度差进行评分。
3)根据上述评分计算当前粒子集中粒子的聚合度。
4)如果当前粒子集中粒子的聚合度高于第一聚合度阈值，则获取当前粒子集中评分高于第一预定阈值的各粒子的移动步长，根据所获取的移动步长，更新评分低于第一预定阈值的各粒子的移动步长，并根据当前粒子集中各粒子的位置信息确定移动终端的位置。
可根据具体的评分方法和应用场景确定第一预定阈值。
更新评分低于第一预定阈值的各粒子的移动步长的步骤可通过多种方式实现，例如，计算评分高于第一评分阈值的各粒子的移动步长的平均值，再在该平均值的基础上加一个随机值分配给评分低于第一评分阈值的各粒子。此外，也可以计算评分高于第一评分阈值的各粒子的移动步长的中位数或加权平均数等分配给各评分低于第一评分阈值的各粒子。可以在上述平均值、中位数或加权平局值的基础上加随机值，也可以不加随机值，直接将其作为评分低于第一评分阈值的各粒子的移动步长。
根据当前粒子集中各粒子的位置信息确定移动终端的位置也可通过多种方式实现，例如，计算所有当前粒子集中粒子的平均位置，将该平均位置作为移动终端的位置。或者，选取多个可用性评分高的粒子，计算选取的粒子的平均位置，将其作为移动终端的位置，等等。
可以理解，在本发明的其他实施方式中，定位结果可以以粒子移动步长的更新不同的频率确定，即可在某一特定的与步长更新不同的周期中根据当前粒子集中粒子的位置信息确定移动终端的位置，也可响应用户的指令输出移动终端的定位结果。
对于当前粒子集中评分等于第一预定阈值的各粒子，有多种处理方法：可以与高评分粒子(即评分高于第一预定阈值的各粒子)一起用于更新低评分粒子(即评分低于第一预定阈值的各粒子)的移动步长，也可以与低评分粒子一起作为更新对象根据高平分粒子更新移步长，还可以既不更新自身移动步长也不作为更新其它粒子移动步长的依据。
5)如果当前粒子集中粒子的聚合度低于第一聚合度阈值，则证明当前粒子集中的粒子评分聚合度过低，定位失败，并开始重新采集粒子的以生成初始粒子集的上述步骤。
计算当前粒子集中粒子评分的聚合度，如果粒子评分聚合度太低则说明定位失败，需重新初始化生成初始粒子集，再进行移动步长的更新和移动终端位置的定位，从而避免不必要的计算量，提高定位效率。
此外，上述根据当前粒子集中每个粒子的位置信息和当前时刻接收到的蓝牙指纹，对每个粒子的可用性进行评分的子步骤2)包括以下子步骤：
获取蓝牙指纹地图中与粒子距离最近的蓝牙指纹的位置信息和信号强度。
根据当前时刻采集到的蓝牙指纹和获取到的位置信息和信号强度对粒子的可用性进行评分。例如，粒子与地图中距离该粒子最近蓝牙指纹的距离越近，且当前时刻采集到的蓝牙指纹与蓝牙指纹地图中距离粒子最近的蓝牙指纹的强度差值越小，则该粒子评分越高。
在本发明的一优选例中，预先将整个蓝牙指纹地图栅格化，并存储每个栅格和与每个栅格距离最近的蓝牙指纹的标识之间的对应关系。并且，上述获取蓝牙指纹地图中与粒子距离最近的蓝牙指纹的位置信息和信号强度的子步骤通过以下方式实现：
根据对应关系，查询蓝牙指纹地图中与粒子所在栅格距离最近的蓝牙指纹的标识，并根据查询到的标识获取与粒子距离最近的蓝牙指纹的位置信息和信号强度。
进行栅格化查询，便无需将每个粒子与指纹地图中的所有信号指纹进行对比查询，大量节省计算量，提高定位效率。
此外，可以理解，在本发明中，每个粒子是一个对象或数据结构，其中包括了移动终端的位置、方向、和步长等信息，代表了该移动终端位置、方向和步长等信息的一种可能性。
本发明第三实施方式涉及一种基于蓝牙的定位方法。
第三实施方式在第二实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：在当前粒子集中粒子的评分聚合度较低，但未到达定位失败的程度时，可将当前粒子集进行更新，删除评分低的粒子，根据评分高的粒子生成新的粒子，以提高整个当前粒子集的评分聚合度，进而提高定位和步长更新的准确性。
具体地，在上述子步骤4)之前，上述步骤104还包括以下子步骤：
