一种基于蓝牙AOA室内定位的方法及系统与流程

本发明涉及室内定位，尤其涉及一种基于蓝牙aoa室内定位的方法及系统。

背景技术：

1、现有技术中，移动设备使用的定位系统通常以gps为主lbs为辅的a-gps(assistedgps)定位系统，反应速度快，误差15-30米，但是，目前这种定位方式都只能在裸露空间导航定位，无法在精确度要求高的室内进行导航定位。

2、蓝牙aoa定位由于其具备高精度、高并发、低功耗、低成本和性能稳定等优点，成为室内定位采用的主流技术之一。但蓝牙定位信息存在安全性和隐私性方面的挑战，如蓝牙定位数据的泄露、位置信息的被跟踪等，给用户造成极大的财产和人身风险。因此，如何确保蓝牙定位信息的安全性成为急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于蓝牙aoa室内定位的方法及系统。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于蓝牙aoa室内定位的方法，所述方法包括：

3、s1、搭建树状拓扑结构的雾计算网络：以云服务器作为根节点，以第一蓝牙定位基站作为根节点延伸的第一层级子节点，以第二蓝牙定位基站作为第一层级子节点多叉延伸的第二层级子节点，建立第一层级子节点、第二层级子节点和根节点通信连接，将第一层级子节点配置为雾节点；

4、s2、第二蓝牙定位基站接收移动端发送到定位信号，进行身份验证后，计算到达角，并将到达角发送给拓扑结构上的第一蓝牙定位基站；

5、s3、第一蓝牙定位基站根据接收到的到达角进行空间几何关系计算，获取移动端的第一位置，并通过自测定的第二位置进行修正，生成移动端的最终位置，预处理后发送给云服务器；

6、s4、云服务器将第一蓝牙定位基站的标识符进行哈希运算，将哈希值按顺序排列生产一个哈希链，并基于哈希链创建监测记录表对第一蓝牙定位基站进行监测；

7、s5、云服务器将定位数据发送给移动端。

8、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一蓝牙定位基站包括主控芯片和以及分别与主控芯片电连接的若干定位天线，所述第一蓝牙定位基站还用于同时生成移动端的多个到达角，并基于多个到达角和不同定位天线间的相对位置计算移动端的第二位置，所述第二蓝牙定位基站只用于生成移动端的一个到达角，所述第二蓝牙定位基站围绕第一蓝牙定位基站布置。

9、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s2中身份验证包括：

10、s20、移动端生成一对密钥，然后向证书颁发机构提交证书请求，并接收证书颁发机构签署的第一数字证书，所述证书请求包括公钥和唯一标识码；

11、s21、第一蓝牙定位基站生成一对密钥，然后向证书颁发机构提交证书请求，并接收证书颁发机构签署的第二数字证书，所述证书请求包括公钥和唯一标识码；

12、s22、移动端向第一蓝牙定位基站发送第一证书和第一随机数，第一蓝牙定位基站验证第一证书的合法性和签名，并生成第二随机数，第一蓝牙定位基站使用移动端公钥加密第二随机数，发送给移动端，移动端使用私钥解密第二随机数，并发送给第一蓝牙定位基站，双方比较接收到的随机数，如果匹配，则验证成功；

13、s23、移动端生成一个随机数对作为临时标识码，以临时标识码作为身份标识，将携带临时标识码的定位信号发送给第二蓝牙定位基站；

14、s24、移动端将临时标识码和唯一标识码使用公钥加密发送给第一蓝牙定位基站；

15、s25、第一蓝牙定位基站获取第二蓝牙定位基站发送的携带临时标识码的到达角数据，并根据预存的移动端临时标识码和唯一标识码对应表，识别移动端的身份。

16、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s3中第一蓝牙定位基站根据接收到的到达角进行空间几何关系计算，获取移动端的第一位置，并通过自测定的第二位置进行修正，生成移动端的最终位置，具体包括：

17、s30、第一蓝牙定位基站获取不同第二蓝牙定位基站发送的到达角，基于任意两个第二蓝牙定位基站的两个到达角根据进行空间几何关系计算蓝牙信号的初始位置，获取移动端的多个初始位置；

