基于信标设备的室内定位方法及系统的制作方法

基于信标设备的室内定位方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于信标设备的室内定位方法及系统。所述方法包括：智能终端接收到信标设备发送的数据包后，将基础数据包中携带的内容，以及该数据包的接收信号强度对应该数据包中的UUID作为基础信息存储；将扩展数据包中携带的内容对应该数据包中的UUID作为扩展信息存储；根据解析出的功率值和该数据包的接收信号强度，计算出距离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应于信标设备的UUID存储到基础信息中；智能终端根据m对距离-功率值确定出与信标设备之间的距离，进而根据确定的距离，以及对应该信标设备的UUID扩展信息中的位置信息进行定位。应用本发明，可以提高室内定位精度。
【专利说明】基于信标设备的室内定位方法及系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信【技术领域】，尤其涉及一种基于定标信标设备的室内定位方法及系 统。

【背景技术】
[0002] 随着人们对位置感知的兴趣和需求日益增加，定位系统便拥有了广泛的应用和巨 大的市场价值。定位系统包括：室外定位系统和室内定位系统。
[0003] 其中，室内定位系统主要应用在室内导航与定位、特定区域人员流向及行为特征 统计与分析、移动支付与验证等领域。近年来，由于室内定位系统得到了越来越多的关注， 定位技术发展迅速且多样化。例如，基于红外线的定位技术、基于射频识别的定位技术、基 于超宽带的定位技术等。
[0004] 目前，一种主流的室内定位系统主要基于BLE(Bluetooth Low Energy,低功耗蓝 牙）技术，包括：分布于室内空间（机场、车站停、车场、商场、写字楼等人员流动特征明显 的场所）的多个信标设备和蜂窝手机。当蜂窝手机进入到信标设备的信号覆盖范围内，便 可以接收到各信标设备广播的该信标设备的位置信息和RSSI (Received Signal Strength Indicator，接收信号强度指示）值，蜂窝手机通过位置信息和RSSI值估算出所处的位置。
[0005] 然而，在实际应用中，本发明的发明人发现现有的室内定位系统往往存在定位精 度较差的问题。


【发明内容】

[0006] 本发明实施例提供了一种定位信标设备、室内定位系统以及定位解算方法，用以 提1?室内定位精度。
[0007] 根据本发明的一个方面，提供了一种基于信标设备的室内定位方法，包括：
[0008] 智能终端接收到信标设备发送的数据包后，若从中解析出基础数据包指示信息， 则将所述数据包中携带的内容，以及该数据包的接收信号强度对应所述数据包中的UUID 作为基础信息存储；若从中解析出扩展数据包指示信息，则将所述数据包中携带的内容对 应所述数据包中的UUID作为扩展信息存储；
[0009] 根据解析出的功率值和该数据包的接收信号强度，计算出距离值后，将计算出的 距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应于所述信标设备的UUID存储到基础 信息中；
[0010] 若对应所述信标设备的UUID的基础信息中存储有m对距离-功率值，则所述智能 终端根据所述m对距离-功率值确定出与所述信标设备之间的距离，进而根据确定的距离， 以及对应该信标设备的UUID扩展信息中的位置信息进行定位；
[0011] 其中，所述信标设备以循环方式按预先设定的m个级别的功率值进行数据包的发 送；所述信标设备在按照每个级别的功率值进行数据包发送时，发送一个基础数据包和一 个扩展数据包；所述基础数据包携带有发送本数据包时所采用的功率值和UUID，以及基础 数据包指示信息；所述扩展数据包携带有发送本数据包的信标设备的位置信息和UUID，以 及扩展数据包指示信息；其中，m为大于2的自然数。
[0012] 其中，较佳地，所述智能终端根据所述m对距离-功率值确定出与所述信标设备之 间的距离，具体包括：
[0013] 将所述m对距离-功率值中的距离值的均值与预先针对各级别的功率值分别设置 的距离范围进行比较；根据比较结果选取m对距离-功率值中的一个距离值作为最终确定 出的本智能终端与所述信标设备之间的距离的值。
[0014] 根据本发明的另一个方面，提供了一种基于信标设备的室内定位系统，包括：
[0015] 分布于室内各处的多个信标设备，用于以循环方式按预先设定的m个级别的功率 值进行数据包的发送；所述信标设备在按照每个级别的功率值进行数据包发送时，发送一 个基础数据包和一个扩展数据包；所述基础数据包携带有发送本数据包时所采用的功率值 和UUID，以及基础数据包指示信息；所述扩展数据包携带有发送本数据包的信标设备的位 置信息和UUID，以及扩展数据包指示信息；其中，m为大于2的自然数；
[0016] 智能终端，用于接收到信标设备发送的数据包后，若从中解析出基础数据包指示 信息，则将所述数据包中携带的内容，以及该数据包的接收信号强度对应所述数据包中的 UUID作为基础信息存储；若从中解析出扩展数据包指示信息，则将所述数据包中携带的内 容对应所述数据包中的UUID作为扩展信息存储；根据解析出的功率值和该数据包的接收 信号强度，计算出距离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值 对应于所述信标设备的UUID存储到基础信息中；若对应所述信标设备的UUID的基础信息 中存储有m对距离-功率值，则所述智能终端根据所述m对距离-功率值确定出与所述信 标设备之间的距离，进而根据确定的距离，以及对应该信标设备的UUID扩展信息中的位置 信息进行定位。
