基于室内定位的家电控制方法和控制系统与流程

本发明涉及智能家电，特别是涉及一种基于室内定位的家电控制方法和控制系统。

背景技术：

未来家电发展将以智能化为趋势，实现“人机对话、智能控制、自动运行”，将会为用户的日常生活带来巨大冲击。

为了实现智能运行，现有技术中出现了利用红外传感器或摄像头来进行人体检测，根据用户的位置来确定调整家电的运行状态的方案。现有技术的人体位置检测技术，需要使用者进入红外传感器或摄像头等感测范围，一方面容易出现检测死角，另一方面受到检测精度和检测算法的影响，检测准确程度较差，容易出现误控制，导致无法满足使用者的使用要求。

技术实现要素：

本发明的一个目的是要提供一种基于室内定位的家电控制方法和控制系统，以至少解决现有技术存在的部分缺陷。

本发明的另一进一步目的是提高家电控制的智能化程度。

本发明的一个进一步目的是要提高室内定位的准确性。

一方面，本发明提供了一种基于室内定位的家电控制方法。该基于室内定位的家电控制方法包括：获取由使用者携带的移动终端上传的信号特征，信号特征根据移动终端的移动蓝牙模块接收到的来自于定位区域内多个固定蓝牙模块的广播信号提取得出，并且多个固定蓝牙模块分别布置于定位区域内多个家电设备中；将信号特征与预设的定位区域的信号指纹库进行匹配，以确定使用者的位置，信号指纹库中存储有定位区域内不同位置对应的信号特征；根据使用者的位置向多个家电设备分别发送对应的控制指令，以调整多个家电设备各自的工作状态。

可选地，每个固定蓝牙模块配置有唯一的标识码，且信号特征包括：每个固定蓝牙模块的标识码及其广播信号的信号强度。

可选地，将信号特征与预设的定位区域的信号指纹库进行匹配的步骤包括：从信号指纹库确定出与信号特征最接近的多个位置点；对位置点进行坐标平均值计算，以得出使用者的所在位置的坐标。

可选地，在得出使用者的所在位置的坐标之后还包括：向移动终端返回使用者的所在位置的坐标，以供移动终端根据坐标在定位区域的电子地图上展示使用者的所在位置。

可选地，在向移动终端返回使用者的所在位置的坐标之后还包括：接收移动终端对使用者的所在位置的修正反馈，并按照修正反馈对信号指纹库进行更新，修正反馈按照使用者对所述电子地图的位置的选择操作生成。

可选地，在获取随使用者移动的移动终端上传的信号特征的步骤之前，还包括：获取移动终端上传的全球定位系统坐标，并根据全球定位系统坐标确定定位区域的位置信息，位置信息包括定位区域的地理坐标以及定位区域的标识。

可选地，调整多个家电设备各自的工作状态包括以下任意一项或多项：调整空调的开关、风力和风向；调整视听设备的开关以及音量；调整灯光的开关以及亮度；以及调整热水器的开关以及水温。

本发明的另一个方面，还提供了一种基于室内定位的家电控制系统，包括：多个固定蓝牙模块，布置于定位区域内多个家电设备中，配置成持续发送广播信号：由使用者携带的移动终端，配置有移动蓝牙模块，并配置成根据终端的移动蓝牙模块接收到广播信号提取得出信号特征；以及云服务器，与移动终端以及多个家电设备分别网络连接，并配置成：获取信号特征，并将信号特征与预设的定位区域的信号指纹库进行匹配，以确定使用者的位置，信号指纹库中存储有定位区域内不同位置对应的信号特征；根据使用者的位置向多个家电设备分别发送对应的控制指令，以调整多个家电设备各自的工作状态。

可选地，每个固定蓝牙模块配置有唯一的标识码，且信号特征包括：每个固定蓝牙模块标识码及其广播信号的信号强度。

可选地，云服务器还配置成：从信号指纹库确定出与信号特征最接近的多个位置点，对位置点进行坐标平均值计算，以得出使用者的所在位置的坐标，向移动终端返回使用者的所在位置的坐标；并且移动终端还配置成：根据坐标在定位区域的电子地图上展示使用者的所在位置，按照使用者对电子地图的位置的选择操作生成修正反馈，向云服务器上传修正反馈，以供云服务器按照修正反馈对信号指纹库进行更新。

