CN116567536A - 一种建筑智能环境交互*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种建筑智能环境交互***，涉及导航定位技术领域，该***包括位置数据采集模块，用于根据蓝牙信标发出的第一蓝牙信号和终端设备发出的第二蓝牙信号确定终端设备在室内的室内位置，并将室内位置发送到定位信息处理模块；多个蓝牙信标设置在室内；各蓝牙信标周期性发送第一蓝牙信号；定位信息处理模块，用于判断终端设备的导航场景；当导航场景为室外导航时，将终端设备的GPS定位信号作为定位数据；当导航场景为室内导航时，将室内位置作为定位数据；当导航场景为室内外融合区域导航时，根据终端设备的GPS定位信号和第二蓝牙信号确定终端设备的定位数据。本发明实现了室内外一体化导航，从而实现建筑智能环境交互。

Description

一种建筑智能环境交互***
技术领域
本发明涉及导航定位技术领域，特别是涉及一种建筑智能环境交互***。
背景技术
随着中国城市化的不断发展，大型建筑如商场、机场、展馆、办公大楼、医院等规模越来越大，人们在大型建筑中的活动时间日益增加，由此引发的室内定位和导航需求也不断攀升。然而，不同于室外可以使用卫星定位获取精确的定位信息和导航服务，室内由于建筑物的遮挡，卫星信号快速衰减，无法穿透建筑物，因而需要寻求新的技术进行室内的定位和导航。
目前常见的室内定位技术包括Wi-Fi、蓝牙、RFID、超声波、超宽带等。与其他定位技术相比，蓝牙信标定位存在独特的优势，比如无需额外的定位设备，用户只需携带具有蓝牙功能的终端设备(如智能手机)；部署蓝牙信标经济，且设备功耗低。
在室外开阔地区，卫星定位提供了成熟的定位服务；在室内环境，蓝牙信标定位经济适用。从室外到室内一体化导航服务的实现，不可避免涉及导航方式的切换以及衍生的定位误差问题，这就需要定位技术实现在不同的场景下的平稳过渡，以满足人们对导航服务更高的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种建筑智能环境交互***，实现了室内外一体化导航。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种建筑智能环境交互***，包括依次连接的位置数据采集模块和定位信息处理模块；
所述位置数据采集模块用于根据蓝牙信标发出的第一蓝牙信号和终端设备发出的第二蓝牙信号确定所述终端设备在室内的室内位置，并将所述室内位置发送到所述定位信息处理模块；多个所述蓝牙信标设置在室内；各所述蓝牙信标周期性发送所述第一蓝牙信号；
所述定位信息处理模块用于判断所述终端设备的导航场景；当所述导航场景为室外导航时，将所述终端设备的GPS定位信号作为定位数据；当所述导航场景为室内导航时，将所述室内位置作为定位数据；当所述导航场景为室内外融合区域导航时，根据所述终端设备的GPS定位信号和所述第二蓝牙信号确定所述终端设备的定位数据。
可选地，所述位置数据采集模块包括室外卫星导航定位子模块和室内蓝牙信标定位子模块；
所述室外卫星导航定位子模块用于根据所述终端设备的GPS定位信号确定所述终端设备的定位数据；
所述室内蓝牙信标定位子模块用于根据蓝牙信标发出的第一蓝牙信号和终端设备发出的第二蓝牙信号，采用三角定位算法确定所述终端设备在室内的室内位置。
可选地，所述蓝牙信标包括转换识别信标和室内信标，所述转换识别信标设置在预设的室内外融合区域，所述室内信标设置在预设的室内区域。
可选地，所述定位信息处理模块包括导航场景判断子模块；所述导航场景判断子模块用于当所述终端设备未接收到任何蓝牙信标的信号时，判定所述终端设备的导航场景为室外导航；当所述终端设备接收到所述转换识别信标的信号时，判定所述终端设备的导航场景为室内外融合区域导航；当所述终端设备接收到所述室内信标的信号时，判定所述终端设备的导航场景为室内导航。
