本申请涉及物联网
技术领域：
，尤其涉及一种基于泛在物联网的公共空间定位系统和方法。
背景技术：
：通过实现实时、精确的室内空间定位，可以支持丰富的应用场景，比如室内电子围栏区域化管控、人员活动轨迹回放、基于室内位置的信息与广告精确推送等。为了实现这些场景，应该支持精确度在1米以内的室内定位。这是智慧空间的基础性技术。现有技术中的室内定位主要是在室内布置WIFI或者蓝牙协议的专门定位信号源，定位信号源对外广播携带自身ID的蓝牙或者WIFI格式的无线信号；用户携带的终端接收到该无线信号，根据其ID判断终端自身是在哪一个定位信号源附近，从而实现定位；如果终端可以收到三个以上的定位信号源，则可以根据收到的每个信号源的信号强度实现更精细的定位。例如，苹果公司推出的ibeacon技术。但是，上述技术依赖于在空间内布置大量的定位信号源，例如，如果达到比较精确的1米内定位，空间内的每一个点需要至少得到三个定位信号源的覆盖，这将会给后期的维护、修理、电池更新带来比较高的人力和管理成本。技术实现要素：有鉴于此，本申请的目的在于提出一种基于泛在物联网的公共空间定位系统和方法，来解决现有技术中在室内精确定位需要大量的定位信号源造成的成本高的技术问题。基于上述目的，在本申请的一个方面，提出了一种基于泛在物联网的公共空间定位系统，包括：移动终端、定位源节点和物联网节点；所述定位源节点分布在所述公共空间内，每个所述的定位源节点向预设的空间范围内广播携带自身ID的无线信号；在每个所述的定位源节点的覆盖范围内分布有多个物联网节点，每个所述的物联网节点向各自所在的预设的空间范围内广播携带自身ID的无线信号；所述移动终端用于根据所述定位源节点和/或所述物联网节点广播的无线信号，确定当前所处的空间坐标。在一些实施例中，还包括：信息推送模块，用于获取所述移动终端的当前所处的空间坐标信息，并根据获取到的空间坐标信息，向所述移动终端推送消息。在一些实施例中，还包括：智能控制模块，用于获取所述移动终端的当前所处的空间坐标信息，并根据获取到的空间坐标信息，改变对应空间内的智能电器的工作状态。在一些实施例中，所述定位源节点内设置有存储单元，所述定位源节点与对应预设空间范围内的物联网节点连接，所述存储单元用于存储与所述定位源节点连接的物联网节点的ID。在一些实施例中，所述定位源节点内设置有更新单元，所述更新单元用于定期更新与所述定位源节点连接的物联网节点的ID和信号强度。在一些实施例中，所述的定位源节点向预设的空间范围内广播携带自身ID的无线信号为基于蓝牙的无线信号。在一些实施例中，所述移动终端具体用于：根据所述定位源节点和所述物联网节点广播的无线信号的强度和对应的无线信号中携带的ID，生成特征向量，并将所述特征向量发送至所述定位源节点以确定当前所处的空间坐标。基于上述目的，在本申请的另一个方面，提出了一种基于泛在物联网的公共空间定位方法，包括：对移动终端进行初始化，获取当前所处空间内的无线信号；对所述无线信号进行识别，提取所述无线信号中携带的ID信息，并确定所述无线信号的信号强度；根据所述ID信息和对应的信号强度，生成特征向量；将所述特征向量发送至所述定位源节点以确定当前所处的空间坐标。在一些实施例中，所述根据所述ID信息和对应的信号强度，生成特征向量，包括：根据所述ID信息和对应的信号强度生成特征向量。在一些实施例中，所述将所述特征向量发送至所述定位源节点以确定当前所处的空间坐标，包括：将所述特征向量送至所述定位源节点，并将所述特征向量与所述定位源节点中预先存储的位置参考点特征向量表进行匹配，并当匹配成功时，选取对应的位置参考点的空间坐标作为移动终端当前所处的空间坐标。本申请实施例提供的一种基于泛在物联网的公共空间定位系统和方法，其中设备包括移动终端、定位源节点和物联网节点；所述定位源节点分布在所述公共空间内，每个所述的定位源节点向预设的空间范围内广播携带自身ID的无线信号；在每个所述的定位源节点的覆盖范围内分布有多个物联网节点，每个所述的物联网节点向各自所在的预设的空间范围内广播携带自身ID的无线信号；所述移动终端用于根据所述定位源节点和所述物联网节点广播的无线信号，确定当前所处的空间坐标。