判断当前粒子集中粒子的聚合度是否低于第二聚合度阈值，其中，第二聚合度阈值大于第一聚合度阈值；
如果上述判断结果为是，则删除当前粒子集中评分低于第二评分阈值的粒子；
根据删除后当前粒子集中剩余粒子的位置信息，生成与删除的粒子数目相同的评分高于第二评分阈值的粒子以组成更新后的当前粒子集；
根据更新后当前粒子集中粒子的位置确定移动终端的位置并执行上述子步骤4)。
此外，可以理解，第二评分阈值可以与第一评分阈值相同，也可以与第一评分阈值不同。
本发明第四实施方式涉及一种基于蓝牙的定位方法。具体地，该方法包括以下步骤：
(1)指纹地图的生成
在需要定位的区域预先布置有至少两个上述蓝牙信标设备。然后使用采点方法或直线法生成蓝牙指纹地图。
a)采点法：
在需定位的区域拿移动终端走到某个位置，在移动终端中设定当前位置，并采集当前位置的蓝牙指纹<ID1:RSSI1,ID2:RSSI2,…，IDn:RSSIn,…，Position>，然后将多个位置的蓝牙指纹进行记录成蓝牙指纹地图。其中，IDn为在某个当前位置发射蓝牙信号的第n个蓝牙信标设备的标识，RSSIn表示该蓝牙信标设备发射的蓝牙信号的强度，Position为当前位置的位置信息。
b)直线方法：
在需定位的区域拿移动终端走到某个位置，在移动终端中设定当前位置，并匀速按直线走一段距离，停止，并在手机中设定停止点位置；在走动的过程中，手机以平均间隔的方法记录蓝牙指纹，并用差值的方式赋予每个指纹实际的位置。并把整个过程采集的蓝牙指纹记录下来。最后使用专用的指纹地图合成软件，把所有的数据形成一个整体的蓝牙指纹地图，其中，这一软件可以选择删除或是移动某些指纹点。
(2)粒子滤波组合导航
粒子滤波就是指：通过寻找一组在状态空间中传播的随机样本来近似的表示概率密度函数，用样本均值代替积分运算，进而获得***状态的最小方差估计的过程，这些样本被形象的称为“粒子”，故而叫粒子滤波。粒子滤波的粒子的概率分布是一种真实的近似，跟卡尔曼滤波相比，粒子滤波在非线性，非高斯***具有更好的适应性。
本实施方式的粒子滤波组合导航步骤：
a)粒子初始化，即将移动终端接收的蓝牙指纹解密后与预先生成的蓝牙指纹地图中的蓝牙指纹进行匹配，根据匹配结果生成初始粒子集，并给该初始粒子集中的每个粒子随机分配不同的移动步长。在本发明一优选例中，具体实现方式如下：
采用全局指纹匹配，即将当前的蓝牙指纹跟蓝牙指纹地图中的蓝牙指纹进行比较，得分为：
其中，为实时蓝牙指纹的强度矢量(即包括蓝牙信号强度与发射蓝牙信号的蓝牙信标设备的标识)，为蓝牙指纹库中的蓝牙指纹的强度矢量，m为配对上的个数。然后根据S的得分取出前P％的蓝牙指纹，蓝牙指纹的匹配得分越低，越以大的概率生成粒子。其中，每个粒子具有如下属性
X1＝X0+Gauss(0,dx)，
Y1＝Y0+Gauss(0,dy)，
zero_angle＝random(0,360)，
step_size＝step_size×(1+random(-ds,ds))，
其中，X1为粒子初始位置的x坐标，Y1为粒子初始位置的y坐标；zero_angle为当前磁传感器的零偏角；step_size为粒子的移动步长；X0和Y0为对应的指纹库中匹配的蓝牙指纹位置的横纵坐标；Gauss为高斯函数，其中，第一个参数0是均值，第二个参数dx或dy是方差；random为随机函数，第一个参数是下限，第二个参数是上限；dx和dy分别为位移x和y的方差，ds是步长随机的比例系数。
b)粒子更新，即根据移动终端在当前时刻检测到的移动步数、移动方向和每个粒子的移动步长，将前一时刻粒子集中的每个粒子的位置信息进行更新以得到当前粒子集。在本发明一优选例中，具体实现如下：
移动终端的加速度传感器和磁传感器可检测到步数差和移动方向，粒子的位置信息第n次更新后的公式如下：
Xn+1＝Xn+(cos(θn+zero_anglen)+Gauss(0,Dex))*step_size*Δstep_num+Gauss(0,Dax)
