一种基于移动终端的室内定位系统及方法与流程

本发明属于室内定位技术领域，具体涉及一种基于移动终端的室内定位系统及方法。

背景技术

提起定位导航，目前比较成熟的是gps定位。但是，gps定位只能用在室外环境，一到室内，由于导航信号衰减太快，gps定位就无法使用。但是，在一些较大型的室内场景，比如交通枢纽，地铁，大型商场，超市，停车场等地，有需要知道自己准确位置的需求，室内定位技术应运而生。该技术在公共服务，移动互联网应用等方面有重大意义，是lbs(基于位置信息的服务)服务在室内的延伸，有助于提供更精准的公共服务。

高精度的室内定位技术是智慧城市和智能家居领域研究的重点，现有的室内定位技术主要集中在wifi定位、蓝牙定位、可见光通信定位、超宽带定位等技术，但这些室内定位技术都存在各自的缺点。因此，有研究人员通过结合多种不同定位技术来实现稳定性好、精度更高的融合室内定位。然而，该融合定位技术需要配置专用的检测终端设备，带来成本的提高和推广的难度。事实上，移动终端终端特别是智能手机已经大量普及，其中包含大量的传感器，可以连接wifi、蓝牙等无线信号，获取图像、方位和手机倾斜角等数值，可以协助完成高精度室内定位服务。

例如，公开号为cn107063266a的专利文献公开了一种基于室内led灯和智能手机摄像头实现室内定位的方法，包括以下步骤：首先，在室内布置足够数量的led灯，并为每盏灯配置一个固定的id，在服务器中为每个id设置一个相应的地理位置坐标，使led灯连续发送包含id信息的高频标识信息；其次，利用智能移动终端的摄像头接收包含led灯发出的高频标识信息的场景反射光并对图像信号进行解码识别，获得led灯的id号；第三，智能移动终端自动将解码得到的id号发送到服务器进行查询获得所在位置的地理位置坐标以便为获取位置及显示周边地图、导航提供依据。该专利文献公开的定位方法以led灯的地理位置坐标作为目标位置坐标，然而，一个led灯覆盖的区域范围较广，若直接以led灯的地理位置坐标作为目标位置坐标，仍然存在定位精度受限的问题。

技术实现要素：

基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种基于移动终端的室内定位系统及方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于移动终端的室内定位系统，包括：

光源，布设于室内，用于发射具有id编码的灯光；

移动终端，用于接收光源发射的灯光以获取相应的id编码，还用于获取移动终端的位置信息；

云服务器，用于根据移动终端获取的id编码以及移动终端的位置信息确定移动终端的位置坐标。

作为优选方案，所述光源有多个，每个光源发射灯光的id编码不同。

作为优选方案，所述云服务器存储有灯光的id编码与光源所处室内位置坐标的对应表，所述云服务器用于将移动终端获取的id编码与所述对应表进行匹配以获取移动终端的粗定位坐标；所述云服务器设有定位算法程序，用于根据移动终端的粗定位坐标以及移动终端的位置信息确定移动终端的位置坐标。

作为优选方案，所述移动终端的位置信息包括移动终端的倾斜角、空间方向以及移动终端相对于光源的位置参数。

作为优选方案，所述移动终端通过摄像头获取光源的图像；所述云服务器用于将移动终端获取的光源图像与一光源图像库进行匹配，以获取移动终端相对于光源的位置参数。

作为优选方案，所述移动终端相对于光源的位置参数包括移动终端相对于光源的入射角和/或距离。

作为优选方案，所述移动终端内置有陀螺仪和磁力计，所述陀螺仪和磁力计分别用于获取移动终端的倾斜角和空间方向。

作为优选方案，所述光源包括第一无线通信模块和灯光id编码驱动模块，各光源通过第一无线通信模块组网并连接至云服务器，所述云服务器用于对每个光源分配id编码，所述灯光id编码驱动模块用于驱动光源发射具有id编码的灯光。

作为优选方案，所述移动终端内置第二无线通信模块，所述第二无线通信模块与各光源的第一无线通信模块建立无线连接以使移动终端接入云服务器。

本发明还提供一种基于移动终端的室内定位方法，包括如下步骤：

移动终端获取自身的位置信息以及接收一光源发射的灯光以获取相应的id编码；

云服务器根据移动终端获取的id编码以及自身的位置信息确定移动终端的位置坐标。

本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明的基于移动终端的室内定位系统及方法，通过移动终端自身的功能获取多种定位参数，结合云服务器的数据处理分析技术，提高了室内定位精度，降低室内定位系统复杂度。

附图说明

图1是本发明实施例一的基于移动终端的室内定位系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一的基于移动终端的室内定位系统的实际应用示意图；

图3是本发明实施例一的基于移动终端的室内定位系统的led光源图像的定位原理示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。另外，以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

实施例一：

如图1所示，本实施例的基于移动终端的室内定位系统，包括led光源1、移动终端2和云服务器(即云端服务器)3。其中，led光源1包括第一无线通信模块1.1和灯光id编码驱动模块(即灯光身份识别码驱动模块)1.2；移动终端(即智能终端设备)2包括第二无线通信模块2.1、摄像头2.2、陀螺仪2.3和磁力计2.4；云服务器3存储有灯光的id编码与光源所处室内位置坐标的对应表(即灯光id与室内位置对应表)3.1和多参数定位算法程序3.2。

