用于声波与蓝牙结合的室内定位方法及定位系统与流程

用于声波与蓝牙结合的室内定位方法及定位系统
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技术领域：本发明涉及室内定位领域，特别是涉及一种用于声波与蓝牙结合的室内定位方法。
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背景技术：
：随着城市现代化地快速发展，大型建筑物的不断增加，人们超过80%的时间在室内度过。室内位置服务的需求在快速增加。人员物品的管理，消防员在火灾现场的导航，智能交通，机场人员引导，老人的健康辅助系统，精准营销，社交网络，虚拟现实游戏等方面都需要室内定位服务。因此，实现准确、可靠、实时的室内定位，具有非常重要的科学意义和社会应用价值。
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室内定位技术经过近几年的发展已有了较为成熟的方法理论，比如基于红外线、wi-fi、超宽带(uwb)、蓝牙、rfid、惯性导航等室内定位技术。但对于很多要求全覆盖的商业应用来说仍有许多亟待解决的问题。例如，红外线定位易受室内灯光影响，且造价较高；超声波定位法所需的底层硬件设备要求高，成本大；射频识别定位技术难点在于建立理论传播模型，不同的室内环境需建立不同的理论传播模型，可扩展性不强；超宽带定位技术受多径效应影响较大，室内环境下信道环境变化易使测距结果产生较大偏差。室内定位研究未来的发展将以实现高精度、稳定、低成本、方便可行的定位系统为目标。
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技术实现要素：
：本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，通过利用调制的扩频声波信号，通过发射调制的声波信号和蓝牙信号，利用目前移动智能终端均配备的麦克接收器和蓝牙接收模块，进行时间的同步和距离解算，进行定位，对于实现室内定位导航的高精度、稳定可靠定位和大面积应用具有重要意义的用于声波与蓝牙结合的室内定位方法。
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本发明的技术方案是：一种用于声波与蓝牙结合的室内定位方法，其特征是：步骤一、在室内天花板上设置信标节点和中心控制器；步骤二、中心控制器控制信标节点同时发射声波信号和蓝牙信号；步骤三、定位终端接收到声波信号和蓝牙信号并进行解析，获取接收到声波信号和蓝牙信号的时间及信标节点信息，定位终端把获取的信息和自身信息生成蓝牙信号并发送；步骤四、信标节点对定位终端发送的蓝牙信号进行接收，进行身份核对后，从接收到的蓝牙信号中提取定位设备接收到声波信号和蓝牙信号的时间及定位终端的信息；步骤五、信标节点把自身信息、获得的时间和定位终端的信息发送到中心控制器，中心控制器提取两种信号的到达时间差，然后计算定位终端与信标节点之间的距离；步骤六、中心控制器根据定位终端与信标节点之间的距离，以信标节点为中心，以定位终端与信标节点之间的距离为半径，划定定位终端所处的位置轨迹，通过多个信标节点划定的位置轨迹，多个位置轨迹的交点即为定位终端的位置，并通过与中心控制器连接的显示屏进行显示。
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进一步的，所述信标节点发射的声波信号需要提前进行扩频调制。
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进一步的，所述定位终端为安装有基于android/ios系统的室内定位应用app软件的移动智能终端，通过调取麦克风实现对声波信号的接收，通过调取蓝牙实现对蓝牙信号
进行接收和发送。
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一种用于声波与蓝牙结合的室内定位系统，包括定位终端、信标节点和中心控制器，其特征是：所述定位终端和信标节点均为至少两个，所述中心控制器与信标节点和显示屏连接，所述信标节点：用于声波的扩频调制、声波信号和蓝牙蓝牙信号的发射及蓝牙信号的接收，并与中心控制器进行数据交换；所述定位终端：用于声波信号和蓝牙信号的接收及蓝牙信号的发射；所述中心控制器：用于对信标节点进行数据交换，计算并确定定位终端的位置信息；所述显示屏：用于对定位终端的位置进行显示。
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进一步的，所述定位终端为安装有基于android/ios系统的室内定位应用app软件的移动智能终端，通过调取麦克风实现对声波信号的接收，通过调取蓝牙实现对蓝牙信号进行接收和发送。
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本发明的有益效果是：1、本发明通过利用调制的扩频声波信号，通过发射调制的声波信号和蓝牙信号，利用目前移动智能终端均配备的麦克接收器和蓝牙接收模块，进行时间的同步和距离解算，进行定位，对于实现室内定位导航的高精度、稳定可靠定位和大面积应用具有重要意义。