通过利用公共空间内的物联网节点，同时在公共空间内设置定位源节点，避免了在公共空间内设置大量的定位信号源，降低了人力成本和管理成本，同时实现了高精度的定位。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本申请实施例一的基于泛在物联网的公共空间定位系统的结构图；图2是本申请实施例二的基于泛在物联网的公共空间定位系统的结构图；图3是本申请实施例三的基于泛在物联网的公共空间定位方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。本申请以下实施例中的基于泛在物联网的公共空间定位系统和方法，用于将公共空间内部泛在化的物联网设施应用于室内定位，通过实现实时、精确的室内空间定位，可以支持丰富的应用场景，比如室内电子围栏区域化管控、人员活动轨迹回放、基于室内位置的信息与广告精确推送等。为了实现这些场景，本申请支持精确度在1米以内的室内定位，进而为智慧空间的建设提供了基础的定位功能。并且，特别是，本申请将公共空间内泛在化分布的各类型物联网设施为室内定位提供基准，实现了物联网设施功能的复用，利用了原有物联网设施的硬件体系作为基础，在设备成本、管理维护成本、电源更新成本方面都有了显著的节约。作为本申请的一个实施例，参见如图1所示的基于泛在物联网的公共空间定位系统的结构图。从图中可以看出，本实施例提供的基于泛在物联网的公共空间定位系统，包括：移动终端101、定位源节点102和物联网节点103。所述定位源节点102分布在所述公共空间内，每个所述的定位源节点102向预设的空间范围内广播携带自身ID的无线信号。在本实施例中，所述定位源节点102可以均匀分布在所述公共空间内，由于每个所述的定位源节点102可以覆盖一定的空间范围，因此，可以通过多个定位源节点102将所述公共空间无死角的覆盖，具体地，在所述公共空间内的任意一点，都需要满足在该点可以接收到至少一个所述的定位源节点102广播的无线信号。同时，在所述定位源节点102广播的无线信号覆盖的范围内，存在有物联网节点103。物联网节点103可以通过蓝牙、ZigBee或者RFID技术直接与移动终端101之间实现无线信号收发。这些物联网节点103可以是空间内固有的物联网节点，例如各种物联网电器、仪表、传感器、电子货架RFID标签等等，由于这些固有的物联网节点本身就具有一整套供电、维护管理、状态监测的体系，例如，本身就具有有源供电或者是本身具有定期维护和更换电池的功能，因此，对这些物联网节点在室内定位方面重复利用，就可以减少专用于室内定位的定位源节点数量，可以节约设备硬件、管理维护、电池更新等方面的成本。此外，在所述定位源节点102广播的无线信号覆盖的范围内，若固有的物联网节点较少或者没有，则可以设置专用于定位的物联网节点，这些设置的定位专用物联网节点需要定期维护和更换电池。所述定位源节点102以广播的形式向预设的空间范围内发送无线信号，且该无线信号中携带有所述定位源节点102的ID。定位源节点102的无线信号覆盖范围内的物联网节点103可以通过广播的形式主动向其周围一定的空间范围内发送无线信号，也可以响应移动终端101的请求和激发而被动反馈无线信号(例如无源RFID标签)，且物联网节点103提供的无线信号中携带有对应的物联网节点102的ID。并且，定位源节点102的无线信号覆盖范围内的所述物联网节点103可以与对应的定位源节点102通信连接。定位源节点102可以按照物联网协议加入物联网节点103所在的物联网，从而实现与物联网节点103的实时通信。定位源节点102管理其无线信号覆盖范围内与其连接的各个物联网节点103的ID列表，并且随着物联网节点103的动态变化而保持实时更新该ID列表，例如增加新加入的物联网节点103的ID信息，删除取消的物联网节点103的ID信息。