一种基于WindowsPhone的二维码室内组合定位系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型二维码【技术领域】，具体涉及一种基于Windows?Phone的二维码室内组合定位系统，它包括二维码室内组合定位本体，所述二维码室内组合定位本体包括一室内定位组件、室外定位组件和普通二维码扫描模块，所述室内定位组件包括一室内地图，该室内地图设置在一移动终端的本地数据库内；所述移动终端内置带有Windows?Phone操作平台的中央处理芯片组，该中央处理芯片组内置有普通二维码扫描识别模块和GPRS连接模块；所述移动终端内的普通二维码扫描识别模块通过GPRS连接模块与装载详情二维码数据库的远程服务器相连；它具有架构简单，设计合理，成本低，投资少，易于推广和实现等优点。
【专利说明】—种基于WindowsPhone的二维码室内组合定位系统
【【技术领域】】
[0001]本实用新型涉及二维码【技术领域】,具体涉及一种基于Windows Phone的二维码室内组合定位系统。
【【背景技术】】
[0002]科技发展和进步，人们使用二维码作为一信息载体，当下的二维码具有编码信息量大、纠错能力强、成本低廉等特点，随着二维码的普及，其功能以及应用领域不断拓展。近些年来，二维码被广泛地应用于广告、物流、身份验证等领域。例如在中国的火车票上，其二维码包含了乘车人的身份信息、购票地点、始发站、终点站和行车距离等信息。当乘客候车或者乘车时铁路工作人员会用二维码离线扫描装置核对乘客的信息。此外，在网络的帮助下二维码的信息存储量大大提高，它不仅仅是编码信息的载体更是获取更多信息的一个窗口。在移动票务领域，二维码成为一种安全可靠的承载认证信息的方式并且提供了一种无纸化售票方式。在医疗领域，中国台湾地区为其医疗保障体统开发了一套基于二维码的医疗处方系统，医生将处方编码到二维码中交给患者，药剂师只需扫描二维码便可以通过后台服务器确认处方的真实性。在定位方面，英国南安普顿地区将二维码张贴在公交车站，候车的乘客可以通过扫描二维码获知公交车的位置信息。
[0003]二维码在布设过程中具有投资小和易于实现的优点。目前，国内外基于二维码信息开展室内定位的研究相对较少。为此，本实用新型主要解决如何利用二维码信息开展室内组合定位。该定位系统利用基于网络的活码技术存储空间信息实以实现室内扫描定位，并增加了信息管理的灵活性以及拓展性。此外，通过调用室外地图服务、加入GPS模块，实现了室外定位与室内定位的结合。通过基于本应用的扫描测试，获得了二维码尺寸、扫描偏角、扫描距离、容错率等变量的相互制约关系以及变量间的数学模型，并依据此结果提出了预测二维码扫描识别结果的初步方法。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的一种基于Windows Phone的二维码室内组合定位系统,它采用室内地图采用本地数据库的方式存储在移动端，室外地图通过调用高德地图的API实现室外地图查询以及GPS定位服务。二维码的坐标信息采取活码存储的方式，把二维码详情数据库内容放在远程服务器上，在手机客户端安装相关应用软件，并加入普通二维码扫描模块，实现在的属性数据的识别，它具有架构简单，设计合理，成本低，投资少，易于推广和实现等优点。
[0005]本实用新型所述的一种基于Windows Phone的二维码室内组合定位系统,包括二维码室内组合定位本体，所述二维码室内组合定位本体包括一室内定位组件、室外定位组件和普通二维码扫描模块，所述室内定位组件包括一室内地图，该室内地图设置在一移动终端的本地数据库内；所述移动终端内置带有Windows Phone操作平台的中央处理芯片组，该中央处理芯片组内置有普通二维码扫描识别模块和GPRS连接模块；所述移动终端内的普通二维码扫描识别模块通过GPRS连接模块与装载详情二维码数据库的远程服务器相连；所述远程服务器内包括一室外定位组件，该室外定位组件包括一室外地图，该室外地图为高德地图，该远程服务器通过高德地图的API的室外地图查询，利用GPS与移动终端相连。
[0006]进一步地，所述移动终端为一智能手机终端。