[0017] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于信标设备的定位方法，包括：
[0018] 智能终端接收到信标设备发送的数据包后，向定位服务器发送携带有该数据包、 该数据包的接收信号强度，以及本智能终端的标识的定位请求；其中，所述信标设备以循环 方式按预先设定的m个级别的功率值进行数据包的发送；所述数据包携带有发送本数据包 时所采用的功率值，以及发送本数据包的信标设备的通用唯一标识符UUID ;其中，m为大于 2的自然数；
[0019] 定位服务器接收到所述智能终端发送的定位请求后，从中解析出接收信号强度、 智能终端的标识、功率值和信标设备的UUID ;根据解析出的功率值和接收信号强度，计算 出距离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应于所述信标 设备的UUID记录到与所述智能终端的标识相对应的定位数据表中；若所述定位数据表中 对应所述信标设备的UUID记录有m对距离-功率值，则根据所述m对距离-功率值确定出 所述智能终端与所述信标设备之间的距离，进而根据确定的距离，以及与所述信标设备的 UUID相对应的位置信息确定定位结果向所述智能终端返回。
[0020] 其中，所述根据所述m对距离-功率值确定出所述智能终端与所述信标设备之间 的距离，具体包括：
[0021] 将所述m对距离-功率值中的距离值的均值与预先针对各级别的功率值分别设置 的距离范围进行比较；根据比较结果选取m对距离-功率值中的一个距离值作为最终确定 出的所述智能终端与所述信标设备之间的距离的值。
[0022] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于信标设备的定位系统，包括：
[0023] 分布于各处的多个信标设备，用于以循环方式按预先设定的m个级别的功率值进 行数据包的发送；所述数据包携带有发送本数据包时所采用的功率值，以及发送本数据包 的信标设备的UUID ;其中，m为大于2的自然数；
[0024] 智能终端，用于接收到所述信标设备发送的数据包后，向定位服务器发送携带有 该数据包、该数据包的接收信号强度，以及本智能终端的标识的定位请求；
[0025] 定位服务器，用于接收到所述智能终端发送的定位请求后，从中解析出接收信号 强度、智能终端的标识、功率值和信标设备的UUID ;根据解析出的功率值和接收信号强度， 计算出距离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应于所述 信标设备的UUID记录到与所述智能终端的标识相对应的定位数据表中；若所述定位数据 表中对应所述信标设备的UUID记录有m对距离-功率值，则根据所述m对距离-功率值确 定出所述智能终端与所述信标设备之间的距离，进而根据确定的距离，以及与所述信标设 备的UUID相对应的位置信息确定定位结果向所述智能终端返回。
[0026] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种智能终端，包括：
[0027] 数据包解析模块，用于接收到信标设备发送的数据包后，若从中解析出基础数据 包指示信息，则将所述数据包中携带的内容，以及该数据包的接收信号强度对应所述数据 包中的UUID作为基础信息存储；若从中解析出扩展数据包指示信息，则将所述数据包中携 带的内容对应所述数据包中的UUID作为扩展信息存储；
[0028] 距离值计算模块，用于根据数据包解析模块401解析出的功率值和该数据包的接 收信号强度，计算出距离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率 值存储到对应于该信标设备的UUID的基础信息中；
[0029] 定位模块，用于若对应该信标设备的UUID的基础信息中存储有m对距离-功率 值，则将m对距离-功率值中的距离值的均值与预先针对各级别的功率值分别设置的距离 范围进行比较；根据比较结果选取m对距离-功率值中的一个距离值作为最终确定出的 本智能终端与该信标设备之间的距离的值；之后，根据确定的距离，以及对应该信标设备的 UUID扩展信息中的的位置信息进行定位。
[0030] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种定位服务器，包括：
[0031] 定位请求解析模块，用于从接收的定位请求中解析出接收信号强度、智能终端的 标识、功率值和信标设备的UUID ;
[0032] 距离值计算模块，用于根据所述定位请求解析模块解析出的功率值和接收信号强 度，计算出距离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应于 所述信标设备的UUID记录到与所述智能终端的标识相对应的定位数据表中；