可选地，所述定位信息处理模块包括定位修正子模块，所述定位修正子模块用于当所述导航场景为室内外融合区域导航时，根据所述终端设备的GPS定位信号和所述第二蓝牙信号，采用卡尔曼滤波算法确定所述终端设备的定位数据。
可选地，还包括定位场景转换模块，所述定位场景转换模块与所述定位信息处理模块连接；
所述定位场景转换模块用于当所述导航场景为室外导航时，将卫星导航定位方式作为导航引擎；当所述导航场景为室内外融合区域导航时，将蓝牙信标导航定位和卫星导航定位均作为导航引擎；当所述导航场景为室内导航时，将蓝牙信标导航定位作为导航引擎。
可选地，还包括导航轨迹生成模块，所述导航轨迹生成模块用于实时获取所述定位信息处理模块的定位数据，根据所述定位数据进行路径导航。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明根据蓝牙信标发出的第一蓝牙信号和终端设备发出的第二蓝牙信号确定终端设备在室内的室内位置，当导航场景为室内外融合区域导航时，根据终端设备的GPS定位信号和第二蓝牙信号确定终端设备的定位数据，降低了由室外定位转至室内定位所产生的误差，实现了室内外一体化导航，从而实现建筑智能环境交互。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开了一种建筑智能环境交互***结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种建筑智能环境交互***，实现了室内外一体化导航。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明公开了一种建筑智能环境交互***，包括依次连接的位置数据采集模块101、定位信息处理模块102、定位场景转换模块103和导航轨迹生成模块104。位置数据采集模块101的输出端连接定位信息处理模块102的输入端，定位信息处理模块102的输出端连接定位场景转换模块103的输入端，定位场景转换模块103的输出端连接导航轨迹生成模块104的输入端。
所述位置数据采集模块101用于根据蓝牙信标发出的第一蓝牙信号和终端设备发出的第二蓝牙信号确定所述终端设备在室内的室内位置，并将所述室内位置发送到所述定位信息处理模块102；多个所述蓝牙信标设置在室内；各所述蓝牙信标周期性发送所述第一蓝牙信号和数据包。
所述蓝牙信标的数据包为蓝牙信标自身属性数据，包括编号、媒体访问控制(MediaAccessControl，MAC)地址、状态和电量等。数据包实现蓝牙信标的检修维护与辅助实现终端设备的位置确定计算。
所述定位信息处理模块102用于判断所述终端设备的导航场景；当所述导航场景为室外导航时，将所述终端设备的GPS定位信号作为定位数据；当所述导航场景为室内导航时，将所述室内位置作为定位数据；当所述导航场景为室内外融合区域导航时，根据所述终端设备的GPS定位信号和所述第二蓝牙信号确定所述终端设备的定位数据。定位信息处理模块102用于实时获取终端设备的定位数据。
所述位置数据采集模块101包括室外卫星导航定位子模块和室内蓝牙信标定位子模块。
所述室外卫星导航定位子模块用于根据所述终端设备的GPS定位信号确定所述终端设备的定位数据。
所述室内蓝牙信标定位子模块用于，根据蓝牙信标发出的第一蓝牙信号和终端设备发出的第二蓝牙信号，采用三角定位算法确定所述终端设备在室内的室内位置。
位置数据采集模块101还包括蓝牙信标管理子模块，蓝牙信标管理子模块用于管理在室内区域内铺设蓝牙信标，将蓝牙信标区分为转换识别信标和室内信标。
所述蓝牙信标包括转换识别信标和室内信标，所述转换识别信标设置在预设的室内外融合区域，即转换识别信标设置在室内与室外的界限处(室内外无缝切换区域)，所述室内信标设置在预设的室内区域。
终端设备在室外开启GPS，接收获取全球卫星导航信号进行准确定位，在室内(即进入蓝牙信标信号覆盖的范围)开启蓝牙，获取蓝牙信标信号进行准确定位。