可选地，移动终端还设置有GPS模块，并配置成向云服务器上传全球定位系统坐标；云服务器还配置成：根据全球定位系统坐标确定定位区域的位置信息，位置信息包括定位区域的地理坐标以及定位区域的标识。

本发明的基于室内定位的家电控制方法和家电控制系统，利用低功耗的蓝牙技术实现室内的精准定位，结合智能家电的远程控制，保证定位区域内的家电可以根据使用者的精确位置进行家电状态的自动调整，满足了使用者的使用要求，提高了家电设备的智能化程度和使用效率。蓝牙模块可以集成于家电设备中，作为广播发送定位信号的固定节点，利用蓝牙信号对室内空间和传播时遇到的障碍具有依赖性的特点，预先生成信号指纹库已保存定位区域各位置与信号特征的对应关系，从而使用该信号指纹库实现位置查询，减少了电磁干扰、反射，多径效应等的影响，定位精度高。

进一步地，本发明的基于室内定位的家电控制方法和家电控制系统，将精确的定位位置坐标反馈给使用者的移动终端，以便利用使用者利用电子地图了解其所在位置，为进一步提供室内定位和信息推送等业务提供了数据基础。

更进一步地，本发明的基于室内定位的家电控制方法和家电控制系统，还可以根据使用者的位置反馈信息，对信号指纹库进行更新，优化了定位精度。并可以结合GPS(全球定位系统)实现室内室外定位技术的结合。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的基于室内定位的家电控制系统的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的基于室内定位的家电控制方法的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的基于室内定位的家电控制方法中信号指纹库的一种初始化生成流程图；

图4是根据本发明一个实施例的基于室内定位的家电控制方法中信号指纹库的另一初始化生成流程图；以及

图5是根据本发明一个实施例的基于室内定位的家电控制方法中定位的应用实例的流程图。

具体实施方式

本发明实施例首先提供了一种基于室内定位的家电控制系统。图1是根据本发明一个实施例的基于室内定位的家电控制系统的示意图，该室内定位的家电控制系统包括多个固定蓝牙模块110、移动终端200、以及云服务器300。其中多个固定蓝牙模块110可以分别布置于定位区域内的多个家电设备100内，例如布置于家庭、商场等室内空间的热水器、空调器室内机、冰箱、视听设备、热水器、灯具等家电设备100内。移动终端200内配置有移动蓝牙模块110，用于接收固定蓝牙模块110发送的广播信号。

多个固定蓝牙模块110配置成持续发送广播信号，在理想条件下，一个固定蓝牙模块110发送广播信号，固定蓝牙模块110附近某点出的信号强度与该点距离固定蓝牙模块110的距离的平方是成反比的，在实际使用环境中，由于信号传输环境条件与理想情况有较大的差别，因此不能简单的使用以上同一数学模型来表达信号强度和距离的关系。这也就是随着距离增长，使用信号衰减来计算距离的准确程度逐渐下降的原因。

在地形复杂的区域或建筑物内部，无线信号传输对地形和传播障碍物具有依赖性，因而呈现出非常强的接收站点特殊性。因此对于每一个接收点来说，该信道的多径结构对每一个位置是惟一的。因此在定位区域内，每个位置接收到的广播信号的信号强度一般并不严格遵从信号强度随离开信号源距离逐渐衰减的普遍规律，而将呈现出一种对该区域特有的传输环境的依赖性。利用这种特殊性，可以采集定位区域内的多个固定蓝牙模块110的广播信号的信号指纹。

多个固定蓝牙模块110的数量可以根据定位区域的情况进行配置，一般需要满足定位区域的内的每个位置均可以接收到至少三个固定蓝牙模块110发出的广播信号。

移动终端200由使用者携带，从而移动蓝牙模块110的位置与移动终端200的位置一致，移动蓝牙模块110和固定蓝牙模块110可以使用同样的传输模式，从而可以接收到上述广播信号，广播信号的信号强度指示(Received Signal Strength Indication，简称RSSI)与位置相关。移动终端200可以根据移动蓝牙模块110接收到的广播信号，提取得出信号特征。

移动蓝牙模块110和固定蓝牙模块110使用低功耗蓝牙技术(Bluetooth Low Energy，亦称为Bluetooth 4.0或者Bluetooth Smart)进行广播信号的发 送和接收。每个固定蓝牙模块110配置有唯一的标识码，其发送的广播信号中带有上述标识码，以对固定蓝牙模块110发送的广播信号进行区分。相应地，移动终端200提取出的信号特征可以包括：每个固定蓝牙模块110的标识码及其广播信号的信号强度。