[0033] 定位结果确定模块，用于若所述智能终端的定位数据表中对应所述信标设备的 UUID记录有m对距离-功率值，则所述定位结果确定模块根据所述m对距离-功率值确定 出所述智能终端与所述信标设备之间的距离，进而根据确定的距离，以及与所述信标设备 的UUID相对应的位置信息确定定位结果向所述智能终端返回。
[0034] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种信标设备，包括：逻辑控制模块和无线信 号发射模块；其中
[0035] 所述逻辑控制模块用于以循环方式读取预先存储的m个级别的功率值；并在每 次读取出一个功率值后，根据该功率值设置所述无线信号发射模块的功率放大器的输出功 率；并将该功率值和所述信标设备的UUID封装到数据包后，将所述数据包发送至所述无线 信号发射模块，通过所述无线信号发射模块将所述数据包以无线方式进行广播。
[0036] 较佳地，述逻辑控制模块具体包括：
[0037] 第一定时器单元，用于在每次定时时间到达时，输出定时到达信号；
[0038] 控制单元，用于接收到定时到达信号后，若判断η等于m，则读取第1个功率值，否 贝1J，读取第n+1个功率值；并根据读取的功率值设置所述无线信号发射模块的功率放大器 的输出功率后，将读取的功率值和所述信标设备的UUID，以及基础数据包指示信息封装到 数据包发送至所述无线信号发射模块；其中，η为上次读取的功率值的序号。
[0039] 较佳地，所述逻辑控制模块还包括：
[0040] 第二定时器单元，用于接收到所述第一定时器单元输出的定时到达信号后，开始 计时；在计时时间到达时，输出计时到达信号；以及
[0041] 所述控制单元，还用于在接收到所述第二定时器单元输出的计时到达信号后，将 本信标设备的UUID和位置信息，以及扩展数据包指示信息封装到数据包发送至所述无线 信号发射模块。
[0042] 由上述技术方案可知，信标设备将基础数据包和扩展数据包以循环的方式按照预 先设定的m个级别的功率值进行发送，并且在基础数据包中携带有发射本数据包的功率值 和UUID ;扩展数据包中携带有UUID和信标设备的位置信息。智能终端在接收到该信标设 备发送的两种数据包后，根据基础数据包中的内容计算出距离值，并记录计算出的距离值、 解析出的功率值。之后，智能终端根据m对距离-功率值确定出与信标设备之间的距离，进 而根据确定的距离，以及扩展数据包中携带的信标设备的位置信息进行定位，得到最终的 定位结果。这样，通过m对距离-功率值更为精确地计算出智能终端到该信标设备的距离， 从而更有助于根据智能终端到该信标设备的距离确定出精度更高的定位结果。

【专利附图】

【附图说明】
[0043] 图1为本发明实施例一提供的基于信标设备的室内定位系统的结构示意图；
[0044] 图2为本发明实施例一提供的基于信标设备的室内定位方法的流程示意图；
[0045] 图3为本发明实施例一提供的信标设备的内部结构示意图；
[0046] 图4为本发明实施例一提供的智能终端的内部结构示意图；
[0047] 图5为本发明实施例二提供的基于信标设备的室内定位系统的结构示意图；
[0048] 图6为本发明实施例二提供的基于信标设备的室内定位方法的流程示意图；
[0049] 图7为本发明实施例二提供的信标设备的内部结构示意图；
[0050] 图8为本发明实施例二提供的定位服务器的内部结构示意图。

【具体实施方式】
[0051] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实 施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为 了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以 实现本发明的这些方面。
[0052] 本申请使用的"模块"、"系统"等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限 于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理 器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计 算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的 一个进程和/或线程内。
[0053] 本发明的发明人发现，信标设备采用固定的发射功率向外广播信息，当智能终端 位于信标设备发射的无线信号所能达到的较远距离时，或智能终端位于信标设备的较近距 离时，经过定位解算后确定出的智能终端的位置存在误差。并且信标设备在不同发射功率 下发射的无线信号所能达到的最远距离不同，也就说是，基于不同发射功率下确定出的智 能终端的位置会有所偏差。
[0054] 基于上述原因，本发明的发明人考虑到，在信标设备中将基础数据包和扩展数据 包以循环的方式按照预先设定的m(大于等于2)个级别的功率值进行发送，并且在基础数 据包中携带有发射本数据包的功率值和UUID (Universally Unique Identifier,通用唯一 标识符）；扩展数据包中携带有UUID和信标设备的位置信息。智能终端在接收到该信标设 备发送的两种数据包后，根据基础数据包中的内容计算出距离值，并记录计算出的距离值、 解析出的功率值。之后，智能终端根据m对距离-功率值确定出与信标设备之间的距离，进 而根据确定的距离，以及扩展数据包中携带的信标设备的位置信息进行定位，得到最终的 定位结果。这样，通过m对距离-功率值更为精确地计算出智能终端到该信标设备的距离， 从而更有助于根据智能终端到该信标设备的距离确定出精度更高的定位结果。