所述定位信息处理模块102包括导航场景判断子模块；所述导航场景判断子模块用于当所述终端设备未接收到任何蓝牙信标的信号时，判定所述终端设备的导航场景为室外导航；当所述终端设备接收到所述转换识别信标的信号时，判定所述终端设备的导航场景为室内外融合区域导航；当所述终端设备接收到所述室内信标的信号时，判定所述终端设备的导航场景为室内导航。
所述定位信息处理模块102包括定位修正子模块，所述定位修正子模块用于当所述导航场景为室内外融合区域导航时，即当终端设备位于室内外无缝切换区域时，即建筑的出入口附近时，通过蓝牙定位引擎+地图引擎，对卫星导航位置和蓝牙信标位置借助点位平滑算法、位置补偿算法进行融合修正，具体的包括：根据所述终端设备的GPS定位信号和所述第二蓝牙信号，采用卡尔曼滤波算法确定所述终端设备的定位数据。
地图引擎是指室内地图信息，实现将定位数据信息标记在地图上。定位信息只出现在道路上，不出现在建筑墙体中，因此对定位信息进行位置补偿算法，避免定位数据出现在建筑物中。
所述定位场景转换模块103根据不同场景进行不同的导航方式，快速切换合适的定位导航引擎。
所述定位场景转换模块103用于当所述导航场景为室外导航时，将卫星导航定位方式作为导航引擎；当所述导航场景为室内外融合区域导航时，将蓝牙信标导航定位和卫星导航定位均作为导航引擎；当所述导航场景为室内导航时，将蓝牙信标导航定位作为导航引擎。
导航引擎指导航的方式，在导航轨迹生成模块104中，导航引擎提供定位数据的来源，用于路径规划。
定位场景转换模块103用于生成室内地图的交通路网数据和室外地图的交通路网数据，建立包含室内地图和室外地图交通路网数据的空间地理信息路网数据库，用于路径规划和交通导航。
导航轨迹生成模块104用于室内外导航地图路径的无缝衔接，从而实现室内外一体化导航。更具体的，所述导航轨迹生成模块104用于实时获取所述定位信息处理模块102的定位数据，根据所述定位数据进行路径导航，将导航路线输出到相应用户的终端设备上，并根据定位场景转换模块103中的不同导航方式，实现室内区域以及室外区域的联合路径规划和连续导航。
导航轨迹生成模块104支持室内区域以及室外区域的联合路径规划和连续导航，而无需在不同的导航***之间切换。根据所输入的室外位置计算出到达该建筑室内外界限的路线；将室外导航路线与室内导航路线进行组合，得出由室外位置到达室内位置或由室内位置到达室外位置的导航路线。
本发明一种建筑智能环境交互***适用于展馆特殊的空间环境，参展商与观众可以通过本发明的基于蓝牙信标的建筑智能环境交互***，用于行人和车辆定位导航，实现一体化集成室内、室外无缝定位导航。
位置数据采集模块101能够实时获取车辆的定位信息，适应车辆行驶速度的随机性，能迅速识别室内外环境的转变从而快速切换合适的定位导航引擎。
定位信息处理模块102能够高效准确的判别室内外环境变化，从而切换相对应的定位模式，地图引擎和导航引擎支持室内外导航地图和路径的无缝衔接和自动切换，并在移动应用中进行整合显示。
定位场景转换模块103，绘制室内外定位场景，路径的各分段支持权重和方向属性，按需定义路网的通断，将室外地图的交通路网数据无缝衔接，以便于室内外一体化导航。路径拓扑地图数据，采集展馆及停车场区域路网信息，建立空间地理信息路网数据库，用于路径规划和交通导航，生产制作精细粒度、全部目标节点的通行拓扑连接关系数据。
导航轨迹生成模块104，基于室内外无缝切换产生的实时位置信息来实现路径规划、实时位置更新、地图交互等功能。区域内，支持跨楼层的动态路径规划和连续导航；广域范围，支持任意地点广域地点与项目范围内的联合路径规划和连续导航，即使用本发明开发的移动端应用就可从室外任意位置一键导航至室内区域内(含展馆内部)的任何位置，反之亦可。支持室内区域以及室外广域的联合路径规划和连续导航，而无需在不同的导航***之间切换。
本发明针对大型建筑，提供了一种建筑智能环境交互***，消除由室外定位技术转至室内定位技术所产生的缝隙，迅速识别室内外环境的转变从而快速切换合适的定位导航引擎并支持室内外导航地图和路径的无缝衔接和自动切换，并在移动应用中进行整合显示，实现室内外一体化导航。