本申请还在每个定位源节点102其覆盖的空间范围内设定预定数量的位置参考点处，定位源节点102用于根据在每个位置参考点处可接收到哪些物联网节点的无线信号，存储和实时更新这些物联网节点的ID信息以及在每个位置参考点处对应的无线信号强度。具体来说，首先，当定位源节点102与其覆盖空间范围内的物联网节点103通过物联网建立实时通信之后，各个物联网节点103即向该定位源节点102发送上行无线信号，该上行无线信号携带了物联网节点103的ID信息；定位源节点102如上文所述，登记每个物联网节点103的ID信息至ID列表；并且，定位源节点102检测每个物联网节点103的上行无线信号的信号强度，作为该物联网节点103的基准信号强度，与其ID信息对应登记，例如下表：物联网节点ID信息基准信号强度ID1DB1-bID2DB2-b……IDnDBn-b在每个定位源节点102其覆盖的空间范围内设定预定数量的位置参考点；定位源节点102覆盖空间范围内均匀布设的预定数量的位置参考点，可以根据期望的定位精度设计位置参考点的数量，最小的定位精度可以达到1m级别。可以在本系统布设时以及后面的定期维护过程中，由维护工程师或者维护机器人巡回测量在每个位置参考点处接收的所述物联网节点103广播的无线信号的强度，根据在每一个位置参考点处接收到的各个无线信号携带的所述ID信息和各个无线信号对应的信号强度，可以生成一个n维的特征向量，例如，可以将该特征向量表示为(ID1r：DB1r，ID2r：DB2r，......，IDnr：DBnr)的形式，其中ID1r、ID2r、…IDnr是在每一个位置参考点r处能够接收到其无线信号的物联网节点的ID信息，而DB1r、DB2r、…DBnr表示携带ID1r、ID2r、…IDnr这些ID信息的无线信号对应的强度。(ID1r：DB1r)、(ID2r：DB2r)、….(IDnr：DBnr)各自构成一个二元数组，作为n维特征向量的一个维度值(如果在该位置参考点处能够接收到无线信号的物联网节点数量大于n个，则选取信号强度排名的前n个；相反，如果在该位置参考点处能够接收到无线信号的物联网节点数量只有L个，不足n个，则增加nL个虚拟二元数组(IDvr，DBvr),其中IDvr为虚拟ID号码，DBvr取值为0，从而实现特征向量的规整化)。在测量之后，可以将每个位置参考点处的该特征向量发送至覆盖这些位置参考点的定位源节点102。每个定位源节点102中都存储有对应的特征向量表，所述特征向量表中存储有空间中每一所述位置参考点处的空间坐标以及对应该位置参考点的特征向量，如下表所示：通过上表可见，每个位置参考点r1,r2处所能够接收到无线信号的物联网节点的组成是不一样的，故而每个位置参考点对应的特征向量其ID信息的组成以及其信号强度互不相同。以上每个位置参考点的特征向量可以作为后面为移动终端定位的依据。所述移动终端101用于根据所述定位源节点102和所述物联网节点103广播的无线信号，确定当前所处的空间坐标。通常情况下，移动终端101是人体携带的移动终端101，例如可以是智能手机、智能手表等智能电子设备，所述移动终端101可以接收所述定位源节点102和所述物联网节点103广播的无线信号，并提取所述无线信号中携带的ID信息，以及对应的无线信号的强度。根据移动终端101在空间某一点接收到的各个无线信号携带的所述ID信息和各个无线信号对应的信号强度，可以生成一个n维的特征向量，例如，可以将该特征向量表示为(ID1：DB1，ID2：DB2，......，IDn：DBn)的形式，其中ID1、ID2、…IDn表示移动终端101在空间某一点接收到的各个无线信号携带的物联网节点的ID信息，DB1、DB2、…DBn表示携带ID1、ID2、…IDn这些ID信息的无线信号对应的强度，(ID1：DB1)、(ID2：DB2)、….