[0055] 下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。本发明提供了两个实施例；实 施例一中，智能终端在接收到信标设备以循环方式按照预设的多个级别的功率值发送的数 据包后，根据数据包中携带功率值和位置信息，进行数据定位；实施例二中，智能终端在接 收到信标设备发送的数据包后，将其连同本智能终端的标识一并向定位服务器发送，定位 服务器根据UUID、功率值进行数据定位，并将定位结果返回给智能终端。
[0056] 实施例一
[0057] 本发明实施例一提供的基于信标设备的室内定位系统，其结构如图1所示。包括： 分布于室内各处的多个信标设备101和智能终端102 ;
[0058] 其中，信标设备101用于以循环方式按预先设定的m个级别的功率值进行数据包 的发送。其中，数据包携带有发送本数据包时所采用的功率值，以及发送本数据包的信标设 备的位置信息。上述的m为大于2的自然数。
[0059] 具体地，信标设备101依次按照第1、2、……、m级别的功率值进行数据包发送后， 即完成一个功率值级别周期的数据包发送；之后，再进行下一个功率值级别周期的数据包 发送。
[0060] 更优地，由于通常基于无线蓝牙技术的数据包的大小是固定的；现有的用于室内 定位的无线蓝牙信标设备的数据包中通常包含有如下信息：该信标设备的UUID、信标设备 的电量信息；若希望在数据包中再包含位置信息则会超出数据包的大小；因此，本发明的 信标设备101对数据包进行了扩展：信标设备101在按照每个级别的功率值进行数据包发 送时，除了发送一个基础数据包，还发送一个扩展数据包。在基础数据包中包含有：本信标 设备的UUID、本信标设备发送本数据包的功率值，以及基础数据包指示信息；扩展数据包 中包含有：本信标设备的UUID、本信标设备的位置信息，以及扩展数据包指示信息。其中， 定位信息可以是信标设备101的经纬度信息。基础数据包、扩展数据包的大小均符合无线 蓝牙技术的要求。
[0061] 智能终端102具体为支持Bluetooth (蓝牙）v4. 0的智能手机或平板电脑，其具体 功能描述，详见下述室内定位方法的流程。
[0062] 本发明实施例一提供的基于信标设备的室内定位方法，流程如图2所示，具体包 括如下方法步骤：
[0063] S201 :智能终端102接收到信标设备101发送的数据包后，从中解析出功率值和信 标设备的位置信息。
[0064] 本步骤中，智能终端102接收到信标设备101发送的数据包后，若从中解析出基础 数据包指示信息，则将该数据包中携带的内容，以及该数据包的接收信号强度对应该数据 包中的UUID作为基础信息存储；若从中解析出扩展数据包指示信息，则将该数据包中携带 的内容对应该数据包中的UUID作为扩展信息存储。
[0065] S202 :智能终端102根据解析出的功率值和该数据包的接收信号强度，计算出距 离值。
[0066] 具体地，智能终端102在确定对应信标设备101的UUID已存储有基础信息和扩展 信息后，根据解析出的功率值和该数据包的接收信号强度，计算出距离值为本领域技术人 员所熟知，例如，可以根据如下公式1计算得到距离值R :
[0067] P = Q_10*ylgR (公式 1)
[0068] 公式1中，P为基础信息中的接收信号强度（即接收该数据包时，该数据包的信号 强度）；Q为无线信号传输1米远时的接收功率，即基础信息中的功率值；y为传播因子，具 体为常数值。
[0069] 之后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值（即一对距离 值和功率值）对应于该信标设备的UUID存储到基础信息中。
[0070] S203 :智能终端102根据对应该信标设备的UUID的基础信息中已存储的m对距 离-功率值，确定出与该信标设备之间的距离，进而根据确定的距离，以及该信标设备的位 置信息进行定位。
[0071] 具体地，若智能终端102在本步骤之前已经接收了信标设备101发送的多个数据 包，并根据数据包中的功率值，以及接收数据包时的接收信号强度计算出对应该信标设备 的UUID的m对距离-功率值并进行了记录；那么，智能终端102可以根据m对距离-功率 值更为精确地计算出智能终端102到该信标设备的距离，从而更有助于根据智能终端102 到该信标设备的距离确定出精度更高的定位结果：智能终端102将m对距离-功率值中的 距离值的均值与预先针对各级别的功率值分别设置的距离范围进行比较；根据比较结果选 取m对距离-功率值中的一个距离值作为最终确定出的本智能终端与该信标设备之间的距 离的值。
[0072] 具体地，若该均值位于针对第i个级别的功率值设置的距离范围内，则将第i对距 离-功率值中的距离值作为最终确定出的智能终端102与该信标设备之间的距离的值。进 而根据确定的距离，以及对应该信标设备的UUID扩展信息中的的位置信息进行定位。其 中，i为1?m的自然数，m为信标设备101预先设定的功率值总数。本领域技术人员可以 根据经验预先针对每个级别的功率值，为该级别的功率值设置相应的距离范围，在该距离 范围内，智能终端接收数据包的信号强度与智能终端到信标设备的距离之间有较好的线性 关系，通过接收数据包的信号强度可以较为精确地反映智能终端到信标设备的距离。
