[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

说明书

本发明属于室内定位领域，公开了一种基于蓝牙、wi‑fi和声波的混合室内定位方法及系统，使用基站播发Wi‑Fi信号，蓝牙信号和经过时间对齐和信号调制的音频信号；用户端接收蓝牙和Wi‑Fi信号的RSSI，并解调音频信号的发射时间和蓝牙信号的广播电文，实现基于TOA和RSSI的混合测距位置计算；定位系统包括：混合室定位基站、和用户设备；本系统的基站之间及基站与用户端间都实现测距链路。本发明定位结果稳健，连续，受信号遮挡影响小。基于TOA音频信号测距能够避免RSSI不稳定和信号遮挡造成的跳点，同时使用测距和测速的方式保证定位结果连续，可靠。

技术领域

本发明属于室内定位领域，尤其涉及一种基于蓝牙、wi-fi和声波的混合室内定位方法及系统，该混合室内定位系统为基于蓝牙、Wi-Fi和声波传感器的混合室内定位系统。

背景技术

室内定位技术是近年来新兴定位技术之一。据估算，城市人口平均有85％的时间在室内活动，因此能够准确的确定其在室内的位置具有巨大的市场潜力和应用前景。目前定位技术主要包括近邻法，几何法，场景分析法和线路推算法等。其中几何法适用于高精度室内定位，他可以依赖各类声，光，电信号通过直接或间接测定目标与参考点之间的相对距离，基于不同信号频率和信号协议，可用于实现室内定位的技术手段已经达到十几种，常见的有激光，超声波，红外线，蜂窝网络，无线广播，经过编码的可见光，Wi-Fi,蓝牙，Zigbee，RFID等。

综上所述，现有技术存在的问题是：

不同的技术可实现的精度和覆盖范围各有不同，因而难以使用某一种定位技术满足室内定位和导航的需求。从室内定位系统的性能和成本的角度来讲，部分专用的室内定位系统，如激光，UWB等系统能够实现高精度的室内定位，这些高精度室内定位系统需要专用的用户设备配合，另外高精度时间同步对硬件设备要求较高，整套系统成本较昂贵，布设复杂；另外一部分室内定位系统基于Wi-Fi，蓝牙等已有的基础设施，使用智能手机作为用户终端，面向普通大众；现有的系统受到室内复杂环境影响和硬件性能限制，定位精度和可靠性都受到限制。较理想的室内定位设备应能够使用通用的用户终端而避免给用户增加额外的负担，硬件成本低并且部署快速，便捷。如何使用通用的用户端及低成本的硬件设备提供稳定，可靠的室内定位服务，目前仍具有一定的挑战性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于蓝牙、wi-fi和声波的混合室内定位系统。

本发明是这样实现的，一种基于蓝牙、wi-fi和声波的混合室内定位方法，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、蓝牙信号和经过时间对齐和信号调制的音频信号；用户端测量蓝牙和Wi-Fi信号的RSSI和音频信号的到达时间，解析蓝牙信号的广播电文，并实现基于测距的位置计算。

进一步，所述混合室定位基站通过计算测量的TOA与已知的真实距离间的偏差确定时间偏差量，利用迭代调整当前基站时钟实现整网时间同步，具体包括：

混合室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定位基站间的距离，若混合室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为当前混合室定位基站到第i个混合室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为当前混合室定位基站与第i个混合室定位基站之间的系统时间差；当前混合室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；整个基站网中选择一个基站作为参考基站，该基站不进行时间调整。通过若干次迭代，可将整网的时间同步到参考基站的时间基准上。