Yn+1＝Yn+(sin(anglen+zero_anglen)+Gauss(0,Dey))*step_size*Δstep_num+Gauss(0,Day)
zero_anglen+1＝zero_anglen+(anglen-anglen-1)*Gauss(0,Ae)+Gauss(0,Aa)
其中，Xn表示粒子第n-1次更新后的横坐标，Yn表示粒子第n-1次更新后的纵坐标，step_size表示该粒子的移动步长，zero_anglen表示粒子第n-1次更新后的磁偏角，anglen表示当前时刻磁传感器的绝对度数，anglen-1表示表示粒子第n-1次更新时磁传感器的绝对度数，Dex表示位移横坐标的静态偏差，Dax表示位移纵坐标的随机偏差，Dey表示位移纵坐标的静态偏差，Day表示位移纵坐标的随机偏差，Ae表示零位角度的静态偏差，Aa表示零位角度的随机偏差，Gauss为高斯函数，其中，第一个参数是均值，第二个参数是方差。
同时，将当前时刻移动终端接收到的蓝牙信号强度作为粒子的当前蓝牙信号强度，也就是把当前检测到的蓝牙指纹赋值给粒子对应的蓝牙指纹。
c)粒子评分，即根据当前粒子集中每个粒子的位置信息和当前时刻接收到的信号指纹，对每个粒子的可用性进行评分。
在本发明的一优选例中，对粒子的评分具有如下实现方式：
粒子在更新后，分别对每个粒子进行评分。若在蓝牙指纹地图中，当前时刻与粒子欧式距离最近的蓝牙指纹为则该粒子的评分W为：
其中， 表示当前时刻粒子对应的蓝牙指纹强度矢量，即当前时刻采集到的蓝牙指纹(包括各蓝牙信 号和发射各蓝牙信号的标识)，表示蓝牙指纹的蓝牙指纹强度矢量， 和表示当前时刻粒子的横纵坐标，和表示蓝牙指纹的横纵坐标，K1和K2是相应的固定参数。
在本发明的另一优选例中，对粒子的评分具有如下实现方式：
使用相对值进行评分，即使用指纹变化的相对量来进行评分。举例来说，对于某个粒子来说，当前与粒子欧式距离最近的蓝牙指纹中标识相同的蓝牙信标设备发出的蓝牙信号的强度是-90dB，下一个时刻为-80dB；而对移动设备接收到的蓝牙指纹，相同标识的蓝牙信标设备当前发出的蓝牙信号为-80，下一时刻是-70dB，那么虽然两者强度的绝对值在同一时刻是不同的，但是前后时刻的相对值都是差了10dB，那么，此时，就认为他的蓝牙指纹匹配度为满分。当然，指纹距离间的评分还是不变的。这种评分的好处就是可以适应各种移动设备对于同一个蓝牙信标扫描到的RSSI不一致的问题。若在蓝牙指纹地图中，当前时刻与粒子欧式距离最近的蓝牙指纹为则该粒子的评分W为：
其中， 而表示当前时刻粒子对应的蓝牙指纹强度矢量，即当 前时刻采集到的蓝牙指纹(包括各蓝牙信号和发射各蓝牙信号的标识)，表示蓝牙指纹的蓝牙指纹强度矢量，和表示当前时刻粒子的横纵 坐标，和表示蓝牙指纹的横纵坐标，表示粒子前 一时刻对应的蓝牙指纹的强度矢量，表示前一时刻与该粒子欧式距离最近的蓝牙指纹 的强度矢量，K1和K2是相应的固定参数。
d)粒子重采样，即如果当前粒子集的评分聚合度低于第二聚合度阈值且高于第一聚合度阈值，则删除当前粒子集中评分低于第二评分阈值的粒子；根据删除后当前粒子集中剩余粒子的位置信息，生成与删除的粒子数目相同的评分高于第二评分阈值的粒子以组成更新后的当前粒子集。
在本发明的一优选例中，粒子重采样的具体实现方式如下：
粒子的聚合度G表示为：
其中，Wall为当前时刻所有粒子的评分和，即Wcor为当前时刻所有粒子评分的平方和，即m为当前粒子集中的粒子总数。
当T1＜G＜T2时，进行粒子重采样的操作，删除评分低于第二评分阈值的粒子，生成同样数目的新粒子，让剩余粒子中权重越高的粒子以越大的概率进行越多的粒子重采样，使得粒子总数不变。其中T1为第一聚合度阈值，T2为第二聚合度阈值。
然后，根据重采样后的当前粒子集中的评分高于第一评分阈值的粒子的移动步长，更新重采样后的当前粒子集中评分低于第一评分阈值的粒子的移动步长。
当权重G很低后，即当G＜T1，认为是定位失效，需要重新进行粒子初始化。
粒子在重采样的过程中，均以一定的概率和幅度变化位移，zero_angle和step_size。
