[发明专利]一种iBeacon基站空间布局优化及室内定位方法

说明书

本发明提出一种基于NSGA‑II算法的iBeacon基站空间布局优化及室内定位方法。本发明针对iBeacon发送射频信号受环境如遮挡物干扰大，且不稳定的缺点，采用遗传优化算法，设计空间布局优化的iBeacon基站部署方案，最大限度的弥补信号不稳定导致的定位精度下降。本发明实现的室内定位计算方法，采用4个基站数据计算待测点，比传统的3个基站计算具有更加稳定、更加精准的优势。本发明具有定位精度高、成本低、实施简单、可推广性强的优点，并且可通过选择经优化后的设备部署方案，在最低的部署成本下满足不同的定位精度需求。

技术领域

本发明涉及一种基于多目标遗传算法NSGA-II算法对iBeacon基站进行空间布局优化技术，并且利用iBeacon基站和智能手机实现的室内定位方法，是一种通过在室内利用优化算法优化部署位置信息已知的iBeacon设备以及利用智能手机实现室内定位的方法。

背景技术

在城市中生活的人们，不可避免地光顾各种商场、机场、医院、停车场等陌生的公共场所，而这些公共场所的室内环境复杂而且陌生，因此，人们对于室内精确导航定位服务的需求日益强烈。例如，当用户在购物中心购物时需要寻找某个商铺、或者在火车站低下停车场寻找停车位或反向寻车、或者在机场需要寻找走失的同伴时，都需要室内定位技术的支持。

目前，已经提出的室内定位技术包括红外定位技术、超声波定位技术、蓝牙定位技术、W1-Fi定位技术、zigbee定位技术、磁场定位技术、计算机视觉定位技术等。这些室内定位技术由于定位精度低、成本高、定位速度慢、商业运营困难等各种原因，没有得到大规模的推广应用。蓝牙(Bluetooth)是一种短距离无线通信技术，可实现固定设备、移动设备之间的短距离数据交换。蓝牙4.0是2012年采用了蓝牙低功耗技术(BLE)的最新蓝牙版本，传输距离最远可达100米，且智能手机基本都内置了蓝牙4.0模块，其应用前景非常广阔。

iBeacon是苹果推出一项基于蓝牙4.0的精准微定位技术，其工作原理是：iBeacon基站不断向四周发送蓝牙信号，待满足iBeacon技术标准的蓝牙模块的智能设备进入设定区域时，就能够收到信号，通过三点定位算法、信号强度指示(RSSI)等方式可计算出用户位置。由于iBeacon设备发送的是2.4GHz频段的射频信号，该信号传播受环境如遮挡物干扰大，且不稳定，因此，基于该原理的测距精度难以保证，需要在室内有多个(大于3个)iBeacon基站，通过算法互相验证纠正，并且这些iBeacon基站的空间布局要合理，才能达到比较好的室内定位效果，同时保证成本的低廉。综上所述，基于iBeacon的室内地位技术当前面临如何优化iBeacon基站空间布局，以保证定位精度和部署成本。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于NSGA-II算法的iBeacon基站空间布局优化及室内定位方法。本发明通过NSGA-II算法优化部署iBeacon基站的空间布局，以及利用智能手机即可实现室内定位，具有定位精度高、成本低、实施简单、可推广性强的优点，并且可通过改变设备部署密度，在最低的部署成本下满足不同的定位精度需求。其具体技术方案如下：

一种基于NSGA-II算法的iBeacon基站空间布局优化及室内定位方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：将室内待部署iBeacon基站的区域，按1米×1米划分成网格，每个网格按行列编上编号(i,j)，区域平面图最左上角的网格编号为(0,0)，其余的依次累加“1”，每个网格内都有可能部署一个iBeacon基站。

步骤二：将整个区域的网格利用二进制编码，转换成NSGA-II算法的基因序列，序列中“1”代表部署iBeacon基站，“0”代表没有部署。随机初始化iBeacon基站的部署方案，以待测点与基站平均最短距离和部署成本为优化目标进行优化，最终生成iBeacon基站的部署方案最优集。