18、s31、根据多个初始位置计算平均值生成第一中心点作为第一位置p1，计算每个初始位置与中心点之间的距离，并计算标准差；

19、s32、计算偏离阈值d0，比较每个初始位置与第一位置p1之间的距离，如果距离大于阈值d1，则将该初始位置视为偏离点，并进行剔除，其中，偏离阈值d0的计算公式如下：

20、，

21、其中，表示调节系数，根据误差和置信度确定，表示根据每个初始位置与中心点之间的距离计算的标准差；

22、s33、基于剔除偏离点的初始位置重新计算平均值生成第二中心点；

23、s34、第一蓝牙定位基站基于同时生成移动端的多个到达角，并基于多个到达角和不同定位天线间的相对位置计算移动端的第二位置p2；

24、s35、根据第二中心点和第二位置p2加权平均计算移动端的最终位置p。

25、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s3中预处理，具体包括：

26、s36、云服务器将移动端的唯一标识码通过哈希函数进行哈希运算，将哈希值按顺序排列生产一个查询哈希环，并将哈希函数共享给第一蓝牙定位基站；

27、s37、第一蓝牙定位基站获取云服务器共享的哈希函数，并将移动端的唯一标识码通过所述哈希函数进行哈希运算，生成匿名标识符，并将匿名标识符和移动端的最终位置定位数据进行打包，加密发送给云服务器；

28、s38、云服务器接收第一蓝牙定位发送的数据，将匿名标识符与查询哈希环进行比对，比对成功，则将定位数据与对移动端进行匹配；

29、s39、云服务器判断是否到达更换周期，若到达更换周期，则将哈希函数进行更换，将移动端的唯一标识码通过更换后的哈希函数进行哈希运算，将哈希值按顺序排列生产一个新的查询哈希环，并将更换后的哈希函数共享给第一蓝牙定位基站进行替换。

30、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法还包括：

31、s40、云服务器获取定位数据，并根据移动端唯一标识码生成移动端携带时间戳的移动轨迹数据；

32、s41、将移动端的移动轨迹数据按照预设时间段进行分割，生成数据块，使用随机数生成算法将数据块进行随机排序，将打乱后的数据块按照轮转的方式分别存储到不同的存储位置，建立加密索引表，所述索引表记录每个数据块的位置、时间段和所属移动端信息；

33、s42、云服务器基于查询哈希环生成访问授权表，并基于访问授权表建立唯一标识码与加密索引表的访问权限关系；

34、s43、当移动端请求访问移动轨迹数据时，云服务器根据请求中的唯一标识码进行哈希运算，并在查询哈希环上进行查找比对，比对成功，则根据访问授权表访问索引表，通过索引表中的位置信息定位到移动端对应的数据块的存储位置，将数据块还原为完整的移动轨迹数据，比对失败，则拒绝访问。

35、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s4具体包括：

36、s44、云服务器将第一蓝牙定位基站的标识符进行哈希运算，将哈希值转换为数字，按数值大小顺序将哈希值排列生成一个初始哈希链，并基于初始哈希链创建监测记录表，所述监测记录表包括第一蓝牙定位基站的标识符、位置信息、监测记录和监测状态；

37、s45、云服务器按第一预设频率根据初始哈希链依次对所有第一蓝牙定位基站进行监测，验证第一蓝牙定位基站的标识符是否相符，并验证是否存在虚假重复标识符；验证第一蓝牙定位基站的位置是否符合预设位置范围内；验证第一蓝牙定位基发送数据包是否符合特定格式和内容；

38、s46、若存在第一蓝牙定位基站在监测验证中未通过，则将该第一蓝牙定位基站认定为不合法基站，云服务器将所述不合法基站对应数据从初始哈希链中删除，更新初始哈希链，并停止接收该不合法基站的信号，将所述不合法基站从整个网络中隔离，并记录在监测记录表中；

39、s47、获取第一蓝牙定位基站运行数据，进行行为分析，监测是否存在异常行为；

40、s48、若监测第一蓝牙定位基站存在异常行为，则生成重点监测哈希链，按第二预设频率对重点监测哈希链的基站进行重点监测，并将所述异常第一蓝牙定位基站对应数据从初始哈希链中删除，更新初始哈希链，并记录在监测记录表中；

41、s49、若重点监测的第一蓝牙定位基站存在异常次数超过阈值，则云服务器认定该第一蓝牙定位基站为异常基站，停止接收该异常基站的信号，将所述异常基站从整个网络中隔离，并记录在监测记录表中。