同时，可输出最终的定位结果，即为评分高于第三评分阈值的所有粒子的位置信息加权平均的结果。
在本发明的其他实施方式中，也可以采用其他公式对粒子集中的粒子进行评分和计算其聚合度。
本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable ArrayLogic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。
本发明第五实施方式涉及一种基于蓝牙的定位装置。图2是该基于蓝牙的定位装置的结构示意图。
具体地，在需要定位的区域预先布置有至少两个蓝牙信标设备，各蓝牙信标设备的MAC地址都是预先设定的第一MAC地址，各蓝牙信标设备广播不同的信标标识。如图2所示，该基于蓝牙的定位装置包括以下单元：
接收单元，用于控制移动终端接收至少一个蓝牙信标设备发射的蓝牙信号。
选择单元，用于根据接收到的蓝牙信号获取各蓝牙信标设备的MAC地址，并选择MAC地址是第一MAC地址的各蓝牙信标设备作为参照设备。
获取单元，用于根据接收到的蓝牙信号，获取各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识。
计算单元，用于根据被获取的各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识，计算移动终端的位置。
在本实施方式中，各蓝牙信标设备发射的蓝牙信号是随时间变化的加密的蓝牙信号。并且，上述获取单元包括以下模块：
解密模块，用于对接收到的蓝牙信号进行解密，得到各参照设备所广播的信标标识。
第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
本发明第六实施方式涉及一种基于蓝牙的定位装置。
第六实施方式在第五实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：基于粒子滤波实现移动终端的准确定位，在定位初期给予粒子随机的移动步长，然后在定位过程中，将可用性评分低的粒子具有的移动步长摒弃，保留可用性评分高的粒子具有的移动步长，可在定位过程中得到与被定位者实际步长最接近的移动步长，并可随被定位者步长的变化及时更新移动步长。
具体地，该定位装置还包括以下单元：
初始化单元，用于在计算单元计算移动终端的位置之前，在定位初始时刻将移动终端接收的蓝牙信号的蓝牙指纹与预先生成的蓝牙指纹地图中的蓝牙指纹进行匹配，根据匹配结果生成初始粒子集，并给该初始粒子集中的每个粒子随机分配不同的移动步长，其中，蓝牙指纹包括接收到的蓝牙信号强度和发射蓝牙信号的参照设备的信标标识。
并且，上述计算单元包括以下模块：
粒子更新模块，用于根据移动终端在当前时刻检测到的移动步数、移动方向和每个粒子的移动步长，将前一时刻粒子集中的每个粒子的位置信息进行更新以得到当前粒子集。
粒子评分模块，用于根据当前粒子集中每个粒子的位置信息和当前时刻接收到的蓝牙指纹，对每个粒子的可用性进行评分。
步长获取模块，用于获取当前粒子集中评分高于第一预定阈值的各粒子的移动步长。
步长更新模块，用于根据所获取的移动步长，更新评分低于第一预定阈值的各粒子的移动步长。
此外，上述粒子评分模块包括以下子模块：
指纹获取子模块，用于获取蓝牙指纹地图中与粒子距离最近的蓝牙指纹的位置信息和信号强度。
可用性评分子模块，用于根据当前时刻采集到的蓝牙指纹和获取到的位置信息和信号强度对粒子的可用性进行评分。
在本发明的一优选例中，预先将整个蓝牙指纹地图栅格化，并存储每个栅格和与每个栅格距离最近的蓝牙指纹的标识之间的对应关系。并且，上述指纹获取子模块的功能通过以下方式实现：根据对应关系，查询蓝牙指纹地图中与粒子所在栅格距离最近的蓝牙指纹的标识，并根据查询到的标识获取与粒子距离最近的蓝牙指纹的位置信息和信号强度。
此外，上述计算单元还包括以下模块：