本发明的有益效果为：
1.本发明可用于大型场馆、商超等场景下用户的一体化导航需求，在室外起始点出发或室内某一点离开时提供最优导航路线，避免用户切换不同的导航方式并在切换过程中造成位置信息偏差，提升了用户的出行效率与体验，具有较高的实际应用价值。
2.本发明提出的建筑智能环境交互***具有便捷性，基于蓝牙信标的导航方式无需借助复杂终端设备，通过智能手机即可实现，可在室外同步实现全球卫星导航方式。采用“卫星定位+蓝牙定位”融合，用户在使用中无感实现室内外无缝切换。
3.本发明提出的建筑智能环境交互***还具有拓展性，室内定位精度和蓝牙信标的铺设密度及发射功率有密切关系，在未来可增设蓝牙信标从而实现更高精度的定位。本发明通过设置蓝牙信标为转换识别信标与室内信标，从而实现室内外一体化导航。在此基础上，可设置不同楼层间蓝牙信标状态，从而实现楼层间行进的定位导航，自由行走时的实时精准定位。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种建筑智能环境交互***，其特征在于，包括依次连接的位置数据采集模块和定位信息处理模块；
所述位置数据采集模块用于根据蓝牙信标发出的第一蓝牙信号和终端设备发出的第二蓝牙信号确定所述终端设备在室内的室内位置，并将所述室内位置发送到所述定位信息处理模块；多个所述蓝牙信标设置在室内；各所述蓝牙信标周期性发送所述第一蓝牙信号；
所述定位信息处理模块用于判断所述终端设备的导航场景；当所述导航场景为室外导航时，将所述终端设备的GPS定位信号作为定位数据；当所述导航场景为室内导航时，将所述室内位置作为定位数据；当所述导航场景为室内外融合区域导航时，根据所述终端设备的GPS定位信号和所述第二蓝牙信号确定所述终端设备的定位数据。
2.根据权利要求1所述的建筑智能环境交互***，其特征在于，所述位置数据采集模块包括室外卫星导航定位子模块和室内蓝牙信标定位子模块；
所述室外卫星导航定位子模块用于根据所述终端设备的GPS定位信号确定所述终端设备的定位数据；
所述室内蓝牙信标定位子模块用于根据蓝牙信标发出的第一蓝牙信号和终端设备发出的第二蓝牙信号，采用三角定位算法确定所述终端设备在室内的室内位置。
3.根据权利要求1所述的建筑智能环境交互***，其特征在于，所述蓝牙信标包括转换识别信标和室内信标，所述转换识别信标设置在预设的室内外融合区域，所述室内信标设置在预设的室内区域。
4.根据权利要求3所述的建筑智能环境交互***，其特征在于，所述定位信息处理模块包括导航场景判断子模块；所述导航场景判断子模块用于当所述终端设备未接收到任何蓝牙信标的信号时，判定所述终端设备的导航场景为室外导航；当所述终端设备接收到所述转换识别信标的信号时，判定所述终端设备的导航场景为室内外融合区域导航；当所述终端设备接收到所述室内信标的信号时，判定所述终端设备的导航场景为室内导航。
5.根据权利要求1所述的建筑智能环境交互***，其特征在于，所述定位信息处理模块包括定位修正子模块，所述定位修正子模块用于当所述导航场景为室内外融合区域导航时，根据所述终端设备的GPS定位信号和所述第二蓝牙信号，采用卡尔曼滤波算法确定所述终端设备的定位数据。
6.根据权利要求1所述的建筑智能环境交互***，其特征在于，还包括定位场景转换模块，所述定位场景转换模块与所述定位信息处理模块连接；
所述定位场景转换模块用于当所述导航场景为室外导航时，将卫星导航定位方式作为导航引擎；当所述导航场景为室内外融合区域导航时，将蓝牙信标导航定位和卫星导航定位均作为导航引擎；当所述导航场景为室内导航时，将蓝牙信标导航定位作为导航引擎。
7.根据权利要求1所述的建筑智能环境交互***，其特征在于，还包括导航轨迹生成模块，所述导航轨迹生成模块用于实时获取所述定位信息处理模块的定位数据，根据所述定位数据进行路径导航。
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