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2、本发明用于在移动智能终端（比如手机、pad、平板电脑、笔记本电脑等）上进行时间的同步和位置的解算实现定位，相比背景技术中的几种方法具有降低了硬件需求、安装使用方便、不受光线烟雾影响、时间信息观察直观、抗电磁干扰能力强等优点。
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3、本发明，利用声波信号和蓝牙的固有特性，声波的传播速度（340m/s）较电磁波（蓝牙）速度（299792458m/s）慢的多的特点，短距离测量时间更加精确，根据到达时间差(tdoa)定位算法进行定位，方便快捷。
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4、本发明基于声波的室内定位，并引入蓝牙技术进行时间同步,由于声波在空气中的传播速度远远低于光速和电磁波的速度, 所以声波信号更容易处理,它的硬件简单、成本低,可以达到更高的定位精度。
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5、本发明由于声波和蓝牙硬件处理简单,把声波和蓝牙系统集成到移动智能终端中,目前智能手机的普及率已非常高,它几乎相当于人的一个新器官,随身携带,利用这一特点来实现人员的室内定位。
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附图说明：图1为用于声波与蓝牙结合的室内定位系统的结构框图。
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图2为用于声波与蓝牙结合的室内定位方法的原理图。
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具体实施方式：实施例：参见图1和图2，图中a-信标节点，b-定位终端，c-位置轨迹。
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用于声波与蓝牙结合的室内定位方法及定位系统，包括定位终端、信标节点和中心控制器，定位终端和信标节点均为至少两个，中心控制器与信标节点和显示屏连接；信标节点：用于声波的扩频调制、声波信号和蓝牙蓝牙信号的发射及蓝牙信号的接收，并与中心控制器进行数据交换；定位终端：用于声波信号和蓝牙信号的接收及蓝牙信号的发射；中心控制器：用于对信标节点进行数据交换，计算并确定定位终端的位置信息；显示屏：用于对定位终端的位置进行显示；通过利用调制的扩频声波信号，通过发射调制的声波信号和蓝
牙信号，利用目前移动智能终端均配备的麦克接收器和蓝牙接收模块，进行时间的同步和距离解算，进行定位，对于实现室内定位导航的高精度、稳定可靠定位和大面积应用具有重要意义。
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下面结合附图和实施例对本申请进行详细描述。
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一种用于声波与蓝牙结合的室内定位系统，包括定位终端、信标节点和中心控制器，定位终端和信标节点均为至少两个，中心控制器与信标节点和显示屏连接；信标节点：用于声波的扩频调制、声波信号和蓝牙蓝牙信号的发射及蓝牙信号的接收，并与中心控制器进行数据交换；定位终端：用于声波信号和蓝牙信号的接收及蓝牙信号的发射；中心控制器：用于对信标节点进行数据交换，计算并确定定位终端的位置信息；显示屏：用于对定位终端的位置进行显示。
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定位终端为安装有基于android/ios系统的室内定位应用app软件的移动智能终端，通过调取麦克风实现对声波信号的接收，通过调取蓝牙实现对蓝牙信号进行接收和发送。
[0022]
定位过程为：步骤一、在室内天花板上设置信标节点和中心控制器；步骤二、中心控制器控制信标节点同时发射声波信号和蓝牙信号，信标节点对发射的声波信号进行扩频调制；步骤三、定位终端接收到声波信号和蓝牙信号并进行解析，获取接收到声波信号和蓝牙信号的时间及信标节点信息，定位终端把获取的信息和自身信息生成蓝牙信号并发送；步骤四、信标节点对定位终端发送的蓝牙信号进行接收，进行身份核对后，从接收到的蓝牙信号中提取定位设备接收到声波信号和蓝牙信号的时间及定位终端的信息；步骤五、信标节点把自身信息、获得的时间和定位终端的信息发送到中心控制器，中心控制器提取两种信号的到达时间差，然后计算定位终端与信标节点之间的距离；步骤六、中心控制器根据定位终端与信标节点之间的距离，以信标节点为中心，以定位终端与信标节点之间的距离为半径，划定定位终端所处的位置轨迹，通过多个信标节点划定的位置轨迹，多个位置轨迹的交点（位置轨迹相交最多的交点）即为定位终端的位置，并通过与中心控制器连接的显示屏进行显示。
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以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。