一种基于蓝牙与Wifi的室内定位方法、装置及系统与流程

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种基于蓝牙与Wifi的室内定位方法、装置及系统。

背景技术：

基于Wifi(无线保真)的iOS(苹果公司的移动操作系统)室内定位方法是现有技术方案中比较流行的一种，主要基于Wifi热点AP(Access Point，无线访问接入点)的信号强度，通过传播模型法或指纹模型法来计算具体的位置。由于Wifi的覆盖范围比较大，因此比较合适在大型的室内进行定位，虽然Wifi定位精度仅到米级，但其定位技术比较成熟，在很多领域中已经得到普遍的应用。该现有技术存在如下缺点：(1)Wifi定位只达到1米至20米，定位精度低。(2)单一的定位技术，若产生误差无法修正。

超宽带(UWB)定位技术是现有技术中定位精度比较高的一种。它是一种比较新型的无线通信技术，不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，因此具有GHz量级的带宽。超带宽室内定位技术一般通过TDOA(到达时间差定位算法)和AOA(到达角度定位算法)这两种定位算法来计算具体位置。UWB技术具有发射功率较低、传输速率高和穿透力强等优势，现有的UWB技术能够达到6-10厘米的定位精度。该现有技术存在如下缺点：(1)覆盖范围有限，成本较大，由于UWB所占频谱较宽，若要覆盖较大的范围则需提高成本；(3)不支持手机，在使用上受到限制，不利于推广。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种基于蓝牙与Wifi的室内定位方法、装置及系统，以通过较低的AP硬件成本，提高移动终端室内的定位精度。

一方面，本发明实施例提供了一种基于蓝牙与Wifi的室内定位方法，所述方法包括：

当移动终端处于室内某一位置时，获取所述移动终端在该位置所能接入的所有蓝牙无线访问接入点AP和所有无线保真Wifi AP；

获取所述移动终端所能接入的所有蓝牙AP的接收信号强度指示RSSI信息与媒体访问控制MAC信息、以及所述移动终端所能接入的所有Wifi AP的RSSI信息与MAC信息；

对所述移动终端所能接入的所有蓝牙AP的RSSI信息与MAC信息，和所述移动终端所能接入的所有Wifi AP的RSSI信息与MAC信息，进行加权求和得到所述移动终端所处位置的位置指纹信息；

将所述移动终端所处位置的位置指纹信息发送给定位服务器，以便所述定位服务器根据所述移动终端所处位置的位置指纹信息与预存的位置指纹数据库中的位置指纹信息，进行所述移动终端的室内定位。

另一方面，本发明实施例提供了一种基于蓝牙与Wifi的室内定位装置，所述装置包括：

扫描单元，用于当移动终端处于室内某一位置时，获取所述移动终端在该位置所能接入的所有蓝牙无线访问接入点AP和所有无线保真Wifi AP；

接收单元，用于接收所述移动终端所能接入的所有蓝牙AP的接收信号强度指示RSSI信息与媒体访问控制MAC信息、以及所述移动终端所能接入的所有Wifi AP的RSSI信息与MAC信息；

计算单元，用于对所述移动终端所能接入的所有蓝牙AP的RSSI信息与MAC信息，和所述移动终端所能接入的所有Wifi AP的RSSI信息与MAC信息，进行加权求和得到所述移动终端所处位置的位置指纹信息；

发送单元，用于将所述移动终端所处位置的位置指纹信息发送给定位服务器，以便所述定位服务器根据所述移动终端所处位置的位置指纹信息与预存的位置指纹数据库中的位置指纹信息，进行所述移动终端的室内定位。

再一方面，本发明实施例提供了一种基于蓝牙与Wifi的室内定位系统，所述室内包括多个Wifi AP、以及预先在所述室内的每一个Wifi AP的覆盖范围内设置多个分区，每个分区内设置至少一个蓝牙AP，所述室内定位系统包括：移动终端和定位服务器；其中，所述移动终端包括上述基于蓝牙与Wifi的室内定位装置。