(IDn：DBn)各自构成一个二元数组，作为n维特征向量的一个维度值(同样，如果移动终端101在空间某一点接收到无线信号的物联网节点数量超过或者不足n个，同样按照上面的方法进行n维规整化)。移动终端101将所述特征向量发送至覆盖其所在空间范围的定位源节点102。如上文所述，每个定位源节点102中都存储有对应的特征向量表，所述特征向量表中存储有空间中每一所述位置参考点处的空间坐标以及对应该位置参考点的特征向量。所述定位源节点102在接收到所述移动终端101发送的特征向量后，可以将所述特征向量与所述特征向量表中位置参考点的特征向量进行匹配，匹配方法可以是在n维空间中计算两个向量之间的向量距离，作为匹配度，具体来说：例如计算移动终端101的特征向量与位置参考点r1的特征向量之间的匹配度，则其中M表示匹配度，将以上两个特征向量中ID信息相同的k个信号强度值(含均为虚拟ID的情况)对应求取欧式距离，而对于两个特征向量中(n-k)个不一样的ID信息，则对应给M加入(n-k)个预定值Δ。如果该匹配度值低于预定的阈值，表明特征向量差异度在预定范围之内，则任务匹配成功。在匹配成功后，将匹配成功的特征向量对应的空间坐标发送至所述移动终端101，移动终端便可以获取当前所处的空间位置。需要说明的是，当移动终端101所在的应用场景本身只需要进行精度较低的定位时，则可以只根据该移动终端101获取的定位源节点102的ID信息和信号强度实现定位，确定移动终端101处于哪一个定位源节点102覆盖的空间范围之内。当需要进行中等精度的定位时，则可以只获取定位源节点102的ID信息以及移动终端101能够接收到其无线信号的所有物联网节点103的ID信息，形成ID信息构成的多元数组，发送至覆盖该空间范围的定位源节点102，以确定移动终端101当前所处的空间位置位于定位源节点102的覆盖范围内的哪些物联网节点103的附近，从而实现对该定位源节点102覆盖空间范围中某一子范围程度的定位。当需要进行高精度的定位时，则可以采用上述实施例中的技术方案，这里不再详细说明。不过，在真正的物联网环境中，每个空间中物联网节点的组成以及每个物联网节点发射信号的功率，都是根据实际情况而频繁发生变化的，另外空间中信号传播环境的变化(例如墙壁的改变等)也会对信号强度造成影响。所以，上表中每个位置参考点处的特征向量都需要相应进行更新。然而，处于降低管理维护成本的考虑，对位置参考点处接收无线信号状况的巡回测量不能同样频繁开展，而是希望以很低的频次(例如每个月一次)定期进行，或者尽量采用远程更新的方式。为了解决这一关键的技术问题，本申请基于定位源节点102对各个物联网节点103的物联网管理，提供了以下解决方案。首先，针对物联网节点103自身发射功率变化导致的位置参考点处的特征向量变更，定位源节点102实时监测该物联网节点103向该定位源节点102发送的上行无线信号的基准信号强度，计算基准信号强度的变化率，并依据该变化率更新各个位置参考点的特征向量当中与该物联网节点103相关的无线信号强度。例如，如果物联网节点ID1基准信号强度的变化率为α，则将位置参考点r的特征向量中与该物联网节点相关的二元数组更新为(ID1r：αDB1r)。其次，针对物联网节点103撤除的情形，对于某个物联网节点103的撤除，该物联网节点103可以向该定位源节点102发送撤除通知消息，或者，定位源节点102会监测到该物联网节点实时的基准信号强度为0，在此情况下，定位源节点102可以从各个位置参考点的特征向量当中相应撤除与该物联网节点103相关的二元数组。第三，为了尽可能远程跟踪位置参考点处特征向量的变化，例如为了应对空间局部无线信号传输环境改变导致的相关位置参考点处特征向量变更问题，定位源节点102可以利用一部分物联网节点103的物联网芯片自身具有的接收信号强度检测功能，检测该物联网节点103接收到的周边物联网节点发射无线信号携带的ID信息和信号强度，形成该物联网节点103的特征向量(ID1t：DB1t，ID2t：DB2t，......