[发明专利]易于数据采集和高精度的室内定位方法

摘要

本发明涉及一种易于数据采集和高精度的室内定位方法，由两个部分构成，离线信息采集阶段和在线定位阶段。离线阶段的主要工作是：信标布设、信号指纹信息的采集与存储。在线阶段的主要工作是：定位信号采集、数据交互以及实时位置计算。在定位阶段结合信号指纹图谱与室内无线信号传播衰减模型，大大提升了定位精度与定位速度。

主权项

1.一种易于数据采集和高精度的室内定位方法，其特征在于步骤如下：步骤1：在室内布设若干个iBeacon信标，布设原则：a)iBeacon信标间距控制在5‑8m左右，整个空间进行三角网格状交错分布覆盖；对于房间门口、室内路线路口处、路径转折处，需要额外部署以提高用户体验；b)高度：2.5米～3米，沿墙壁或固定不动的建筑进行部署；c)宽度2米以上的走廊进行双列交错部署；2米以下的走廊沿着中轴线进行单列部署，间距5～8米；步骤2：将已经布设好的iBeacon信标的信息以文本文件的形式手动存储到采集设备中；存储的内容包括iBeacon信标的物理地址以及每个信标的相对坐标；步骤3：通过采集设备自带的蓝牙，分别在每个信标的位置测量并采集该信标发射的n次信号、以及距离该信标最近的信标位置处采集该信标发射的n次信号，采用“采集点信标的物理地址+被采集信标的物理地址+被采集信标的n个信号强度值”的形式记录；将在每个采集点采集到的n个信号强度值归为一组；步骤4：将每一组得到的信号强度值RSSI看作随机正态分布，通过高斯模型选取高概率发生区的RSSI的值，所述的高斯滤波的筛选区间选择概率为0.6到1之间；对筛选后的每一组信号强度值求平均后作为每个信标的信号强度；根据信标的信号强度计算iBeacon信标在当前区域内的衰减因子：其中，RSSI_BA为距离信标A最近的信标B的信号强度，RSSI_AA为A点处iBeacon_A的信号强度，d_AB为信标A与信标B的距离，k_A为信标A的衰减因子；将衰减因子、iBeacon信标的物理地址、所处建筑、所在楼层、iBeacon信标的相对坐标存储在服务器里；步骤5：通过采集设备自带的蓝牙，持续不断的接收周围iBeacon信标所发出的广播信号，将接收到的信息按照“mac地址+对应的信号强度值”的格式进行记录；步骤6：根据步骤5接收到的信息，向服务器发送请求判断当前所处建筑，若请求成功，则从服务器取回该建筑所有蓝牙信标的信息，根据当前信号最强的5个信标中，哪个楼层信标最多，判断用户所属的楼层；然后判断采集设备是否检测到切换信标的信号，如果采集设备检测到切换信标的信号，且其信号强度大于其1米处信号强度的70％时，判断采集设备当前接收到的哪一层的蓝牙信号最强，若信号最强的楼层发生变化，则进行切换，否则不予切换；所述的切换信标为在楼梯、电梯处设定用于标示楼层可能发生变化的信标；从步骤5接收信号中选取当前楼层信号最强的3个蓝牙信标的物理地址，根据iBeacon信标的相对坐标、所在楼层和衰减因子，计算用户分别距离三个信标的距离d_A,d_B,d_C：其中，k_i表示信标i的衰减因子，表示靠近信标i时的信号强度，表示定位过程中，采集设备接收到的信标i的信号强度；步骤7：根据三边定位算法确定用户所处的实际位置：已知待定位终端距离信号源AP_i,i＝1,2,3的距离分别是d_i,i＝1,2,3，根据几何原理，待定位的终端位与分别以3个iBeacon信标所在位置为圆心，对应距离为半径的3个圆的交点上；设终端的坐标为(x,y)，3个iBeacon信标的坐标为(x_i,y_i),i＝1,2,3，则它们满足以下关系：由以上方程组可以求得移动终端的坐标(x,y)：