[0073] 在实际应用中，如果智能终端102对应该信标设备的位置信息记录了少于m对距 离-功率值，例如记录了 i对距离-功率值（i〈m)，也可根据i对距离-功率值计算出智能 终端102到该信标设备的距离；计算方法与上述相同，此处不再赘述。
[0074] 上述信标设备101的结构如图3所示，包括：逻辑控制模块301和无线信号发射模 块 302 ;
[0075] 其中，逻辑控制模块301用于以循环方式读取预先存储的m个级别的功率值；并在 每次读取出一个功率值后，根据该功率值设置无线信号发射模块701的功率放大器的输出 功率；并将该功率值和信标设备的UUID封装到数据包后，将数据包发送至无线信号发射模 块 301。
[0076] 无线信号发射模块301用于将逻辑控制模块301发送的数据包以无线方式进行广 播。
[0077] 事实上，逻辑控制模块301和无线信号发射模块302可以集成于信标设备101中 的SoC (System on Chip,片上系统）芯片上。
[0078] 其中，逻辑控制模块301具体包括：第一定时器单元、控制单元；
[0079] 其中，第一定时器单元用于在每次定时时间到达时，输出定时到达信号。
[0080] 控制单元用于接收到定时到达信号后，若判断η等于m，则读取第1个功率值，否 贝1J，读取第n+1个功率值；并根据读取的功率值设置无线信号发射模块302的功率放大器的 输出功率后，将读取的功率值和信标设备的UUID以及基础数据包指示信息封装到数据包 (即基础数据包）发送至无线信号发射模块302 ;其中，η为上次读取的功率值的序号；m为 信标设备101中预先设定的功率值的级别总数。
[0081] 进一步，逻辑控制模块301还包括：第二定时器单元。
[0082] 第二定时器单元用于接收到第一定时器单元输出的定时到达信号后，开始计时； 在计时时间到达时，输出计时到达信号。
[0083] 相应第，控制单元还用于在接收到第二定时器单元输出的计时到达信号后，将本 信标设备的UUID和位置信息，以及扩展数据包指示信息封装到数据包（即扩展数据包）发 送至无线信号发射模块302。
[0084] 无线信号发射模块302将接收到数据包后基于无线蓝牙技术进行广播。
[0085] 上述智能终端102的结构如图4所示，包括：数据包解析模块401、距离值计算模 块402、定位模块403 ;
[0086] 其中，数据包解析模块401用于接收到信标设备发送的数据包后，从中解析出功 率值和信标设备的位置信息；具体地，数据包解析模块401用于接收到信标设备101发送的 数据包后，若从中解析出基础数据包指示信息，则将该数据包中携带的内容，以及该数据包 的接收信号强度对应该数据包中的UUID作为基础信息存储；若从中解析出扩展数据包指 示信息，则将所述数据包中携带的内容对应所述数据包中的UUID作为扩展信息存储。
[0087] 距离值计算模块402用于根据数据包解析模块401解析出的功率值和该数据包的 接收信号强度，计算出距离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功 率值对应于该信标设备的UUID进行记录，具体地，将计算出的距离值、解析出的功率值，作 为一对距离-功率值存储到对应于该信标设备的UUID的基础信息中。
[0088] 定位模块403用于若缓存中对应该信标设备的UUID已记录有m对距离-功率值， 则根据m对距离-功率值确定出与该信标设备之间的距离，进而根据确定的距离，以及该信 标设备的位置信息进行定位。具体地，定位模块403根据对应该信标设备的UUID的基础 信息中的m对距离-功率值确定出与该信标设备之间的距离：将m对距离-功率值中的距 离值的均值与预先针对各级别的功率值分别设置的距离范围进行比较；根据比较结果选取 m对距离-功率值中的一个距离值作为最终确定出的本智能终端与该信标设备之间的距离 的值；之后，根据确定的距离，以及对应该信标设备的UUID扩展信息中的的位置信息进行 定位。
[0089] 智能终端102中的各模块的具体功能可参考上述图2所示流程中的各步骤，此处 不再赘述。
[0090] 本发明实施例一的技术方案中，智能终端在接收到基础信息数据包和扩展数据包 后，根据基础数据包中携带的功率值和该数据包的接收信号强度，计算出距离值，并记录计 算出的距离值、解析出的功率值。之后，根据m对距离-功率值确定出与信标设备之间的距 离，进而根据确定的距离，以及扩展数据包中的信标设备的位置信息进行定位，得到最终的 定位结果。这样，通过m对距离-功率值更为精确地计算出智能终端到该信标设备的距离， 从而更有助于根据智能终端到该信标设备的距离确定出精度更高的定位结果。
[0091] 实施例二
[0092] 本发明实施例二提供的基于信标设备的室内定位系统，其结构如图5所示。包括： 分布于室内各处的多个信标设备501、智能终端502和定位服务器503 ;
[0093] 其中，信标设备501用于以循环方式按预先设定的m个级别的功率值进行数据包 的发送。其中，数据包携带有发信标设备501送本数据包时所采用的功率值，以及发送本数 据包的信标设备的UUID。上述的m为大于2的自然数。