，IDnt：DBnt)，其中ID1t、ID2t、…IDnt是该具有信号强度检测功能的物联网节点103能够接收到无线信号的其它物联网节点的ID信息，而DB1t、DB2t、…DBnt表示携带ID1t、ID2t、…IDnt这些ID信息的无线信号对应的强度；该物联网节点103将自身特征向量发送给定位源节点102。进而，对于每一个位置参考点，定位源节点可以根据其位置参考点特征向量，分析与其匹配最好的若干物联网节点103的物联网节点特征向量。从而，当局部空间环境变化等因素导致这些匹配最好的物联网节点的特征向量发生改变后，定位源节点102可以实时获得变化后的各个物联网节点特征向量，计算每个物联网节点特征向量的变化率，并且通过变化率的均值计算求得位置参考点特征向量的变化率，相应修正所记录的位置参考点特征向量。例如：定位源节点102可以分析各个物联网节点103的的特征向量与位置参考点r1的特征向量之间的匹配度，根据匹配度情况，选取三个匹配最好的物联网节点，例如t1,t2,t3，这些匹配最好的物联网节点的特征向量DB1t1、DB1t2、DB1t3发生改变，且变化率分别为α1、α2、α3，则计算平均变化率(α1+α2+α3)/3，相应更新位置参考点r1中关于ID1r1的特征值为(α1+α2+α3)*DB1r1/3。第四，对于无线空间中新增物联网节点103的情况，定位源节点102可以通过物联网获得新增物联网节点103的ID信息，并且测量该新增物联网节点103的基准信号强度。进而，定位源节点102可以利用上述物联网芯片自身具有的接收信号强度检测功能的一部分物联网节点103，获得这些物联网节点103当中能够检测到该新增物联网节点103无线信号的节点的ID信息以及信号强度。进而，利用这些物联网节点特征向量与位置参考点特征向量的匹配度，针对与这些物联网节点匹配的位置参考点，定位源节点102对该位置参考点的特征向量增加该新增物联网节点103的ID信息以及信号强度的二元数组，其中信号强度由相匹配的物联网节点接收到的信号强度求平均值获得。例如：上述三个匹配最好的物联网节点t1,t2,t3检测到新增物联网节点IDm的信号强度分别为DBmt1,DBmt2,DBmt3，则为位置参考点r1新增二元数组(IDmr1，DBmr1)，其中DBmr1＝(DBmt1+DBmt2+DBmt3)/3通过定位源节点102对各个物联网节点103的ID列表以及位置参考点的特征向量实时管理更新，可以有效追踪空间范围内物联网节点组成的不断更新和信号强度的不断变化，从而对由此造成的参考点信号状态改变进行动态调整同步。本实施例的基于泛在物联网的公共空间定位系统，通过利用公共空间内的物联网节点，同时在公共空间内设置定位源节点，避免了在公共空间内设置大量的定位信号源，降低了人力成本和管理成本，同时实现了高精度的定位。作为本申请的一个可选实施例，在上述实施例的基础上，还可以包括：信息推送模块，用于获取所述移动终端的当前所处的空间坐标信息，并根据获取到的空间坐标信息，向所述移动终端推送消息。作为本申请的一个可选实施例，在上述实施例的基础上，还可以包括：智能控制模块，用于获取所述移动终端的当前所处的空间坐标信息，并根据获取到的空间坐标信息，改变对应空间内的智能电器的工作状态。如图2所示，是本申请实施例二的基于泛在物联网的公共空间定位系统的结构图。本实施中的基于泛在物联网的公共空间定位系统，包括：移动终端201、定位源节点202和物联网节点203，本实施例中的移动终端201、定位源节点202和物联网节点203与实施例一中的作用相同，这里不再赘述，此外，本实施例的基于泛在物联网的公共空间定位系统还包括：信息推送模块204和智能控制模块205，其中，所述信息推送模块204用于获取所述移动终端的当前所处的空间坐标信息，并根据获取到的空间坐标信息，向所述移动终端推送消息，所述智能控制模块205用于获取所述移动终端的当前所处的空间坐标信息，并根据获取到的空间坐标信息，改变对应空间内的智能电器的工作状态。