聚合度计算模块，用于根据从粒子评分模块获取的当前粒子集中粒子的评分计算当前粒子集中粒子的聚合度。
控制评分模块，用于当前粒子集中粒子的聚合度高于第一聚合度阈值时，控制步长获取模块获取当前粒子集中评分高于第一评分阈值的各粒子的移动步长。
第二实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。
需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。
需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种基于蓝牙的定位方法，其特征在于，在需要定位的区域预先布置有至少两个蓝牙信标设备，所述至少两个蓝牙信标设备的MAC地址都是预先设定的第一MAC地址，每一个蓝牙信标设备分别广播不同的信标标识；
所述方法包括以下步骤：
移动终端接收至少一个蓝牙信标设备发射的蓝牙信号；
根据接收到的蓝牙信号获取各蓝牙信标设备的MAC地址，并选择MAC地址是第一MAC地址的各蓝牙信标设备作为参照设备；
根据接收到的蓝牙信号，获取各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识；
根据被获取的各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识，计算所述移动终端的位置。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙的定位方法，其特征在于，各所述蓝牙信标设备发射的蓝牙信号是随时间变化的加密的蓝牙信号；并且，
所述根据接收到的蓝牙信号，获取各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识的步骤包括以下子步骤：
对接收到的所述蓝牙信号进行解密，得到各参照设备所广播的信标标识。
3.根据权利要求2所述的基于蓝牙的定位方法，其特征在于，在所述根据被获取的各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识，计算所述移动终端的位置的步骤之前，所述方法还包括以下步骤：
在定位初始时刻将移动终端接收的各参照设备的蓝牙信号的蓝牙指纹与预先生成的蓝牙指纹地图中的蓝牙指纹进行匹配，根据匹配结果生成初始粒子集，并给该初始粒子集中的每个粒子随机分配不同的移动步长；并且
所述根据被获取的各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识，计算所述移动终端的位置的步骤包括以下子步骤：
根据移动终端在当前时刻检测到的移动步数、移动方向和每个粒子的移动步长，将前一时刻粒子集中的每个粒子的位置信息进行更新以得到当前粒子集；
根据当前粒子集中每个粒子的位置信息和当前时刻接收到的各参照设备的蓝牙指纹，对每个粒子的可用性进行评分；
获取当前粒子集中评分高于第一预定阈值的各粒子的移动步长；
根据所获取的移动步长，更新评分低于第一预定阈值的各粒子的移动步长。
4.根据权利要求3所述的基于蓝牙的定位方法，其特征在于，所述根据当前粒子集中每个粒子的位置信息和当前时刻接收到的蓝牙指纹，对每个粒子的可用性进行评分的子步骤包括以下子步骤：
获取所述蓝牙指纹地图中与粒子距离最近的蓝牙指纹的位置信息和信号强度；
根据当前时刻采集到的蓝牙指纹和获取到的所述位置信息和信号强度对所述粒子的可用性进行评分。
5.根据权利要求4所述的基于蓝牙的定位方法，其特征在于，预先将整个蓝牙指纹地图栅格化，并存储每个栅格和与每个栅格距离最近的蓝牙指纹的标识之间的对应关系；并且，
所述获取所述蓝牙指纹地图中与粒子距离最近的蓝牙指纹的位置信息和信号强度的子步骤通过以下方式实现：