[0007]采用上述结构后，本实用新型有益效果为:本实用新型所述的一种基于WindowsPhone的二维码室内组合定位系统，它采用室内地图采用本地数据库的方式存储在移动端，室外地图通过调用高德地图的API实现室外地图查询以及GPS定位服务。二维码的坐标信息采取活码存储的方式，把二维码详情数据库内容放在远程服务器上，在手机客户端安装相关应用软件，并加入普通二维码扫描模块，实现在的属性数据的识别，它具有架构简单，设计合理，成本低，投资少，易于推广和实现等优点。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0008]此处所说明的附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中:
[0009]图1是本实用新型结构示意图；
[0010]图2是本实用新型室内地图坐标系；
[0011]图3(a)是本实用新型的三种不同容错率的二维码的可识别边区域；
[0012]图3(b)是本实用新型的四种不尺寸的二维码的可识别边区域。
【【具体实施方式】】
[0013]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0014]如图1-图3所示,本【具体实施方式】所述的一种基于Windows Phone的二维码室内组合定位系统，包括二维码室内组合定位本体，所述二维码室内组合定位本体包括一室内定位组件3、室外定位组件和普通二维码扫描模块5，所述室内定位组件3包括一室内地图4，该室内地图4设置在一移动终端I的本地数据库内；所述移动终端I内置带有WindowsPhone操作平台的中央处理芯片组2，该中央处理芯片组2内置有普通二维码扫描识别模块5和GPRS连接模块8 ;所述移动终端I内的普通二维码扫描识别模块5通过GPRS连接模块8与装载详情二维码数据库的远程服务器7相连；所述远程服务器内7包括一室外定位组件，该室外定位组件包括一室外地图6，该室外地图6为高德地图，该远程服务器通过高德地图的API的室外地图查询，利用GPS与移动终端I相连。
[0015]进一步地，所述移动终端I为一智能手机终端。
[0016]本用新用新型的工作原理如下:
[0017]a)在移动终端手机客户端安装带有普通二维码扫描模块的二维码读取软件，可对文本型二维码、URL型二维码以及电话号码型二维码的扫描与识别；
[0018]b)将保存在移动终端手机内的室内地图以本地数据库的形式存储；
[0019]c)在移动终端的手机中内置GPS软件，该手机内嵌的GPS通过GPRS模块开启GPRS，将二维码的坐标信息采取活码存储的方式，形成活码数据库；
[0020]d)把二维码详情数据库内容利用GPS存放在远程服务器上；
[0021]e)远程服务器上的室外地图为高德地图，利用API的室外地图查询功能，通过GPS定位，与步骤b)中的移动终端手机内的室内地图连接。
[0022]f)将室内扫描定位与室外GPS定位相结合，这一工作原理在增加了室外定位服务的同时也使得用户在建筑密集区可以正确选择所需室内定位的建筑物。
[0023]本实用新型在使用时:
[0024](I)室内扫描固定:采用普通二维码扫描识别模块的扫描识别过程如下:二维码扫描识别的过程为，首先通过手机摄像头传感器获取图像、图像处理、QR译码、数据base64解密、最后输出结果。其中图像处理在整个手机二维码系统中起着非常重要的作用，它直接影响整个系统的性能。图像处理的基本流程为:灰化度；二值化；图像裁剪与旋转；中值滤波。同时，考虑到扫描环境的复杂性，应用将自动对焦以及自动开启闪光灯功能加入扫描过程当中，增加了二维码在复杂环境中的识别成功率，加快了识别速度。识别成功后，导航至定位页面并将坐标值传递给定位程序继续处理。图2为室内地图坐标系，最外层的黑色框架9内为室内地图的有效区域，内层的纵向黑框内为手机屏幕10上能够显示的地图区域，最内层的横向黑框为气泡控件11的区域，该控件用于标定用户所处位置。此外，为了实现多分辨率下的统一，应用动态地获取定位所需的变量，在建立的坐标系下，通过计算Margin的方式动态得出气泡控件距离地图边界的距离，进而实现定位。