蓝牙4.0利用微波无线通信技术来完成点对点或点对多点短距离通信的一种无线通信技术。利用蓝牙技术可以将多个设备连成微微网，并且可将多个微微网进一步互联组成一个更大的分布式网络。蓝牙4.0是目前最新蓝牙版本，较之前的版本更省电、具有成本低、3毫秒低延迟、超长有效连接距离、的特点。

云服务器300，与移动终端200以及多个家电设备100分别网络连接，例如通过Wi-Fi等方式进行数据传输。在图1中省略了网络连接中的网络设备，例如无线路由器、交换机、基站等。云服务器300可以先保存有根据上述信号指纹形成的信号指纹库，以进行定位数据的匹配。云服务器300可以获取移动终端200上传的信号特征，并将信号特征与预设的定位区域的信号指纹库进行匹配，以确定使用者的位置。

云服务器300可以先保存有预先配置的上述多个家电设备100的控制指令以及控制参数，在确定使用者的位置后可以根据使用者的位置向多个家电设备100分别发送对应的控制指令，以调整多个家电设备100各自的工作状态。具体调整的工作状态可以包括调整空调的开关、风力和风向；调整视听设备的开关以及音量；调整灯光的开关以及亮度；以及调整热水器的开关以及水温。例如可以控制使用者周围的空调室内机向使用者周围送风、或者在使用者离开视听设备的播放区域后，关闭视听设备；在用户进入室内后开启热水器和灯光。具体的控制策略可以根据预先进行配置。

此外，以上家电设备100的控制也可以由移动终端200来进行，例如，云服务器300向移动终端200返回确定出的位置信息，移动终端200向周围的家用电器发送相应的控制信号。在一种优选的实施例中，移动终端200还可以通过移动蓝牙模块110向对应家电设备100的固定蓝牙模块110以蓝牙方式发送控制指令，也就是固定蓝牙模块110既可以完成定位系统的广播信号发送功能，还可以作为家电设备100的通信接口。

云服务器300确定位置的一种可选执行方式为：从信号指纹库确定出与信号特征最接近的多个位置点，对位置点进行坐标平均值计算，以得出使用者的所在位置的坐标，向移动终端200返回使用者的所在位置的坐标。

移动终端200还可以根据坐标在定位区域的电子地图上展示使用者的所在位置，电子地图可将将商业设施、交通设施、演出场馆、仓库等大型室内场所的内部精确位置信息直观展现出来。从而便于使用者利用电子地图以及其所在位置接受室内导航、信息推送等服务。

另外移动终端200还可以接受使用者对电子地图的位置的选择操作，提取出用户对其位置的修正，生成修正反馈，并向云服务器300上传该修正反馈，以供云服务器300按照用户的修正，对信号指纹库进行更新。

移动终端200还可以设置有全球定位系统(Global Positioning System，通常简称GPS)、北斗系统等GPS模块(或者实现卫星定位的其他模块，例如倍北斗系统等定位部件)，用于在室外空旷环境中利用同步卫星建立的定位系统进行定位。移动终端200可以向云服务器300上传全球定位系统坐标。云服务器300还配置成：根据全球定位系统坐标确定定位区域的位置信息，位置信息包括定位区域的地理坐标以及定位区域的标识。移动终端200的电子地图可以结合室内地图与室外电子地图，并根据进行切换，当进入室内场景后，将室外的建筑位置切换建筑内部的结构。为用户提供全方位的定位服务。

本发明实施例还提供了一种基于室内定位的家电控制方法，该基于室内定位的家电控制方法可以由上述家电控制系统中的云服务器300来执行，以利用使用者在定位区域内的位置进行家电设备100的智能控制。图2是根据本发明一个实施例的基于室内定位的家电控制方法的示意图，该基于室内定位的家电控制方法一般性地可以包括：

步骤S202，获取由使用者携带的移动终端200上传的信号特征，该信号特征根据移动终端200的移动蓝牙模块110接收到的来自于定位区域内多个固定蓝牙模块110的广播信号提取得出，并且多个固定蓝牙模块110分别布置于定位区域内多个家电设备100中。每个固定蓝牙模块110可以配置有唯一的标识码，且信号特征包括：每个固定蓝牙模块110的标识码及其广播信号的信号强度，优选地以上固定蓝牙模块110和移动蓝牙模块110可以分别使用蓝牙4.0模块。