作为本申请的一个可选实施例，上述实施例中的所述定位源节点内设置有存储单元，所述定位源节点与对应预设空间范围内的物联网节点连接，所述存储单元用于存储与所述定位源节点连接的物联网节点的ID信息、基准信号强度，以及位置参考点的空间坐标和特征向量。作为本申请的一个可选实施例，所述定位源节点内设置有更新单元，所述更新单元用于定期更新与所述定位源节点连接的物联网节点的ID和信号强度，这样可以使得广播的无线信号中携带的信息更加准确，同时可以根据公共空间内的物联网节点的变化状态动态调整所述公共空间内的物联网节点信号强度，避免所述公共空间内出现无线信号的死角。作为本申请的一个可选实施例，所述的定位源节点向预设的空间范围内广播携带自身ID的无线信号为基于蓝牙的无线信号。这样，移动终端只需要打开蓝牙即可以只获取定位源节点广播的无线信号，自动过滤掉物联网节点广播的无线信号，从而实现快速的低精度的定位。作为本申请的一个可选实施例，所述的物联网节点向各自所在的预设的空间范围内广播携带自身ID的无线信号为WIFI格式的无线信号。这样，移动终端只需要打开WIFI即可以只获取物联网节点广播的无线信号，自动过滤掉定位源节点广播的无线信号，从而实现快速的高精度的定位。如图3所示，是本申请实施例三的基于泛在物联网的公共空间定位方法的流程图。从图3中可以看出，本实施例中的基于泛在物联网的公共空间定位方法，可以包括以下步骤：S301：对移动终端进行初始化，获取当前所处空间内定位源节点和物联网节点广播的无线信号。当将移动终端置于本申请实施例中的公共空间中时，由于公共空间内存在与定位源节点和物联网节点广播的无线信号，因此，当移动终端需要获取上述的无线信号时，可以随时获取。对移动终端进行初始化可以使得获取到的无线信号不被移动终端中预先存储的数据干扰。S302：对所述无线信号进行识别，提取所述无线信号中携带的ID信息，并确定所述无线信号的信号强度。由于公共空间内存在与定位源节点和物联网节点广播的无线信号，且上述的无线信号中携带有各自的ID，因此，在获取无线信号后可以提取无线信号中携带的ID信息。同时，在接收到无线信号后，可以直接获取该无线信号的强度。S303：根据所述ID信息和对应的信号强度，移动终端生成特征向量；在接收无线信号并提取无线信号携带的ID信息和无线信号的对应的信号强度后，可以根据所述ID信息和对应的信号强度生成特征向量。所述特征向量可以是作为信号源的物联网节点的ID信息和对应的信号强度构成的特征向量，例如(ID1：DB1，ID2：DB2......，IDn：DBn)。S304：将所述特征向量发送至所述定位源节点以确定移动终端当前所处的空间坐标。每个定位源节点中都可以存储有对应的特征向量表，所述特征向量表中存储有空间中每一位置参考点的空间坐标以及对应的特征向量，所述定位源节点102在接收到所述移动终端101发送的特征向量后，可以将所述特征向量与所述特征向量表中的特征向量进行匹配，匹配方法可以是在n维空间中计算两个向量之间的距离。在匹配成功后，将匹配成功的特征向量对应的位置参考点空间坐标发送至所述移动终端101，移动终端便可以获取当前所处的空间位置。将所述特征向量送至所述定位源节点，并将所述特征向量与所述定位源节点中预先存储的特征向量表进行匹配，并当匹配成功时，选取对应的特征向量对应的空间坐标作为移动终端当前所处的空间坐标。本实施例的基于泛在物联网的公共空间定位系统，通过利用公共空间内的物联网节点，同时在公共空间内设置定位源节点，避免了在公共空间内设置大量的定位信号源，降低了人力成本和管理成本，同时实现了高精度的定位。以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。当前第1页1 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