[发明专利]一种基于蓝牙位置指纹的室内定位系统及定位方法

说明书

一种基于蓝牙位置指纹的室内定位系统及定位方法，包括蓝牙移动设备、蓝牙锚节点和数据服务器；本发明充分利用与信道信息相关的高维空间谱信息以及环境信息，并利用主成分分析等手段提取稳健的空间谱指纹，具有更加稳定的指纹意味着在指纹数据库中的指纹数据可靠性增强，匹配定位时，对抗室内多径的干扰的效果增强，提升了定位精度。在室内多径环境下，该指纹具有更好的对抗多径干扰的效用，统计学意义上，该随机变量更加稳定。

技术领域

本发明涉及一种基于蓝牙位置指纹的室内定位系统及定位方法，属于定位的技术领域。

背景技术

近年来随着经济的快速发展，大中型城市的大型建筑和底下商场街道建设的越来越多。人们生活和工作的大部分时间都集中在大楼、商场、餐厅等室内环境，高精度的室内定位技术能够有效地提高工作效率和生活质量，室内定位服务的需求量日益增长。蓝牙作为一种短距离的无线通信技术，发展成熟，价格便宜，性价比高，并且已经成为移动设备上的标配。在众多室内定位技术中，基于位置指纹的室内定位技术可以在低成本的前提下取得较为理想的定位精度。因此，研究基于蓝牙位置指纹的室内定位技术势在必行。

传统的室内定位方法是通过测量信号的到达时间(TOA)、信号的到达差(TDOA)、信号的到达角度(DOA)及接收信号强度(RSSI)等方法直接应用到室内定位环境中，并针对室内定位的实际环境和定位需求做数据的预处理和定位结果的后处理。但由于室内定位环境相对复杂，多径传播十分严重，传统的室内定位算法的性能往往不太理想。

在《电子技术应用》2013年第39卷第3期中的《基于指纹技术的蓝牙室内定位系统》，所记载的技术方案只通过接收信号强度RSSI值建立离线数据库进行匹配，但是在复杂的室内环境下，RSSI的随机性特别明显，容易受到时间、空间、温度、场景等变化的影响。因此在很大程度上造成离线阶段的建库指纹与实时定位阶段的实际RSSI值失配，从而使定位精度急剧下降。而这种影响是无法通过大量测量的统计平均从根本上消除的。因此，采用其他具有更好的统计特性的统计量构建有效稳健的指纹库是解决该问题的根本途径。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于蓝牙位置指纹的室内定位系统；

本发明还提供一种利用上述定位系统进行定位的方法。

本发明解决传统定位方法中因环境变化给室内定位带来的影响，提高定位精度。同时无需投入大量的参考节点，减少工作量。

本发明的技术方案如下：

一种基于蓝牙位置指纹的室内定位系统，包括蓝牙移动设备、蓝牙锚节点和数据服务器；

所述蓝牙移动设备与所述蓝牙锚节点通信：向所述蓝牙锚节点发送所述蓝牙移动设备的蓝牙参数数据包，接收由蓝牙锚节点返回的位置信息；所述蓝牙移动设备如手机、平板电脑等，将蓝牙设置为可被搜索到；使用者可自由定义蓝牙设备的名称，最后能在定位程序界面显示；

所述蓝牙锚节点将所述蓝牙移动设备的蓝牙参数数据包通过蓝牙路由节点发送给所述数据服务器，最后把数据服务器处理后的定位信息通过一对多连接的蓝牙锚节点发送回蓝牙移动设备；

所述数据服务器接收各个蓝牙锚节点获取的蓝牙参数数据包，采用基于主成分分析法对所述蓝牙参数数据包进行处理，并建立稳健的指纹信息，计算出蓝牙移动设备的坐标位置，并将定位信息通过蓝牙锚节点发送回蓝牙移动设备并显示定位。

一种基于蓝牙位置指纹的室内定位方法，包括步骤如下：

1)离线建库：

所述蓝牙锚节点为参考点，所述参考点接收蓝牙移动设备的蓝牙参数数据包，并建立空间谱数据库，所述蓝牙参数数据包包括RSSI、自相关函数、蓝牙信号的功率谱密度、信道状态信息CSI、链路质量值LQ、湿度和人口密度信息；