步骤S204，将信号特征与预设的定位区域的信号指纹库进行匹配，以确定使用者的位置，信号指纹库中存储有定位区域内不同位置对应的信号特征。由于信号指纹库存储的是定位区域若干位置的信号特征，不可能严密地覆盖定位区域的每一个点，因此在进行位置匹配时，可以从信号指纹库确定出与信号特征最接近的多个位置点；对位置点进行坐标平均值计算，以得出使用者的所在 位置的坐标。

步骤S206，根据使用者的位置向多个家电设备100分别发送对应的控制指令，以调整多个家电设备100各自的工作状态。调整多个家电设备100各自的工作状态包括以下任意一项或多项：调整空调的开关、风力和风向；调整视听设备的开关以及音量；调整灯光的开关以及亮度；以及调整热水器的开关以及水温。在具体的使用环境，可以根据配置的家电设备100的类型和用户的使用要求对家电设备100的控制策略进行配置。以上家电设备100仅为本实施例的一个例举，并非对本发明进行限制。

以上信号指纹库可以通过对定位区域预先的实际环境的信号特征进行测量总结得出。另外针对不同的定位区域的实际特点还可以利用不同的方式进行信号指纹库的生成和校准。

图3是根据本发明一个实施例的基于室内定位的家电控制方法中信号指纹库的一种初始化生成流程图，该信号指纹库的初始生成过程包括：

步骤S302，获取定位区域的电子地图；

步骤S304，接收在电子地图上标定的固定蓝牙模块110的位置；

步骤S306，根据RSSI衰减模型按照标定位置生成信号指纹库；

步骤S308，按照接收在电子地图上标定的固定蓝牙模块110的位置。

以上信号指纹库的初始生成过程可以适用于商场等信号传输障碍较少且面积较大的定位区域。RSSI与定位位置至信号发射源的距离一般可以满足RSSI＝A-10nlg(d)的要求。另外在进行信号指纹库进行更新时，需要对修正反馈的位置信息进行滤波处理，将明显超出定位区域或者明显错误的位置反馈滤除。

图4是根据本发明一个实施例的基于室内定位的家电控制方法中信号指纹库的另一初始化生成流程图，该信号指纹库的初始生成过程包括：

步骤S402，获取定位区域的电子地图；

步骤S404，接收在电子地图上标定的固定蓝牙模块110的位置；

步骤S406，接收用户在几个位置点采集的信号特征；

步骤S408，利用几个位置点进行平滑处理，形成信号指纹库。

该信号指纹库的初始生成过程可以适用于对家庭的面积较小，但是墙壁等传输障碍较多的定位区域。例如用户可以每个房间分别采集一个或几个点，将这些采集点的信号特征作为该房间的标定点，以生成整个房间的信号指纹库。在实际使用中，也可以根据接收在电子地图上标定的固定蓝牙模块110的位置。

除了以上介绍的两种方式，云服务器300还可以根据定位区域的特点以及固定蓝牙模块110的位置，从已有的信号指纹库中进行匹配，以将匹配出的结果作为该定位区域的初始信号指纹库。进一步地，移动终端200还可以预置有多个常用的定位区域的信号指纹库，以在移动终端200本地实现位置匹配。

每个定位区域还可以利用坐标进行标定，例如使用欧式坐标系，设定坐标原点，通过三点定位法依次标定固定蓝牙模块110的位置。另外每个定位区域的坐标还以与GPS的信息进行关联，实现室内室外的综合定位。例如移动终端200还设置有GPS模块，并配置成向云服务器300上传全球定位系统坐标；云服务器300还配置成根据全球定位系统坐标确定定位区域的位置信息，位置信息包括定位区域的地理坐标以及定位区域的标识。例如利用GPS确定使用者进入某个定位区域范围内时，自动开启该定位区域的室内定位。移动终端200中的移动蓝牙模块110启动，进入室内定位流程。

本实施例的基于室内定位的家电控制方法，还可以向使用者提供导航、信息提供等位置服务，例如在得出使用者的所在位置的坐标之后还包括：向移动终端200返回使用者的所在位置的坐标，以供移动终端200根据坐标在定位区域的电子地图上展示使用者的所在位置，利用该电子地图还可以实现室内位置导航、热门位置推荐等功能。

