一种基于可穿戴终端的蓝牙信标定位方法及系统与流程

本发明涉及无线通信与定位，具体涉及一种基于可穿戴终端的蓝牙信标定位方法及系统。

背景技术：

1、随着无线通信技术的迅猛发展，定位技术已经成为现代生活中不可或缺的一部分。传统的定位方法，如全球定位系统（gps），虽然能够提供高精度的定位服务，但在室内环境或信号受阻的情况下，其定位效果往往不尽如人意。蓝牙技术作为一种短距离无线通信技术，具有低功耗、低成本和易于部署等优点。

2、基于蓝牙信标的实际定位应用中，受室内外建筑物遮挡影响，即使在低速移动场景下，信号强度、角度等参数也一直处于变化状态，导致室内地图上的定位点出现漂浮不定、轨迹混乱的问题。

3、也即，如何提供一种基于可穿戴终端的蓝牙信标定位方法，以解决传统蓝牙信标定位不准确和轨迹混乱的问题，达到提高定位的精准度的技术效果是本领域亟需解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于可穿戴终端的蓝牙信标定位方法及系统，以解决上述至少一种技术问题。

2、第一方面，本技术提供了一种基于可穿戴终端的蓝牙信标定位方法，所述方法包括：

3、接收可穿戴终端发送的运动传感数据和所述可穿戴终端与各蓝牙信标发射器间的距离数据，所述运动传感数据由所述可穿戴终端自身集成的传感器采集得到，所述距离数据由所述可穿戴终端基于所接收的由所述蓝牙信标发射器发射的携带有自身位置信息的蓝牙广播信号测算得到；

4、通过多算法协同运算对所述距离数据进行位置解算，确定所述可穿戴终端的基础位置坐标；

5、结合惯性导航技术对所述基础位置坐标和所述运动传感数据进行融合处理生成定位轨迹点；

6、对所述定位轨迹点进行路网吸附优化处理，并将经路网吸附优化处理后得到的所述可穿戴终端的定位数据和运动轨迹进行可视化展示。

7、可选的，所述蓝牙广播信号由搭载有自适应传输技术的蓝牙信标发射器发射，所述蓝牙信标发射器实时监测环境信号质量，根据环境信号干扰强度动态调整蓝牙广播信号的传输功率和频率；多个所述蓝牙信标发射器按照预设规则间隔布设于目标定位区域内且布设数量不少于四个，所述可穿戴终端在所述目标定位区域内移动并实现连续定位。

8、可选的，所述通过多算法协同运算对所述距离数据进行位置解算，确定所述可穿戴终端的基础位置坐标，包括：

9、通过三边测量法对所述距离数据进行运算，得到多组所述可穿戴终端的初始位置坐标；

10、通过卡尔曼滤波算法在时间维度上对所述初始位置坐标进行动态优化，滤除随机干扰产生的定位误差；

11、提取多组基于三边测量法得到的所述初始位置坐标，利用最小二乘法对经卡尔曼滤波优化后的所述初始位置坐标做拟合修正，得到所述可穿戴终端的基础位置坐标。

12、可选的，多组所述初始位置坐标通过以下方式得到：

13、将n个所述蓝牙信标发射器按任意3个为一组进行组合，对每组独立执行一次三边测量法得到一组初始位置坐标，最终得到组初始位置坐标，其中n≥4；

14、通过任意一组蓝牙信标发射器计算初始位置坐标的三边测量法的计算过程如下：

15、令该组中三个蓝牙信标发射器的坐标分别为(，)、(，)和(，)，所述可穿戴终端与该三个蓝牙信标发射器的距离分别为、和；令所述可穿戴终端的待计算初始位置坐标为(，)，其中i为大于等于1且小于等于的正整数；