上述技术方案具有如下有益效果：通过较低的AP硬件成本，提高了移动终端室内的定位精度。另外，由于采用了蓝牙与Wifi技术的结合，能够避免单一定位产生的误差。并且，由于采用了蓝牙与Wifi结合的位置指纹数据库，定位更加快速并准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种基于蓝牙与Wifi的室内定位方法流程图；

图2为本发明实施例一种基于蓝牙与Wifi的室内定位装置结构示意图；

图3为本发明应用实例的离线训练阶段流程图；

图4本发明应用实例的在线定位阶段流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施例一种基于蓝牙与Wifi的室内定位方法流程图，所述方法包括：

101、当移动终端处于室内某一位置时，获取所述移动终端在该位置所能接入的所有蓝牙无线访问接入点AP和所有无线保真Wifi AP；

102、获取所述移动终端所能接入的所有蓝牙AP的接收信号强度指示RSSI信息与媒体访问控制MAC信息、以及所述移动终端所能接入的所有Wifi AP的RSSI信息与MAC信息；

103、对所述移动终端所能接入的所有蓝牙AP的RSSI信息与MAC信息，和所述移动终端所能接入的所有Wifi AP的RSSI信息与MAC信息，进行加权求和得到所述移动终端所处位置的位置指纹信息；

104、将所述移动终端所处位置的位置指纹信息发送给定位服务器，以便所述定位服务器根据所述移动终端所处位置的位置指纹信息与预存的位置指纹数据库中的位置指纹信息，进行所述移动终端的室内定位。

优选地，所述方法还包括：预先在所述室内的不同位置分别采集所述移动终端所能接入的所有蓝牙AP和所有Wifi AP；并分别接收所述移动终端所能接入的所有蓝牙AP的接收信号强度指示RSSI信息与媒体访问控制MAC信息、以及所述移动终端所能接入的所有Wifi AP的RSSI信息与MAC信息；对所述移动终端在所述室内的不同位置所能接入的所有蓝牙AP的RSSI信息与MAC信息，和所述移动终端所能接入的所有Wifi AP的RSSI信息与MAC信息，分别进行加权求和得到所述移动终端处于相应位置的位置指纹信息，并发送到定位服务器存入位置指纹数据库中。

优选地，当移动终端处于室内某一位置时，获取所述移动终端在该位置所能接入的所有蓝牙无线访问接入点AP和所有无线保真Wifi AP，具体包括：当移动终端处于室内某一位置时，进行AP信号扫描，获取AP列表；对获取到的AP列表进行过滤，去除不可信AP，得到所述移动终端在该位置所能接入的所有蓝牙无线访问接入点AP和所有无线保真Wifi AP。

优选地，还包括：所述定位服务器接收到所述移动终端发送的其所处位置的位置指纹信息后，利用最近邻算法与预存的位置指纹数据库中的位置指纹信息进行匹配，根据匹配结果获取所述移动终端的位置信息，并发送给所述移动终端。

优选地，所述蓝牙AP为采用了iBeacon蓝牙4.0低功耗技术的AP；所述当移动终端处于室内某一位置时，获取所述移动终端在该位置所能接入的所有蓝牙无线访问接入点AP和所有无线保真Wifi AP之前，所述方法还包括：预先在所述室内的每一个Wifi AP的覆盖范围内设置多个分区，每个分区内设置至少一个蓝牙AP。

对应于上述方法实施例，如图2所示，为本发明实施例一种基于蓝牙与Wifi的室内定位装置结构示意图，所述装置包括：

扫描单元21，用于当移动终端处于室内某一位置时，获取所述移动终端在该位置所能接入的所有蓝牙无线访问接入点AP和所有无线保真Wifi AP；

接收单元22，用于接收所述移动终端所能接入的所有蓝牙AP的接收信号强度指示RSSI信息与媒体访问控制MAC信息、以及所述移动终端所能接入的所有Wifi AP的RSSI信息与MAC信息；

