[发明专利]一种智能设备室内定位系统和方法

摘要

本发明公开了一种智能设备室内定位的系统和方法，属于室内定位技术领域，包括信标和应用软件。信标间隔向外广播信号，广播内容包括信号强度和身份标识UUID。智能设备软件由信号采集、测距、室内地图部分组成。信号采集部分利用智能设备自带的加速度计、陀螺仪、地磁传感器、蓝牙、WIFI等采集手机周围信标的信号强度，加速度，方向等信息。测距是指利用信号强度与加速度梯度融合的测距算法，计算信标到智能设备的距离；地图部分包括室内地图和信标地理位置，当获得运动方向、速度和距离信标的距离时，通过查询地图，获得相应的地理信息，实现智能设备的室内定位。

主权项

1.一种智能设备室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将智能设备的定位软件APP打开，该定位软件APP控制该智能设备的接收装置自动搜索智能设备周围的信标信号；同时，该智能设备通过运动传感器检测智能设备的运动数据；步骤二：定位软件APP通过滤波算法对采集到的信标信号强度值进行滤波，通过滤波后的信标信号强度值确定距离设备最近的信标；步骤三：定位软件APP将滤波后的信标信号强度值和运动传感器检测的运动数据通过梯度融合的方法计算智能设备到最近的信标之间的距离，具体包括如下步骤：步骤1)：利用接收信标信号的强度和距离关系，如式(1)所示，计算出一个距离，d＝10(-57.8-p(d))/32.2 (1)这是根据信号的传播模型得到的，其中，d为距信标节点的距离，p(d)为信号强度；步骤2)：利用陀螺仪和加速度传感器测得的加速度矢量和智能设备姿态，可以得到智能设备移动的瞬时速率vi，瞬时速率vi表示为(2)式所示，vi＝ai·Δti·cosθ (2)其中，ai为测得的加速度矢量，θ为智能设备与水平面的夹角，Δti为测量间隔时间，在第n次利用加速度传感器和陀螺仪预测距离的值可以表示为式(3)所示，Xn＝vn·Δt+xn-1 (3)Xn代表通过加速度预测的距离，这样的预测过程被用于下一个距离的测量，为了减小测量环境变化对测距的影响，用标准差规则来过滤测量值，式(4)是用来计算预测值和以前测量距离的标准差， δ ( X n , x n ) = 1 2 ( X n - x n ) 2 - - - ( 4 ) ]]>δ(Xn,xn)表示预测值和当前测量值的标准差，xn表示依靠信号传播模型测量的距离；步骤3)：利用公式(5)决定用户最后的距离，Xf＝xn+(sign(Xn-xn))*δ(Xn,xn)*(δ(Xn,xn))2 (5)sign(x)为符号函数，代表了预测值Xn减测量值xn的正负，如果差值为正则输出为1，如果差值为负则输出为-1，Xf为智能设备到最近的信标之间的距离；步骤四：定位软件APP通过步骤三计算得到的智能设备到最近的信标之间的距离并在地图上匹配位置信息，结合智能设备的运动方向和速度实现精确定位。