[0094] 智能终端502用于接收到信标设备501发送的数据包后，向定位服务器503发送 携带有该数据包、该数据包的接收信号强度，以及本智能终端的标识的定位请求。
[0095] 定位服务器503具体的功能描述，详见下述室内定位方法的流程。
[0096] 本发明实施例二提供的基于信标设备的室内定位方法，流程如图6所示，包括如 下步骤：
[0097] S601 :智能终端502接收到信标设备501发送的数据包后，向定位服务器503发送 携带有该数据包、该数据包的接收信号强度，以及本智能终端的标识的定位请求。
[0098] S602 :定位服务器503接收到智能终端502发送的定位请求后，从中解析出接收信 号强度、智能终端的标识、功率值和信标设备的UUID。
[0099] S603 :定位服务器503根据解析出的功率值和接收信号强度，计算出距离值；并将 计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应于该信标设备的UUID记录 到与智能终端的标识相对应的定位数据表中。
[0100] 本步骤中，对于携带不同功率值的数据包，定位服务器503根据解析出的功率值 和该数据包的接收信号强度，计算出距离值。具体地，可以根据上述公式1计算得出距离 值。之后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应于该信标设备 的UUID记录到与智能终端502的标识相对应的定位数据表中。
[0101] S604 :定位服务器503根据定位数据表中该信标设备的UUID记录的m对距离-功 率值，确定出定位结果并向智能终端502返回。
[0102] 本步骤中，若定位数据表中对应该信标设备的UUID记录有m对距离-功率值，定 位服务器503则根据m对距离-功率值确定出智能终端与该信标设备之间的距离，进而根 据确定的距离，以及与该信标设备的UUID相对应的位置信息确定定位结果。向智能终端 502返回。
[0103] 具体地，定位服务器503可以根据m对距离-功率值更为精确地计算出智能终端 502到该信标设备的距离，从而更有助于根据智能终端502到该信标设备的距离确定出精 度更高的定位结果：定位服务器503将m对距离-功率值中的距离值的均值与预先针对各 级别的功率值分别设置的距离范围进行比较；根据比较结果选取m对距离-功率值中的一 个距离值作为最终确定出的本智能终端与该信标设备之间的距离的值。
[0104] 事实上，若该均值位于第i个级别的功率值设置的距离范围内，则将第i对对距 离-功率值中的距离值作为最终确定出的智能终端与该信标设备之间的距离的值。进而根 据确定的距离，以及该信标设备的位置信息进行定位。其中，i为1?m的自然数,m为信标 设备501中预先设定的功率值的总数。本领域技术人员可以根据经验预先针对每个级别的 功率值，为该级别的功率值设置相应的距离范围，在该距离范围内，智能终端接收数据包的 信号强度与智能终端到信标设备的距离之间有较好的线性关系，通过接收数据包的信号强 度可以较为精确地反映智能终端到信标设备的距离。
[0105] 在实际应用中，如果定位服务器503在对应于该智能终端的标识的定位数据表中 记录了少于m对距离-功率值，例如记录了 η对距离-功率值（n〈m)，也可根据η对距离-功 率值计算出智能终端502到该信标设备的距离；计算方法与上述相同，此处不再赘述。
[0106] 上述信标设备501的结构如图7所示，包括：逻辑控制模块701和无线信号发射模 块 702 ;
[0107] 其中，逻辑控制模块701用于以循环方式读取预先存储的m个级别的功率值；并在 每次读取出一个功率值后，根据该功率值设置无线信号发射模块701的功率放大器的输出 功率；并将该功率值和信标设备的UUID封装到数据包后，将数据包发送至无线信号发射模 块 701。
[0108] 无线信号发射模块701用于将接收的数据包基于无线蓝牙技术进行广播。
[0109] 上述逻辑控制模块701和无线信号发射模块702可以集成于信标设备501中的 SoC (System on Chip,片上系统）芯片上。
[0110] 其中，逻辑控制模块701具体包括：第一定时器单元和控制单元；
[0111] 其中，第一定时器单元用于在每次定时时间到达时，输出定时到达信号。
[0112] 控制单元用于接收到第一定时器单元输出的定时到达信号后，若判断η等于m，则 读取第1个功率值，否则，读取第n+1个功率值；并根据读取的功率值设置无线信号发射模 块702的功率放大器的输出功率后，将读取的功率值和信标设备的UUID封装到数据包发送 至无线信号发射模块702 ;其中，η为上次读取的功率值的序号。
[0113] 上述定位服务器503的结构如图所示，包括：定位请求解析模块801、距离值计算 模块802和定位结果确定模块803 ;
[0114] 其中，定位请求解析模块801用于从接收的定位请求中解析出接收信号强度、智 能终端的标识、功率值和信标设备的UUID。
[0115] 距离值计算模块802用于定位请求解析模块801解析出的功率值和接收信号强 度，计算出距离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应于 信标设备的UUID记录到与该智能终端的标识相对应的定位数据表中。