本实施例的基于室内定位的家电控制方法，还可以通过移动蓝牙模块110向对应家电设备100的固定蓝牙模块110以蓝牙方式发送控制指令，也就是固定蓝牙模块110既可以完成定位系统的广播信号发送功能，还可以作为家电设备100的通信接口。

图5是根据本发明一个实施例的基于室内定位的家电控制方法中定位的应用实例的流程图，整个定位过程可以包括以下步骤：

步骤S502，样本数据库建模。例如通过固定蓝牙模块110的发射功率在空间的衰减模型建立指纹样本空间，即利用RSSI与位置之间的映射关系(RSSI＝A-10nlg(d))进行信号指纹建模；

步骤S504，采集实例位置数据。在一个安装了至少3个带有固定蓝牙模块110的室内环境下，通过多次测量的实例位置并与样本数据进行匹配与反复的修正，形成初始化的标定某一特定室内的指纹识别数据集合；

步骤S506，标定相对位置坐标。完成初始化实例位置数据之后，设定相对的位置坐标。例如采用欧氏坐标系，选定一个坐标原点，通过3点定位的法则依次标定固定蓝牙模块110的相对位置，在确定定位区域自身的GPS位置是， 可以关联其他室内定位集合构成城市区域定位系统；

步骤S508，实时定位。当带有移动蓝牙模块110的移动终端200进入已经初始化后的基站的有效范围时，移动蓝牙模块110就会自动接收到固定蓝牙模块110发送的广播信号，并确定广播信号中包含的标识以及信号强度，以形成信号特征。移动终端200把接收到的信号特征上报到云服务器300。云服务器300就会把上报的信号特征与该室内定位区域实例化信号指纹库进行数据匹配。匹配算法可以按照多个较近匹配结果取均值的方法，得到的结果再进行坐标转换确定出实时位置坐标数据，云服务器300会回传位置坐标数据到移动终端200上进行显示。

此外云服务器300还可以根据用户位置进行家电的智能控制并提供室内导航等基于位置的服务。

步骤S510，位置校准。假如使用者获取到的实时位置信息不够准确，可以在移动终端200的电子地图上进行微调(一般是在原有位置上做20-100cm范围的调节)，根据微调确定的位置反馈数据在上报云服务器300后经过滤波处理(滤除超出移动范围外的数据)后，通过累加平均的方法更新到实例化的指纹数据库中，以供后续的位置匹配使用。

本发明的基于室内定位的家电控制方法将蓝牙4.0技术应用于家电设备100中进行室内定位，依靠智能家电云平台快速实现定位技术，并且由于采用离线指纹样本训练模型与目标在线实时定位相结合的方式，有效减小了定位中的运算量，节省了时间。采用信号指纹数据库可以更好地接近特定的室内定位环境，减少RSSI接收受环境中电磁干扰，反射，多径效应等的影响。另外还可以使用用户的反馈进行校准，以优化室内环境随时间与空间位置的改变引起的实际测量位置误差，提高了定位精度。

本实施例的基于室内定位的家电控制方法和家电控制系统，利用低功耗的蓝牙技术实现室内的精准定位，结合智能家电的远程控制，保证定位区域内的家电可以根据使用者的精确位置进行家电状态的自动调整，满足了使用者的使用要求，提高了家电设备的智能化程度和使用效率。蓝牙模块可以集成于家电设备中，作为广播发送定位信号的固定节点，利用蓝牙信号对室内空间和传播时遇到的障碍具有依赖性的特点，预先生成信号指纹库已保存定位区域各位置与信号特征的对应关系，从而使用该信号指纹库实现位置查询，减少了电磁干扰、反射，多径效应等的影响，定位精度高。

进一步地，本发明的基于室内定位的家电控制方法和家电控制系统将精确 的定位位置坐标反馈给使用者的移动终端，以便利用使用者利用电子地图了解其所在位置，为进一步提供室内定位和信息推送等业务提供了数据基础。

更进一步地，本发明的基于室内定位的家电控制方法和家电控制系统，还可以根据使用者的位置反馈信息，对信号指纹库进行更新，优化了定位精度。并可以结合GPS(全球定位系统)实现室内室外定位技术的结合。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。