一种基于蓝牙的动态共享定位系统及方法与流程

1.本发明主要涉及室内定位技术领域，尤其是涉及一种基于蓝牙的动态共享定位系统及方法。


背景技术：

2.随着无线通信技术的发展，各种无线网络技术，如wifi、zigbee、uwb、蓝牙等，在工厂、办公区等得到了广泛应用。基于位置的服务(location-based service,lbs)作为一种生活方式已逐渐渗透到人类生活的方方面面。准确的位置信息是开展lbs的前提。目前，人类可依赖全球卫星导航系统(global navigationsatellite system,gnss)达到亚米级的室外定位精度；但是由于卫星信号无法穿透建筑物，室内定位无法利用gnss实现。
3.蓝牙技术则被广泛应用到室内定位，基于rssi测距、基于rssi进行指纹定位、基于蓝牙aoa的高精度定位等都在被应用、推广；但在当前室内环境下基于蓝牙的高精度定位中，基于设备单一rssi指纹定位的精度不高，蓝牙aoa高精度定位部署难度大。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题：
5.提供一种基于蓝牙的动态共享定位系统及方法，解决在当前环境下的室内蓝牙定位技术中，基于设备的单一rssi指纹定位精度不高，蓝牙aoa高精度定位部署难度大的问题。
6.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案：
7.一种基于蓝牙的动态共享定位系统，所述系统包括云端管理系统、信标基站和定位终端设备；所述信标基站用于在固定位置扫描定位终端设备的信息，并将所扫描的信息上报至云端管理系统；所述定位终端设备用于扫描信标基站的信息，并将所扫描的信标基站信息上报至云端管理系统；所述云端管理系统用于接收信标基站和定位终端设备扫描的设备信息，并对识别信息进行处理，确定需要定位的目标的位置。
8.进一步的，所述信标基站和定位终端设备具有相同的硬件结构，通过各自的广播标识进行区分；所述信标基站和定位终端设备具体包括蓝牙soc主控、加速度传感器、通信模块、电源；所述蓝牙soc主控，用于对所述设备相关信息向外进行广播，并扫描环境中的设备信息；所述加速度传感器，用于当配备定位终端设备的物体进行移动时，测量物体的运动状态；所述通信模块用于与云端管理系统进行数据传输。
9.进一步的，所述定位终端设备在对周围设备进行扫描时，基于双向扫描的设备信号数据进行距离判断。
10.进一步的，所述云端管理系统包括设备管理模块、区域地图管理模块、定位管理模块、告警模块、升级模块、配置管理模块和用户管理模块；
11.所述设备管理模块，用于对信标基站和定位终端设备上传的设备信息和测量的设备工况数据进行管理；
12.所述区域地图管理模块，用于对所需要定位区域的地图配置进行管理；
13.所述定位管理模块，用于处理定位数据、建立定位模型和计算定位位置信息；
14.所述告警模块，用于在设备电池供应不足和配备定位终端的物体位置移动时发出报警信息；
15.所述升级模块，用于对信标基站和定位终端设备进行远程升级；
16.所述配置管理模块，用于对信标基站和定位终端设备的广播、扫描频率、心跳间隔进行远程设置；
17.所述用户管理模块，用于对不同的使用对象开启不同的使用权限。
18.一种基于蓝牙的动态共享定位方法，应用于以上所述的动态共享定位系统；
19.首先建立动态共享定位模型；
20.将室内待定位区域进行网格化，在网格区域内铺设信标基站，给待定位的物体安装定位终端设备，信标基站与定位终端设备基于相互扫描的rssi值，采用动态共享定位模型的指纹匹配，得到其位置坐标；并通过ble蓝牙向外进行蓝牙广播。
21.进一步的，所述建立动态共享定位模型具体包括，将室内区域网格化，在各网格区域内设置信标基站，信标基站和定位终端设备相互扫描对方的广播信息上传至云端管理系统的定位管理模块，构建动共享定位模型，并对模型进行数据训练；其中所述广播信息包括电池电量、运动状态、rssi值。
22.进一步的，建立动态共享定位模型后，每新增加一个定位终端设备，所有定位终端设备之间会进行rssi双向测距，将测量的数据传输至云端管理系统的定位管理模块，所述定位管理模块根据测量数据对模型进行修正，提升模型精度。
23.进一步的，所述信标基站扫描周围定位终端设备的信息，通过其中的通信模块上传至云端管理系统；并通过ble蓝牙向外广播自身的配置信息、电池电量、运动状态、rssi值；所述定位终端设备扫描信标基站的信息，通过其中的通信模块上传至云端管理系统；并通过ble蓝牙向外广播自身的配置信息、电池电量、运动状态、rssi值。
24.进一步的，所述云端管理系统对所需要定位区域的地图配置进行管理；处理定位数据、建立定位模型和计算定位位置信息；在设备电池供应不足和配备定位终端的物体位置移动时发出报警信息；对信标基站和定位终端设备进行远程升级；对信标基站和定位终端设备的广播、扫描频率、心跳间隔进行远程设置；对不同的使用对象开启不同的使用权限。
