[发明专利]基于蓝牙、Wi-Fi和声波的混合室内定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于蓝牙、Wi-Fi和声波的混合室内定位方法，其特征在于，所述基于蓝牙、Wi-Fi和声波的混合室内定位方法包括：

基站播发Wi-Fi信号和蓝牙信号和经过时间对齐和信号调制的音频信号；用户端接收并解调音频信号的发射时间，蓝牙信号的广播电文，并测量蓝牙和Wi-Fi信号的RSSI，通过TOA和RSSI混合测距的方式实现位置计算；

所述基于蓝牙、Wi-Fi和声波的混合室内定位方法具体包括：

混合室内定位基站安装点选址；在作业区域选择混合室内定位基站安装点；使用测量设备测量安装点坐标，并做好标记；

混合室内定位基站；确定混合室内定位基站个数和基站坐标后，逐个给混合室内定位基站编号，并且将混合室内定位基站坐标、基站间距离、房间号、楼层输入基站；上位机根据基站编号生成音频信号的多址接入码，蓝牙单元可将配置信息广播给用户；

混合室内定位基站安装：将配置好的混合室内定位基站安装在相应的位置，并检查是否安装有误；

系统初始化：混合室内定位基站通过计算测量的TOA与已知的真实距离间的偏差决定时间偏差量，利用迭代调整当前时钟实现整网时间同步；

所述混合室内定位基站通过计算测量的TOA与已知的真实距离间的偏差决定时间偏差量，利用迭代调整当前时钟实现整网时间同步，具体包括：

混合室内定位基站同时接收和发射通过LFM调制的音频信号测量混合室内定位基站间的距离，若混合室内定位基站间的时钟没有对齐，测量到的距离表达为：

ρ_i＝r_i+vΔt_i；

式中ρ_i和r_i为当前混合室内定位基站到第i个混合室内定位基站的测量距离和真实距离；v为声波在空气中传播速度，Δt_i为当前混合室内定位基站与第i个混合室内定位基站之间的系统时间差；当前混合室内定位基站的时间调整量通过下式计算：

N为接收到的基站信号的个数；

混合室内定位基站网络中选择一个基站作为主基站，该主基站不进行时间同步计算，其他混合室内定位基站通过迭代自动将其系统时间与该主基站对齐；

用户定位:系统完成初始化后进入运行状态，用户端接收并解调音频信号的发射时间，蓝牙信号的广播电文，并测量蓝牙和Wi-Fi信号的RSSI，通过TOA和RSSI混合测距的方式实现位置计算。

2.如权利要求1所述的基于蓝牙、Wi-Fi和声波的混合室内定位方法，其特征在于，

所述混合室内定位基站使用的音频信号线性调频LFM方式扩频，采用16kHz-20kHz的声波信号；音频信号采用CDMA的方式实现多址接入，可用于区分音频信号基站来源，避免信号串扰。

3.一种如权利要求1所述基于蓝牙、Wi-Fi和声波的混合室内定位方法，其特征在于，基于蓝牙、Wi-Fi和声波的混合室内定位系统包括：

混合定位基站，负责播发经过时间对齐的音频信号，Wi-Fi信号和蓝牙信号，并通过蓝牙广播电文信息；

用户设备，负责接收并解调音频信号的TOA信息、蓝牙信号的广播电文，获取蓝牙和Wi-Fi信号的RSSI，实现基于测距的位置计算；

基站间测距链路，用于实现基站间同步，各基站通过接收来自其他混合室内定位基站的音频信号，将本地时间时间同步到主基站的时标上；

基站与用户设备间测距链路，用于将Wi-Fi、蓝牙通过RSSI测距及利用音频信号TOA进行测距。

4.如权利要求1所述基于蓝牙、Wi-Fi和声波的混合室内定位方法，其特征在于，所述混合室内定位基站包括MCU、Wi-Fi单元、蓝牙发射单元、声波发射和接收传感器、PCB底板及附属电路元器件；所述MCU、Wi-Fi单元、蓝牙发射单元、声波发射和接收传感器均集成在PCB底板上。