[0116] 定位结果确定模块803用于若智能终端的定位数据表中对应信标设备的UUID记 录有m对距离-功率值，则根据m对距离-功率值确定出该智能终端与该信标设备之间的 距离，进而根据确定的距离，以及与信标设备的UUID相对应的位置信息确定定位结果向智 能终端503返回。
[0117] 在本发明实施例二的技术方案中，对于信标设备在每个级别的功率值进行发送的 数据包，智能终端在接收到该数据包后，将该数据包、该数据包的接收信号强度，以及本智 能终端的标识携带于定位请求中向定位服务器发送。定位服务器将根据解析出的功率值 和接收信号强度，计算出距离值以及解析出的功率值记录在与智能终端标识对应的数据表 中。之后，根据该数据表中记录的m对距离-功率值，以及信标设备UUID对应的位置信息 确定定位结果并向智能终端返回。这样，通过m对距离-功率值更为精确地计算出智能终 端到该信标设备的距离，从而更有助于根据智能终端到该信标设备的距离确定出精度更高 的定位结果。
[0118] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以 通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如： R0M/RAM、磁碟、光盘等。
[0119] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种基于信标设备的室内定位方法，包括： 智能终端接收到信标设备发送的数据包后，若从中解析出基础数据包指示信息，则将 所述数据包中携带的内容，以及该数据包的接收信号强度对应所述数据包中的UUID作为 基础信息存储；若从中解析出扩展数据包指示信息，则将所述数据包中携带的内容对应所 述数据包中的UUID作为扩展信息存储； 根据解析出的功率值和该数据包的接收信号强度，计算出距离值后，将计算出的距离 值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应于所述信标设备的UUID存储到基础信息 中； 若对应所述信标设备的UUID的基础信息中存储有m对距离-功率值，则所述智能终端 根据所述m对距离-功率值确定出与所述信标设备之间的距离，进而根据确定的距离，以及 对应该信标设备的UUID扩展信息中的位置信息进行定位； 其中，所述信标设备以循环方式按预先设定的m个级别的功率值进行数据包的发送； 所述信标设备在按照每个级别的功率值进行数据包发送时，发送一个基础数据包和一个扩 展数据包；所述基础数据包携带有发送本数据包时所采用的功率值和UUID，以及基础数据 包指示信息；所述扩展数据包携带有发送本数据包的信标设备的位置信息和UUID，以及扩 展数据包指示信息；其中，m为大于2的自然数。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能终端根据所述m对距离-功率值 确定出与所述信标设备之间的距离，具体包括： 将所述m对距离-功率值中的距离值的均值与预先针对各级别的功率值分别设置的距 离范围进行比较；根据比较结果选取m对距离-功率值中的一个距离值作为最终确定出的 本智能终端与所述信标设备之间的距离的值。
3. -种基于信标设备的室内定位系统，包括： 分布于室内各处的多个信标设备，用于以循环方式按预先设定的m个级别的功率值进 行数据包的发送；所述信标设备在按照每个级别的功率值进行数据包发送时，发送一个基 础数据包和一个扩展数据包；所述基础数据包携带有发送本数据包时所采用的功率值和 UUID，以及基础数据包指示信息；所述扩展数据包携带有发送本数据包的信标设备的位置 信息和UUID，以及扩展数据包指示信息；其中，m为大于2的自然数； 智能终端，用于接收到信标设备发送的数据包后，若从中解析出基础数据包指示信息， 则将所述数据包中携带的内容，以及该数据包的接收信号强度对应所述数据包中的UUID 作为基础信息存储；若从中解析出扩展数据包指示信息，则将所述数据包中携带的内容对 应所述数据包中的UUID作为扩展信息存储；根据解析出的功率值和该数据包的接收信号 强度，计算出距离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应 于所述信标设备的UUID存储到基础信息中；若对应所述信标设备的UUID的基础信息中存 储有m对距离-功率值，则所述智能终端根据所述m对距离-功率值确定出与所述信标设 备之间的距离，进而根据确定的距离，以及对应该信标设备的UUID扩展信息中的位置信息 进行定位。
4. 一种基于信标设备的定位方法，包括： 智能终端接收到信标设备发送的数据包后，向定位服务器发送携带有该数据包、该数 据包的接收信号强度，以及本智能终端的标识的定位请求；其中，所述信标设备以循环方式 按预先设定的m个级别的功率值进行数据包的发送；所述数据包携带有发送本数据包时所 采用的功率值，以及发送本数据包的信标设备的通用唯一标识符UUID ;其中，m为大于2的 自然数； 定位服务器接收到所述智能终端发送的定位请求后，从中解析出接收信号强度、智能 终端的标识、功率值和信标设备的UUID ;根据解析出的功率值和接收信号强度，计算出距 离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应于所述信标设备 的UUID记录到与所述智能终端的标识相对应的定位数据表中；若所述定位数据表中对应 所述信标设备的UUID记录有m对距离-功率值，则根据所述m对距离-功率值确定出所述 智能终端与所述信标设备之间的距离，进而根据确定的距离，以及与所述信标设备的UUID 相对应的位置信息确定定位结果向所述智能终端返回。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述m对距离-功率值确定出所 述智能终端与所述信标设备之间的距离，具体包括： 将所述m对距离-功率值中的距离值的均值与预先针对各级别的功率值分别设置的距 离范围进行比较；根据比较结果选取m对距离-功率值中的一个距离值作为最终确定出的 所述智能终端与所述信标设备之间的距离的值。