25.进一步的，当安装所述定位终端设备的物品移动时，定位终端设备中的加速度传感器测量物体的运动状态，同时定位终端设备改变广播的参数内容，云端管理系统的区域地图管理模块和定位管理模块依据物体的运动状态和广播参数形成实时的出入记录。
26.本发明的有益效果：
27.基于信标基站和定位终端设备的双向扫描获取双向的rssi值及其余定位信息，云端管理系统通过定位模型和其中各个模块的相互作用计算定位目标的位置信息，并且可实时追踪物体轨迹，提高了基于蓝牙的室内定位的定位精度，而且所使用的硬件结构简单，相较于蓝牙aoa定位等硬件部署更为容易，可以起到节省人力、物理和时间的作用。
附图说明
28.图1为本发明实施例中所述一种基于蓝牙的动态共享定位系统框图
29.图2为本发明所述一种基于蓝牙的动态系统共享定位方法示意图
具体实施方式
30.本发明所述的基于蓝牙的动态共享定位系统包括信标基站、定位终端设备和云端管理系统；信标基站和云端管理系统硬件结构相同，主要依靠广播标识进行区分，信标基站和定位终端设备测量双向的rssi值与其余设备信息，并将所测得双边的信息上传值云端管理系统，云端管理系统集合了定位管理模块和区域地图管理模块等位置信息处理的模块，通过所建立动态共享定位模型确定待定位的位置信息，并对配置了定位终端设备的物体进行实时的轨迹追踪。
31.实施例
32.如图1所示，本实施例中所述一种基于蓝牙的动态共享定位系统包括定位终端设备、信标基站和、云端管理系统，还包括一种边缘网关设备，其中边缘网关设备根据具体的通信方式可选。
33.本实施例所述终端定位设备包括蓝牙soc主控、加速度传感器、电源、通信模块、还包括gnss模块；信标基站与定位终端设备的硬件结构相同，因此所述定位终端设备是一种复用型设备，可根据实施需要，用广播标识分为定位终端设备和信标基站。定位终端设备和信标基站都会定时通过蓝牙主控soc向外广播相关信息，同时扫描周围的设备的信息，所述信息具体包括电源电池的电量、设备的运动状态、rssi、标签自身信息等；定位终端设备和信标基站在扫描周围设备信息之后，利用通信模块将扫描的数据上传至云端管理系统，所述通信模块包括但不限于支持wifi、5g、4g、nb-iot、lora等无线通信技术，可根据所选的通讯方式搭配边缘网关进行信号传输。
34.所述云端管理系统包括设备管理模块、区域地图管理模块、定位管理模块、告警模块、升级模块、配置管理模块和用户管理模块；
35.所述设备管理模块，用于对信标基站和定位终端设备上传的设备信息和测量的设备工况数据进行管理；
36.所述区域地图管理模块，用于对所需要定位区域的地图配置进行管理；
37.所述定位管理模块，用于处理定位数据、建立定位模型和计算定位位置信息；
38.所述告警模块，用于在设备电池供应不足和配备定位终端的物体位置移动时发出报警信息；
39.所述升级模块，用于对信标基站和定位终端设备进行远程升级；
40.所述配置管理模块，用于对信标基站和定位终端设备的广播、扫描频率、心跳间隔进行远程设置；
41.所述用户管理模块，用于对不同的使用对象开启不同的使用权限。
42.建立动态共享定位模型：首次布置时，将室内定位区域网格化，并在各区域内用定位终端设备和信标基站采集数据，此数据包含定位终端设备扫描到的各信标基站的rssi及相关广播信息(电池电量、运动状态、标签自身信息等)和信标基站扫描到的定位终端的rssi及相关广播信息，构建并训练机器学习模型，形成基础定位模型。定位终端设备在扫描
周围设备的同时，会基于双向扫描的设备信号数据，进行距离判断；此后，每新增一个定位终端设备，定位终端设备互相之间的扫描会进行rssi双向测距，并会将所得数据传输至云端管理系统的定位管理模块，定位管理模块会基于测量数据进行自我校正，使各设备的室内位置达到共享互补修正，提升定位精度。
43.如图2所示，在进行定位测量时，先将待定位区域网格化，在各网格区域内安装作为信标基站的终端设备，并对各个作为信标基站的终端设备的广播信息内容进行编号，然后给待定位设备、人员等安装定位终端设备，并对定位终端设备的不同广播信息内容进行编号；配备在各待定位设备上的定位终端设备会广播自身信息，同时在广播的间隔扫描周围终端设备的广播信息，信标基站会基于扫描到的定位终端的rssi值，采用基础定位模型的指纹匹配，得到其位置坐标，同时定位终端设备可以扫描到其他设备的广播，并依托动态定位模型基于其他设备已有位置优化补充自身位置坐标，提升精度。
44.安装定位终端设备的物体从室内移动到室外时，云端管理系统的告警模块发出物体移动的报警信息，同时物体在移动时会触发定位终端设备中的加速度传感器，改变广播参数，云端管理系统依据定位管理模块和区域地图管理模块形成的记录进行算法处理，当设备离开定位点，gnss模块开启，当定位终端设备电量供应不足时，开启蓝牙广播和扫描，同时云端管理系统的告警模块发出低电量警告，根据周围的定位终端设备进行位置共享，实现对配备定位终端设备物体的全链路溯源追踪定位。