[发明专利]结合蓝牙Beacon与智能手机的室内定位系统及其定位方法

权利要求书

1.一种结合蓝牙Beacon与智能手机的室内定位系统，其特征在于：该系统包括蓝牙Beacon、智能手机、服务器；所述智能手机集成加速计、地磁计模块，且具备网络功能，能够在征得用户许可后通过3G、4G或者WiFi与服务器连接上传位置数据；所述服务器，获取上传来的用户位置数据后，按照系统设计者需求对该数据进行处理；所述对数据进行处理包括对使用者进行分组，只有组员之间可以相互查看彼此位置；定位过程中用户需要打开蓝牙模块并监测预部署Beacon信号，当监测到该信号时，进行滤波校正并利用蓝牙双工通信的特点将该手机设置为蓝牙Beacon模式向外广播信号；

当用户进入定位场所后，需要打开智能手机中的蓝牙模块并运行定位客户端应用，应用程序在后台运行时，采集三轴加速计、地磁计数据，为实现PDR，需要进一步对采集到的原始数据做以下处理：

将加速计读数取模：

(1)式中a_x、a_y、a_z是加速计分别在x、y、z三个轴方向的读数；

进一步求得动态步长，公式为：

(2)式中A_max与A_min表示当前行走的一步中加速计最大值与最小值，β是一个需要针对不同环境来进行确定的参数，β确定公式如下：

(3)式中d_real是参考轨迹的实际值，d_estimated是参考轨迹的估计值；

步行的运动模型如下：

S_k＝S_k-1+u_k+w (4)

(4)式中S_k表示当前位置坐标，S_k-1则表示上一步所处的位置坐标，w是噪音，u_k即：

(5)式中θ_k表示当前航向，L_k则是当前根据上文所述的公式计算出来的动态步长；

至此，通过累积推算出当前位置坐标，并对定位结果实时误差校正；

在场地内预部署了蓝牙Beacon，用户智能手机中的客户端应用能持续监测是否收到来自这些预部署蓝牙Beacon的信号，如果监测到，则根据信道传播模型来计算两者之间的距离；信道传播模型如下：

(6)式中R是当前位置信号强度Rssi，R⁰是d⁰米处信号强度参考值，γ是信号衰减因子，d⁰一般选择1米，d则是信号强度为R处与信号源之间的距离；

公式(6)将智能手机监测到的信号Rssi转换为距离，当计算后的距离小于5米阈值则开始执行滤波方法；

用户进入蓝牙Beacon附近设定的阈值区，执行滤波方法，重复预测与更新两个步骤，校正误差；用户离开蓝牙Beacon附近阈值区时，停止滤波方法；

当用户每次测量或者校正好位置时，客户端会在征得用户同意的前提下将位置数据上传至服务器，服务器端根据需求实现位置共享功能，只有同行团队的成员能够互相看到彼此的位置信息。