16、基于上述坐标建立三维距离方程组：

17、；

18、；

19、；

20、将所述距离数据代入上述三维距离方程组中，通过消元求解得到所述可穿戴终端基于该组蓝牙信标发射器的初始位置坐标。

21、可选的，所述利用最小二乘法对经卡尔曼滤波优化后的所述初始位置坐标做拟合修正，包括：

22、基于多组三边测量法得到的所述初始位置坐标构建位置数据集，令k=，所述位置数据集为{(，)，...，（，），...，(，)}；

23、设拟合后的基础位置坐标为(，)，建立误差平方和函数s：

24、

25、对所述误差平方和函数分别关于待求坐标、、求一阶偏导数，并令各偏导数等于0，求解得到拟合后的基础位置坐标。

26、可选的，所述可穿戴终端上集成的传感器包括加速度计、陀螺仪和磁力计，所述运动传感数据包括由所述加速度计采集的加速度数据、由所述陀螺仪采集的角速度数据和由所述磁力计采集的磁场数据；所述结合惯性导航技术对所述基础位置坐标和所述运动传感数据进行融合处理生成定位轨迹点，包括：

27、调用惯性导航算法对所述运动传感数据进行处理，得到所述可穿戴终端的预估位置坐标；

28、将所述预估位置坐标与所述基础位置坐标进行进行加权融合，生成所述可穿戴终端的定位轨迹点。

29、可选的，所述对所述定位轨迹点进行路网吸附优化处理，具体包括：

30、通过点到直线距离计算、投影变换的几何运算，对每个所述定位轨迹点进行邻近路线检索；

31、计算所述定位轨迹点在检索到的邻近路线上的最近投影位置；

32、将所有定位轨迹点修正至对应的所述最近投影位置，实现所述可穿戴终端运动轨迹的整体路网吸附优化。

33、可选的，所述可穿戴终端为智能头盔、智能手环、智能戒指、智能手表中的任意一种或多种。

34、第二方面，本技术提供一种基于可穿戴终端的蓝牙信标定位系统，所述系统包括：蓝牙信标发射器、可穿戴终端和定位平台；

35、所述蓝牙信标发射器用于持续发射携带有自身位置信息的蓝牙广播信号；

36、所述可穿戴终端用于接收蓝牙信标发射器发射的蓝牙广播信号，测算与各蓝牙信标发射器之间的距离数据，实时采集自身运动传感数据，并将所述距离数据和所述运动传感数据发送至所述定位平台；

37、所述定位平台内置数据接收模块、蓝牙解算模块、数据融合模块、路网吸附模块和路网吸附模块和可视化展示模块，各模块功能如下：

38、所述数据接收模块用于接收所述可穿戴终端发送的运动传感数据和距离数据；所述蓝牙解算模块用于通过多算法协同运算对所述距离数据进行位置解算，确定所述可穿戴终端的基础位置坐标；所述数据融合模块用于结合惯性导航技术对所述基础位置坐标和所述运动传感数据进行融合处理生成所述可穿戴终端的定位轨迹点；所述路网吸附模块用于对所述定位轨迹点进行路网吸附优化处理，并将经路网吸附优化处理后得到的所述可穿戴终端的定位数据和运动轨迹发送至所述可视化展示模块进行可视化展示。

39、可选的，所述可穿戴终端为智能头盔、智能手环、智能戒指、智能手表中的任意一种或多种。

40、本发明首先通过同步接收智能头盔的运动传感数据与蓝牙距离数据，实现定位数据源的双源互补，突破单一蓝牙定位对信号的强依赖局限；其次通过依托多算法协同运算完成距离数据到基础位置坐标的精准解算，结合惯性导航技术融合基础坐标与运动传感数据生成定位轨迹点，有效弥补蓝牙定位易受环境干扰、惯性导航存在累积误差的技术缺陷；然后通过路网吸附优化处理修正轨迹点的空间偏差，最终实现定位数据的可视化展示，让定位结果既具备坐标数值的精准性，又高度贴合实际移动的空间场景，大幅提升可穿戴终端在室内外各类场景下定位的实用性与可靠性，解决传统蓝牙信标定位不准确轨迹混乱的行业痛点，实现基于蓝牙信标的精准定位。