计算单元23，用于对所述移动终端所能接入的所有蓝牙AP的RSSI信息与MAC信息，和所述移动终端所能接入的所有Wifi AP的RSSI信息与MAC信息，进行加权求和得到所述移动终端所处位置的位置指纹信息；

发送单元24，用于将所述移动终端所处位置的位置指纹信息发送给定位服务器，以便所述定位服务器根据所述移动终端所处位置的位置指纹信息与预存的位置指纹数据库中的位置指纹信息，进行所述移动终端的室内定位。

优选地，所述装置还包括：训练单元20，用于预先在所述室内的不同位置分别采集所述移动终端所能接入的所有蓝牙AP和所有Wifi AP；并分别接收所述移动终端所能接入的所有蓝牙AP的接收信号强度指示RSSI信息与媒体访问控制MAC信息、以及所述移动终端所能接入的所有Wifi AP的RSSI信息与MAC信息；分别对所述移动终端在所述室内的不同位置所能接入的所有蓝牙AP的RSSI信息与MAC信息，和所述移动终端所能接入的所有Wifi AP的RSSI信息与MAC信息，分别进行加权求和得到所述移动终端处于相应位置的位置指纹信息，并发送到定位服务器存入位置指纹数据库中

优选地，所述扫描单元21，具体用于当移动终端处于室内某一位置时，进行AP信号扫描，获取AP列表；对获取到的AP列表进行过滤，去除不可信AP，得到所述移动终端在该位置所能接入的所有蓝牙无线访问接入点AP和所有无线保真Wifi AP。

另外，本发明实施例还提供一种基于蓝牙与Wifi的室内定位系统，所述室内包括多个Wifi AP、以及预先在所述室内的每一个Wifi AP的覆盖范围内设置多个分区，每个分区内设置至少一个蓝牙AP，所述室内定位系统包括：移动终端和定位服务器；其中，所述移动终端包括上述基于蓝牙与Wifi的室内定位装置。

优选地，所述定位服务器接收到所述移动终端发送的其所处位置的位置指纹信息后，利用最近邻算法与预存的位置指纹数据库中的位置指纹信息进行匹配，根据匹配结果获取所述移动终端的位置信息，并发送给所述移动终端。

以下通过应用实例对本发明实施例上述技术方案进行详细说明：

室内环境由于复杂的构造、传输距离、一级楼层墙壁的遮挡，会造成信号衰弱，多径传播效应将导致无线信号的衰减，仅依赖一种定位技术虽然实施与定位方便简单，但容易受到噪声及人为干扰而产生误差，导致精度降低。本发明应用实例可以使用多个AP即接入点，将一个或两个Wifi的AP与多个蓝牙AP结合起来，对接收到的AP数据进行加权，弥补单一定位技术的不足。

本发明应用实例是一种基于iBeacon(iOS7系统开发包提供的蓝牙4.0低功耗技术)与Wifi定位技术、在位置指纹(无线信号的多径特征)定位算法基础上的iOS室内定位方法，iBeacon是iOS开发包提供的一种蓝牙4.0低功耗无线通信技术，由于蓝牙AP覆盖范围较小，而Wifi覆盖范围较大，因此可以利用若干个蓝牙AP对Wifi AP进行分区，当某个位置处于蓝牙(一个或多个)与Wifi覆盖的范围内，则可接收到多个RSSI(Receive Signal Strength Indicator，接收信号强度指示)值，根据RSSI强度对其进行加权处理，形成蓝牙与Wifi结合的位置指纹，发送到定位服务器，定位服务器将根据离线训练阶段建立的蓝牙与Wifi结合的位置指纹数据库，对接收到的位置指纹进行匹配，利用最近邻算法(一种数据挖掘分类算法)，计算出top n的位置列表，选择一个或多个位置返回给手机端。