根据所述对应关系，查询蓝牙指纹地图中与粒子所在栅格距离最近的蓝牙指纹的标识，并根据查询到的标识获取与粒子距离最近的蓝牙指纹的位置信息和信号强度。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的基于蓝牙的定位方法，其特征在于，在所述获取当前粒子集中评分高于第一评分阈值的各粒子的移动步长的子步骤之前，所述根据被获取的各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识，计算所述移动终端的位置的步骤还包括以下子步骤：
根据所述评分计算当前粒子集中粒子的聚合度；
如果所述当前粒子集中粒子的聚合度高于第一聚合度阈值，则执行所述获取当前粒子集中评分高于第一评分阈值的各粒子的移动步长的子步骤。
7.一种基于蓝牙的定位装置，其特征在于，在需要定位的区域预先布置有至少两个蓝牙信标设备，所述至少两个蓝牙信标设备的MAC地址都是预先设定的第一MAC地址，每一个蓝牙信标设备分别广播不同的信标标识；
所述装置包括以下单元：
接收单元，用于控制移动终端接收至少一个蓝牙信标设备发射的蓝牙信号；
选择单元，用于根据接收到的蓝牙信号获取各蓝牙信标设备的MAC地址，并选择MAC地址是第一MAC地址的各蓝牙信标设备作为参照设备；
获取单元，用于根据接收到的蓝牙信号，获取各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识；
计算单元，用于根据被获取的各参照设备的蓝牙信号强度和所广播的信标标识，计算所述移动终端的位置。
8.根据权利要求7所述的基于蓝牙的定位装置，其特征在于，各所述蓝牙信标设备发射的蓝牙信号是随时间变化的加密的蓝牙信号；并且，
所述获取单元包括以下模块：
解密模块，用于对接收到的所述蓝牙信号进行解密，得到各参照设备所广播的信标标识。
9.根据权利要求8所述的基于蓝牙的定位装置，其特征在于，所述装置还包括以下单元：
初始化单元，用于在所述计算单元计算所述移动终端的位置之前，在定位初始时刻将移动终端接收的各参照设备的蓝牙信号的蓝牙指纹与预先生成的蓝牙指纹地图中的蓝牙指纹进行匹配，根据匹配结果生成初始粒子集，并给该初始粒子集中的每个粒子随机分配不同的移动步长；并且
所述计算单元包括以下模块：
粒子更新模块，用于根据移动终端在当前时刻检测到的移动步数、移动方向和每个粒子的移动步长，将前一时刻粒子集中的每个粒子的位置信息进行更新以得到当前粒子集；
粒子评分模块，用于根据当前粒子集中每个粒子的位置信息和当前时刻接收到的各参照设备的蓝牙指纹，对每个粒子的可用性进行评分；
步长获取模块，用于获取当前粒子集中评分高于第一预定阈值的各粒子的移动步长；
步长更新模块，用于根据所获取的移动步长，更新评分低于第一预定阈值的各粒子的移动步长。
10.根据权利要求9所述的基于蓝牙的定位装置，其特征在于，所述粒子评分模块包括以下子模块：
指纹获取子模块，用于获取所述蓝牙指纹地图中与粒子距离最近的蓝牙指纹的位置信息和信号强度；
可用性评分子模块，用于根据当前时刻采集到的蓝牙指纹和获取到的所述位置信息和信号强度对所述粒子的可用性进行评分。
11.根据权利要求10所述的基于蓝牙的定位装置，其特征在于，预先将整个蓝牙指纹地图栅格化，并存储每个栅格和与每个栅格距离最近的蓝牙指纹的标识之间的对应关系；并且，
所述指纹获取子模块的功能通过以下方式实现：根据所述对应关系，查询蓝牙指纹地图中与粒子所在栅格距离最近的蓝牙指纹的标识，并根据查询到的标识获取与粒子距离最近的蓝牙指纹的位置信息和信号强度。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的基于蓝牙的定位装置，其特征在于，所述计算单元还包括以下模块：
聚合度计算模块，用于根据从所述粒子评分模块获取的当前粒子集中粒子的评分计算当前粒子集中粒子的聚合度；
控制评分模块，用于当所述当前粒子集中粒子的聚合度高于第一聚合度阈值时，控制所述步长获取模块获取当前粒子集中评分高于第一评分阈值的各粒子的移动步长。
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