[发明专利]一种基于蓝牙的室内定位系统及方法

权利要求书

1.一种室内定位方法，基于蓝牙的室内定位系统实现，所述室内定位系统包括带有蓝牙信号发送装置的终端、蓝牙接收标签、定位管理服务器以及连接蓝牙接收标签和定位管理服务器的通信网络，其特征在于：

所述终端中还包括加速度传感器；

所述通信网络由485集线器和通信线路组成，485集线器经通信线路分别连接蓝牙接收标签和通信网关，通信网关连接定位管理服务器；

所述室内定位系统将定位空间按现有的物理分隔划分成不同的定位区域，每个定位区域中设置2个及以上蓝牙接收标签；每个蓝牙接收标签设定一个覆盖范围，覆盖范围是该蓝牙接收标签所在定位区域及相邻的定位区域；定位管理服务器中存储定位空间的地图、各蓝牙接收标签的标识码及覆盖范围；

定位空间中设置定位参考点，相邻定位参考点之间的距离为2-3米，定位管理服务器中设置数据库，存储定位参考点的指纹信息；

终端定时广播信息，蓝牙接收标签接收，并将接收到的信号强度发送给定位管理服务器；

定位方法包括以下步骤：

前期准备：

绘制定位空间地图，在地图上设置定位参考点，在定位参考点上采集指纹数据，滤波处理后存入数据库；

定位：

A、终端以5Hz的频率发送强度为0dBm的广播信息，

B、蓝牙接收标签将收到的广播信息，连同标识码、信号强度发送给定位管理服务器，定位管理服务器对信息进行过滤，将正确的信息进行以下处理，

C、针对每个终端，定位管理服务器定时或收到t条广播信息时做以下处理：

对每个蓝牙接收标签，将收到该终端广播信息的信号强度求算术平均值；

生成终端的实时向量：（ID1，RSSI1），（ID2，RSSI2），... ...，（IDn，RSSIn），

其中，n为蓝牙接收标签的数量，IDm为第m个蓝牙接收标签的标识码，RSSIm为第m个蓝牙接收标签收到该终端信号强度的算术平均值，若标识码为IDm的蓝牙接收标签未收到该终端的广播信息，则RSSIm置强度极小值-200dBm，1=m=n，

D、判断步骤C得到的向量，如果信号强度大于-200dBm的蓝牙接收标签数量小于N，则放弃该向量，否则，根据步骤C得到的向量，对终端进行区域定位，获得区域定位范围，N大于等于3，

E、定位管理服务器在步骤D得到区域定位范围内，选取指纹数据，对终端进行指纹匹配，在地图上显示位置，完成室内定位；

步骤D中，终端的区域定位包括以下步骤：

D1、使用基于决策树的区域锁定算法判断终端区域：

D1-1、选取接收信号强度大于判定阀值的所有蓝牙接收标签，并按照信号强度从强到弱对蓝牙接收标签进行排序，

D1-2、获取两个接收信号最强蓝牙接收标签的覆盖范围，如果两个覆盖范围相同，则区域定位范围是所述覆盖范围；否则，得出两个覆盖范围的交集，

D1-3、使用下一个蓝牙接收标签的覆盖范围与上述交集进行计算，得出下一个交集，直至遍历步骤D1-1中选取的所有蓝牙接收标签，最后得到的交集为区域定位范围；上述过程中，如果一个蓝牙接收标签的覆盖范围与前一个交集结果没有重叠，终止该步骤，前一个交集为区域定位得到的范围；

D2、如果步骤D1得到的区域定位范围大于一个定位区域，使用K-means指纹聚类算法缩小定位区域：

将一个定位区域内定位参考点的指纹数据作为一个分类，计算出每个分类的分类中心；使用步骤C中得到的终端实时向量，计算终端与每个分类中心的欧氏距离，选取欧氏距离最近的分类中心对应的定位区域为区域定位范围；

D3、如果判定的区域定位范围与该终端上次的定位位置不处于相同的定位区域，使用以下算法加以确认：

步骤C中得到的终端实时向量中，原定位区域中的蓝牙接收标签对应的信号强度最大值为OP，新判定的定位区域中的蓝牙接收标签对应的信号强度最大值为NP，设定无线信号缓冲值RSSI_TRIFF，如果OP+RSSI_TRIFF大于NP-RSSI_TRIFF，则判定终端仍然位于原定位区域，即未发生定位区域切换，否则，判定终端位于新定位区域，即发生了定位区域切换；RSSI_TRIFF的取值范围8dBm-12dBm。