42、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s47具体包括：

43、s470、云服务器获取第一蓝牙定位基站的运行数据，处理后生成行为记录数据，所述行为记录数据包括：操作记录、数据访问记录、安全事件记录和网络流量记录，所述操作记录包括管理员的登录、配置修改、软件更新操作以及操作的时间、类型、操作者身份信息，所述数据访问记录包括访问时间、访问者身份和访问数据的类型信息，所述安全事件记录包括登录失败事件、未授权访问事件、数据改动事件以及事件发生时间、事件类型和事件描述信息；

44、s471、对收集的行为记录数据检查是否存在重复的记录，若存在则删除，检查行为记录数据是否存在缺失值，若存在则删除包含缺失值的记录；将文本数据转换为数值型数据，并进行特征编码，对数值型特征进行归一化；

45、s472、从行为记录数据中提取特征，包括时间特征、用户行为特征、数据访问特征和安全事件特征，基于提取的特征创建特征矩阵，每行代表一个样本，每列代表一个特征；

46、s473、将数据集划分为训练集和测试集，将数据集的70%作为训练集，30%作为测试集，将训练集中的样本进行标记，标记为异常行为样本和正常行为样本；

47、s474、构建基于监督学习的分类模型，使用训练集进行模型训练；

48、s475、使用测试集评估模型的准确率，根据评估结果调整模型参数；

49、s476、利用训练好的基于监督学习的分类模型对新的行为记录数据进行预测，输出是否异常行为的分类判断。

50、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法还包括：

51、s60、云服务器获取所有第一定位基站的任务列表，所述任务列表包括当前待处理的任务数量、不同类型任务的数量、完成一个任务所需的平均处理时间、任务优先级顺序，所述任务优先级顺序分为高、中和低三个优先级；

52、s61、云服务器创建任务总列表，根据初始哈希链对应的第一定位基站顺序依次访问每个第一定位基站的任务列表，并根据任务的优先级将任务依次添加到任务总列表中；

53、s62、云服务器计算每个第一定位基站设置权重值w0，并按照权重值w0由大至小的顺序排列生成权重列表，根据权重列表采用轮询方式选择任务总列表中下一个分配任务的第一定位基站，并根据权重值w0来确定当次分配任务的数量；

54、s63、云服务器判断是否到达预设时间间隔，若是，则更新任务总列表，并计算第一定位基站权重值w0，更新权重列表，并根据更新后的权重列表继续任务分配，直至完成任务分配；

55、其中，权重值w0计算公式如下：

56、，

57、其中，表示第一定位基站的权重值，表示第一定位基站的处理器速度，表示第一定位基站的最大处理器速度，表示第一定位基站的内存容量，表示第一定位基站的最大内存容量，表示第一定位基站的存储容量，表示第一定位基站的最大存储容量，表示第一定位基站的正在处理的任务数量，表示第一定位基站的处理的最大任务数量，表示第一定位基站的任务处理速度，表示第一定位基站的最大任务处理速度，、、、和分别表示各因素权重。

58、第二方面，本发明实施例提供了一种基于蓝牙aoa室内定位的系统，所述系统包括：

59、云服务器，作为根节点，搭建树状拓扑结构的雾计算网络，用于将第一蓝牙定位基站的标识符进行哈希运算，将哈希值按顺序排列生产一个哈希链，并基于哈希链创建监测记录表对第一蓝牙定位基站进行监测，还用于将定位数据发送给移动端；

60、若干第一蓝牙定位基站，作为根节点延伸的第一层级子节点，配置为雾节点，用于根据接收到的到达角进行空间几何关系计算，获取移动端的第一位置，并通过自测定的第二位置进行修正，生成移动端的最终位置，预处理后发送给云服务器；

61、若干第二蓝牙定位基站，作为第一层级子节点多叉延伸的第二层级子节点，用于接收移动端发送到定位信号，进行身份验证后，计算到达角，并将到达角发送给拓扑结构上的第一蓝牙定位基站；

62、移动端，用于发送定位请信号，并用于接收云服务器发送的定位数据。

63、上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：

64、本发明实提供的一种基于蓝牙aoa室内定位的方法及系统，相对于现有技术，能够实现高效、安全、可扩展的进行室内定位，定位速度更快，精度更高，且有效保护用户的定位隐私信息。