[0025](2)室外GPS定位模型:GPS定位模块主要是通过内置于手机的GPS设备获得位置信息并在电子地图上向用户展示。首先需要建立网络连接，手机终端内嵌的GPS通过GPRS连接模块开启GPRS，随后SOCKET通信模块与后台服务器建立通信，通过GPS模块接受卫星发出的报文信息，利用GPS解析模块解算定位数据，然后上传至后台监控服务器进行处理。最后，GPRS通道将控制信息和服务信息传送给移动端，在电子地图上实现定位功能。本系统结合了高德地图的API，利用其提供的GPS定位、三维地图矢量地图数据、以及丰富的手势操作功能实现了 GPS定位以及电子地图的查询。、
[0026](3)本系统的二维码处理主要依赖于GoogleCode提供的SliverLight_ZXing开源类库，以ScanCode.xaml.cs为例,通过Cam_Initialized方法初始化摄像头,并设置委托，用ZXing类库中的帮助类Qrifelper负责检测画布上的二维码，当容错率达到识别标准时，用SetStillPicture方法保留录制的最后一巾贞图像,然后将其用WriteableBitmap方法从二进制流转成Bitmap类型的二维码图像对象,再调用ScanPreviewBuffer方法从图片中将二维码解码。识别成功后，将文本型的坐标值传给定位程序，基于图像的像素将定位标签标注在地图上。
[0027](4)当定位开关打开后，实例化高德地图API中的定位接口类MapGeolocator,然后通过MoveCamera方法设置初始显示范围的经纬度边界和缩放级别，将GPS信息的变化设置委托到mylocat1n_Posit1nChanged上，当位置发生变化时,用BeginInvoke调用异步线程在高德地图上定出标注点。
[0028]本实用新型的测试方法如下:
[0029](I)影响二维码扫描识别的客观变量有:二维码颜色、二维码表面材料、手机摄像头分辨率、图像处理算法、二维码编码数据量、二维码容错率以及二维码尺寸等。二维码容错率分为L、M、Q、H四个等级，分别对应的容错率是7%、15%、25%和30%。实验选取二维码容错率和二维码尺寸这两个客观变量，并且控制其他客观变量为常量进行测试。实验共测试了六组内容相同、尺寸和容错率不同的二维码，它们的尺寸(容错率)分别为:9cm(7% ) >9cm(15% ) >9cm(30% ) >7cm(15% ) >5cm(15% ) >3cm(15% )。
[0030](2)测试前，用固定夹将手机固定在平整地面上，并用水准气泡检验手机是否放置水平；将二维码贴于白底墙上，通过测量确保二维码中心点与摄像头中心点处于同一高度上；将画有角度线的白纸平坦放置地上，并使角度线原点与二维码中心点在同一垂直线上。测试时，手机沿着每根角度线由远及近寻找二维码可识别的最远点和最近点，并做上标记，由0°开始，于180°结束。结束后换下一张二维码继续测试，直至6张二维码全部扫描测试完毕，最终得到6组数据。
[0031](3)测试结果:
[0032]I)数据处理^f(X)是由实验或观测得到的，则其函数通常由函数表(Xi，f(Xi))(i = O, I..., m)给出，对函数表在函数空间Φ中求Sit(X),使
2 2
[0033]^iy;[5*(x.)-/(x.)] =ιη?η|]^[5(χ.)-/(χ.)]，
[0034]就是曲线拟合的最小二乘方法，其中ω I是点Xi处的权。将测试得到的6组数据在matlab中输入分别得到散点图，并用最小二乘方法拟合得出函数曲线。如图3，图3(a)与图3(b)的图形均经过上下平移得到。图3(a)是将相同尺寸不同容错率的三种二维码扫描结果进行对比；图3(b)是将相同容错率不同尺寸的四种二维码扫描结果进行对比。并且，根据6组拟合函数曲线得到6个拟合函数式。如图3所示，图中横轴一侧为二维码所在位置，同一个角度上分别有扫描最近点和扫描最远点，近点密集而远点稀疏，使用同一个函数拟合效果并不理想。因此，拟合函数式为分段函数式，对近点和远点分别进行拟合。远点拟合函数式形如参数函数:
[0035]