具体地，在室内布置足够数量的led光源1，led光源即led灯，依托于led灯的位置和作为光源作用，可以同时作为无线通信和光通信的发射端。各个led光源1的第一无线通信模块1.1之间进行组网构建ble-mesh网络，以便分配对应于各个led光源发射灯光的id编码，并通过ble转wifi的路由端口接入云服务器3；灯光id编码驱动模块1.2用于将id编码加载到led灯光中进行光通信传输，利用移动终端的摄像头2.2接收具有id编码的led灯光并解码。其中，灯光id编码驱动模块1.2将云服务器分配的id编码加载在高速闪烁的灯光中，移动终端的摄像头可以识别，但人眼不可见，不会影响led光源的正常使用。

其中，移动终端的第二无线通信模块2.1利用移动终端的wifi或ble与led光源1中的第一无线通信模块1.1连接，从而使得移动终端2接入云服务器3。移动终端通过摄像头2.2接收灯光以获取led光源1的id编码，还通过摄像头对led光源的外形图像进行拍摄，从而可以对led光源的外形进行轮廓识别获取移动终端相对led光源的入射角或距离数值；陀螺仪2.3和磁力计2.4分别用于获取当前移动终端的倾斜角和空间方向。另外，移动终端还可以包括存储器、存储器控制器、一个或多个处理器、接口电路、射频电路、音频电路、扬声器、麦克风、输入/输出(i/o)子系统、触摸显示屏、其他输出或控制设备，以及外部端口；这些组件通过一条或多条通信总线或信号线进行通信；移动终端可以是任何便携式电子设备，包括但不限于笔记本电脑、平板电脑、智能手机、个人数字助理等等。

其中，灯光的id编码与光源所处室内位置坐标的对应表3.1是通过室内装修图确定led灯安装的位置，并赋予每个led灯对应一个唯一的id编码，建立灯光的id编码与室内位置坐标一一对应的关系。移动终端解码灯光的id编码就可以获取该led光源对应的室内位置坐标。因此，云服务器3用于将移动终端获取的id编码与对应表3.1进行匹配，从而可以获得移动终端的粗定位坐标，即移动终端接收的led光源的室内位置坐标。

如图2所示，移动终端获取led光源的外形图像，由于led光源1中包含灯光id编码，摄像头2.2获取led图片解码辨别灯光的id编码，确定所在的led光源位置。然后利用处理后的led光源外形图像与led光源图像库进行轮廓大小比例的匹配，得到移动终端相对于led光源的入射角或距离数值。

如图3所示是led光源的图像定位原理示意图，摄像头获取的图像根据当前移动终端的空间方向和倾斜角进行旋转和变形，处理后的图像避免手机拍摄的角度对图像匹配时的影响。根据图像的中心将图片分成四个区域，缩小定位范围。通过对亮度的检索确定led光源1所在图像的区域，然后将这个区域放大，进行特征提取，并与led光源图像库进行光源外形比例大小的匹配，从而得到移动终端相对led光源的入射角和/或距离数值。

云服务器设有定位算法程序，用于根据移动终端的粗定位坐标、当前移动终端的空间方向和倾斜角以及移动终端相对于led光源的入射角或距离数值，可以获取移动终端相对led光源的坐标，最后输出移动终端在室内的坐标数值，进一步提升定位精度。

本实施例的基于移动终端的室内定位系统，通过移动终端自带的传感器获取多种定位参数，结合led光源的外形图像识别和云服务器等技术提高室内定位精度，降低室内定位系统复杂度；另外，利用已经大量普及的移动终端实现高精度室内定位，在减少设备和人力成本的基础上提高室内定位精度，具有布置和推广的价值。

对应于本实施例的室内定位系统，本实施例还提供一种基于移动终端的室内定位方法，包括如下步骤：

在室内布置足够数量的led光源，各led光源的第一无线通信模块之间进行组网构建ble-mesh网络，以便分配对应于各个led光源发射灯光的id编码，并通过ble转wifi的路由端口接入云服务器；移动终端的第二无线通信模块利用移动终端的wifi或ble与led光源中的第一无线通信模块连接，从而使得移动终端接入云服务器；在云服务器中建立灯光的id编码与光源所处室内位置坐标的对应表，该对应表是通过室内装修图确定led灯安装的位置，并赋予每个led灯对应一个唯一的id编码，建立灯光的id编码与室内位置坐标一一对应的关系，当移动终端解码灯光的id编码就可以获取该led光源对应的室内位置坐标；

移动终端获取自身的位置信息以及接收一光源发射的灯光以获取相应的id编码；具体地，移动终端通过摄像头接收灯光以获取led光源的id编码；移动终端的位置信息包括当前移动终端的倾斜角、空间方向以及移动终端相对于led光源的入射角或距离数值，通过移动终端内置的陀螺仪和磁力计分别用于获取当前移动终端的倾斜角和空间方向，通过摄像头对led光源的外形图像进行拍摄，从而可以对led光源的外形进行轮廓识别获取移动终端相对led光源的入射角或距离数值；

云服务器根据移动终端获取的id编码以及自身的位置信息确定移动终端的位置坐标。具体地，云服务器将移动终端获取的id编码与对应表进行匹配，即可获得移动终端的粗定位坐标，即移动终端接收的led光源的室内位置坐标；然后利用定位算法程序，根据移动终端的粗定位坐标、当前移动终端的空间方向和倾斜角以及移动终端相对于led光源的入射角或距离数值，获取移动终端相对led光源的坐标，最后输出移动终端在室内的坐标数值。

本实施例的室内定位方法，进一步提升了室内的定位精度。

实施例二：

本实施例的基于移动终端的室内定位系统与实施例一的不同之处在于：

光源的数量仅一个，故而本实施例的室内定位系统仅能针对光源覆盖区域内的移动终端进行定位，适用于小范围的室内定位。

其它结构可以参考实施例一。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。