所以，本发明应用实例需要解决的技术问题包括：

(1)双重定位。充分利用iOS提供的iBeacon技术，弥补Wifi单一定位的不足。

(2)提高精度。利用iBeacon通过低功耗蓝牙技术，在短距离定位中提高定位精度。

本发明应用实例包括2个部分：离线训练、在线定位：

(1)离线训练：移动终端离线训练实际上属于一个小型iOS的APP，是本发明的第一阶段。在室内放置足够数量的接入AP并全部开启后，利用离线训练分别在不同的位置采集RSSI数据，对其进行加权处理之后形成蓝牙与Wifi结合的位置指纹，发送到定位服务器端，定位服务器将其存入位置指纹数据库。

(2)在线定位：移动终端在线定位也是一个iOS上的APP，属于本发明的第二阶段。手机客户端利用该模块进行扫描AP信号，对AP进行过滤，去除不可信的AP。采用与离线训练相同的处理方法，形成蓝牙与Wifi结合的位置指纹后发送到定位服务器，定位服务器根据已建立的位置指纹数据库进行匹配，返回具体的位置即xy坐标。

定位服务器在离线阶段负责创建位置指纹数据库，在定位阶段将接收的位置指纹数据与数据库进行匹配，返回具体的位置。接入AP：接入AP分为Wifi AP与蓝牙AP，在室内放置后为定位提供信号RSSI信息和AP的MAC(Media Access Control，媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址)信息。

本发明应用实例首先在室内放置若干个AP(Wifi和蓝牙)，然后离线训练扫描AP信号的RSSI和Mac信息，通过对这些信息进行加权求和后得到蓝牙与Wifi结合的位置指纹，将该位置与位置指纹发送到定位服务器，定位服务器将其存入位置指纹数据库。在线定位同样地扫描AP信号的RSSI和Mac信息，发送到定位服务器，定位服务器遍历数据库，找到与其最接近的位置指纹，最后将与该位置指纹的具体位置返回到iOS手机端。

如图3所示，为本发明应用实例的离线训练阶段流程图，在室内放置足够数量的Wifi与蓝牙的接入AP，选定某个位置，人工手动在iOS手机端上开始扫描，离线训练获取到该位置的所有AP列表，过滤不可信AP，根据接收到的各个AP的RSSI与MAC信息，做加权求和形成蓝牙与Wifi结合的位置指纹后发送至定位服务器，定位服务器从数据库中查找是否存在该位置指纹，若存在则丢弃，并重新选择位置开始扫描；否则将该位置与位置指纹一起存入到位置指纹数据库中，保存后继续扫描下一个位置。

如图4所示，本发明应用实例的在线定位阶段流程图，选定某个位置后，在线定位获取到该位置的所有AP列表，过滤不可信AP，根据接收到的各个AP的RSSI与MAC信息，做加权求和形成蓝牙与Wifi结合的位置指纹后发送至定位服务器，定位服务器根据最近邻算法从数据库中定位匹配到具体的位置，返回给iOS手机端。

本发明应用实例可以用于动漫展场的场景。动漫展场的子展场包括动画展场、漫画展场、游戏展场和Cosplay(角色扮演)展场等，而每个子展场又可以根据内容类目分为多个区域。在动漫展场未开场期间，视展场场地的大小，合理放置足够数量的Wifi与蓝牙接入点AP，使用离线训练APP在每个子展场或每个区域进行扫描获取特定位置的位置指纹信息，创建位置位置指纹数据库，这个阶段尽量扫描更多的位置，避免定位空白。当展场开放时，使用在线定位APP获取相关位置的位置指纹，发送至定位服务器端，定位服务器从数据库中匹配出与该位置指纹最接近的位置并返回给iOS手机端，iOS手机端在地图上标注出该位置。

需要说明的是，本发明应用实例以iOS手机进行举例说明，但是本发明应用实例并不以此为限，其还可以应用于Android(安卓)等系统手机。

本发明应用实例上述技术方案具有如下有益效果：通过较低的AP硬件成本，提高了移动终端室内的定位精度。另外，由于采用了蓝牙与Wifi技术的结合，能够避免单一定位产生的误差。并且，由于采用了蓝牙与Wifi结合的位置指纹数据库，定位更加快速并准确。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。