xi = P,.1a'4 a13 -312 a11 a10 a9 as a1 a6 a5 a4 a3 a2 a1 if.cos d
IΓ彳000000
7/ = Qi.F4 a13 a12 a11 aw a9 as a1 <ss a5 a4 a3 a2 a1 if - sin 5
[0036](5 e [- 2π,2π])
[0037]近点拟合函数式形如:
[0038]Zi = qi.[x3 X2 x 1]T, i e [1,6], i为整数,最后利用最小二乘法,得出系数Pi和
Qi°
[0039]定义扫描二维码左半部分时的偏角为左角，右半部分时的偏角为右角。将6种二维码的最远扫描距离和对应角度，以及左右角最大扫描偏角单独列表，如表I所示:
[0040]表I不同尺寸和容错率的二维码扫描参数最
[0041]
左角最大右角最大尺寸(cm)/最远距对应角
扫描偏角扫描偏角容错率(％)离(mm) 度(° )
(° ) (° )
9/71264 9013443
9/151288 9014034
9/301165 90139.5 36
7/151000 90142.5 33
5/15702 90137.5 41
3/15408 9013539
II)
[0042]结果分析:由图3可知，其散点拟合图形基本呈现为贝壳型；
[0043]定义摄像头偏离二维码轴面的角度为扫描偏角。同一种二维码，扫描偏角越大最大扫描距离越近，直至不可识别的最大偏角，但不是单纯的正比关系；
[0044]由图3(a)可知三种不同容错率(7%、15%、30%)的相同尺寸的二维码(9cm)，容错率为15%的二维码扫描距离最远，容错率为30%的二维码扫描距离最近；
[0045]由图4 (b)可知四种不同尺寸(9cm、7cm、5cm、3cm)的相同容错率的二维码(15% )，尺寸越大，扫描距离越远；
[0046]由图3和表I可知，对于同一张二维码，其扫描结果左右并不对称，且6次结果显示(180° -左角最大扫描偏角)均大于右角最大扫描偏角，即二维码右侧可扫区域更大；根据拟合函数式，可以分别计算出这6种二维码在任意角度的最远扫描距离和最近扫描距离，即二维码的前后可扫区域范围；根据图3和表1，可以清晰得知6种二维码的左右角最大扫描偏角，即二维码的左右可扫区域范围；通过对二维码扫描特性的初步研究，可以为以后对二维码的进一步研究打下基础，也为今后二维码布点方案的完善和优化提供依据。
[0047]本实用新型所述的一种基于Windows Phone的二维码室内组合定位系统,它采用室内地图采用本地数据库的方式存储在移动端，室外地图通过调用高德地图的API实现室外地图查询以及GPS定位服务。二维码的坐标信息采取活码存储的方式，把二维码详情数据库内容放在远程服务器上，在手机客户端安装相关应用软件，并加入普通二维码扫描模块，实现在的属性数据的识别，它具有架构简单，设计合理，成本低，投资少，易于推广和实现等优点。
[0048]以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。
【权利要求】
1.一种基于Windows Phone的二维码室内组合定位系统,其特征在于:它包括二维码室内组合定位本体，所述二维码室内组合定位本体包括一室内定位组件、室外定位组件和普通二维码扫描模块，所述室内定位组件包括一室内地图，该室内地图设置在一移动终端的本地数据库内；所述移动终端内置带有Windows Phone操作平台的中央处理芯片组，该中央处理芯片组内置有普通二维码扫描识别模块和GPRS连接模块；所述移动终端内的普通二维码扫描识别模块通过GPRS连接模块与装载详情二维码数据库的远程服务器相连；所述远程服务器内包括一室外定位组件，该室外定位组件包括一室外地图，该室外地图为高德地图，该远程服务器通过高德地图的API的室外地图查询，利用GPS与移动终端相连。
【文档编号】G01S19/48GK203930825SQ201420130937
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2014年3月17日
【发明者】李翔宇, 吕达, 陈忱 申请人:李翔宇