6. -种基于信标设备的定位系统，包括： 分布于各处的多个信标设备，用于以循环方式按预先设定的m个级别的功率值进行数 据包的发送；所述数据包携带有发送本数据包时所采用的功率值，以及发送本数据包的信 标设备的UUID ;其中，m为大于2的自然数； 智能终端，用于接收到所述信标设备发送的数据包后，向定位服务器发送携带有该数 据包、该数据包的接收信号强度，以及本智能终端的标识的定位请求； 定位服务器，用于接收到所述智能终端发送的定位请求后，从中解析出接收信号强度、 智能终端的标识、功率值和信标设备的UUID ;根据解析出的功率值和接收信号强度，计算 出距离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应于所述信标 设备的UUID记录到与所述智能终端的标识相对应的定位数据表中；若所述定位数据表中 对应所述信标设备的UUID记录有m对距离-功率值，则根据所述m对距离-功率值确定出 所述智能终端与所述信标设备之间的距离，进而根据确定的距离，以及与所述信标设备的 UUID相对应的位置信息确定定位结果向所述智能终端返回。
7. -种智能终端，包括： 数据包解析模块，用于接收到信标设备发送的数据包后，若从中解析出基础数据包指 示信息，则将所述数据包中携带的内容，以及该数据包的接收信号强度对应所述数据包中 的UUID作为基础信息存储；若从中解析出扩展数据包指示信息，则将所述数据包中携带的 内容对应所述数据包中的UUID作为扩展信息存储； 距离值计算模块，用于根据数据包解析模块401解析出的功率值和该数据包的接收信 号强度，计算出距离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值存 储到对应于该信标设备的UUID的基础信息中； 定位模块，用于若对应该信标设备的UUID的基础信息中存储有m对距离-功率值，则 将m对距离-功率值中的距离值的均值与预先针对各级别的功率值分别设置的距离范围进 行比较；根据比较结果选取m对距离-功率值中的一个距离值作为最终确定出的本智能终 端与该信标设备之间的距离的值；之后，根据确定的距离，以及对应该信标设备的UUID扩 展信息中的的位置信息进行定位。
8. -种定位服务器，包括： 定位请求解析模块，用于从接收的定位请求中解析出接收信号强度、智能终端的标识、 功率值和信标设备的UUID ; 距离值计算模块，用于根据所述定位请求解析模块解析出的功率值和接收信号强度， 计算出距离值后，将计算出的距离值、解析出的功率值，作为一对距离-功率值对应于所述 信标设备的UUID记录到与所述智能终端的标识相对应的定位数据表中； 定位结果确定模块，用于若所述智能终端的定位数据表中对应所述信标设备的UUID 记录有m对距离-功率值，则所述定位结果确定模块根据所述m对距离-功率值确定出所述 智能终端与所述信标设备之间的距离，进而根据确定的距离，以及与所述信标设备的UUID 相对应的位置信息确定定位结果向所述智能终端返回。
9. 一种信标设备，其特征在于，包括：逻辑控制模块和无线信号发射模块；其中 所述逻辑控制模块用于以循环方式读取预先存储的m个级别的功率值；并在每次读取 出一个功率值后，根据该功率值设置所述无线信号发射模块的功率放大器的输出功率；并 将该功率值和所述信标设备的UUID封装到数据包后，将所述数据包发送至所述无线信号 发射模块，通过所述无线信号发射模块将所述数据包以无线方式进行广播。
10. 如权利要求9所述的信标设备，其特征在于，所述逻辑控制模块具体包括： 第一定时器单元，用于在每次定时时间到达时，输出定时到达信号； 控制单元，用于接收到定时到达信号后，若判断η等于m，则读取第1个功率值，否则，读 取第n+1个功率值；并根据读取的功率值设置所述无线信号发射模块的功率放大器的输出 功率后，将读取的功率值和所述信标设备的UUID，以及基础数据包指示信息封装到数据包 发送至所述无线信号发射模块；其中，η为上次读取的功率值的序号。
11. 如权利要求10所述的信标设备，其特征在于，所述逻辑控制模块还包括： 第二定时器单元，用于接收到所述第一定时器单元输出的定时到达信号后，开始计时； 在计时时间到达时，输出计时到达信号；以及 所述控制单元，还用于在接收到所述第二定时器单元输出的计时到达信号后，将本信 标设备的UUID和位置信息，以及扩展数据包指示信息封装到数据包发送至所述无线信号 发射模块。
【文档编号】H04W64/00GK104144496SQ201410364177
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】赵武阳, 张强, 王华源 申请人:北京升哲科技有限公司, 赵武阳, 赵东炜