[發明專利]基于藍牙、Wi-Fi和聲波的混合室內定位方法及系統

有效

• 申請號: 201711062995.4
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107631732B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 陳銳志;王磊;郭光毅;潘元進;葉鋒
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/00;G01S5/02;G01S5/10;G01S5/26;G01S5/00;H04W4/02;H04W4/33;H04W4/80;H04J3/06
• 代理公司: 11401 北京金智普華知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊采良

1.一種基于藍牙、Wi-Fi和聲波的混合室內定位方法，其特征在于，所述基于藍牙、Wi-Fi和聲波的混合室內定位方法包括：

基站播發Wi-Fi信號和藍牙信號和經過時間對齊和信號調制的音頻信號；用戶端接收并解調音頻信號的發射時間，藍牙信號的廣播電文，并測量藍牙和Wi-Fi信號的RSSI，通過TOA和RSSI混合測距的方式實現位置計算；

所述基于藍牙、Wi-Fi和聲波的混合室內定位方法具體包括：

混合室內定位基站安裝點選址；在作業區域選擇混合室內定位基站安裝點；使用測量設備測量安裝點坐標，并做好標記；

混合室內定位基站；確定混合室內定位基站個數和基站坐標后，逐個給混合室內定位基站編號，并且將混合室內定位基站坐標、基站間距離、房間號、樓層輸入基站；上位機根據基站編號生成音頻信號的多址接入碼，藍牙單元可將配置信息廣播給用戶；

混合室內定位基站安裝：將配置好的混合室內定位基站安裝在相應的位置，并檢查是否安裝有誤；

系統初始化：混合室內定位基站通過計算測量的TOA與已知的真實距離間的偏差決定時間偏差量，利用迭代調整當前時鐘實現整網時間同步；

所述混合室內定位基站通過計算測量的TOA與已知的真實距離間的偏差決定時間偏差量，利用迭代調整當前時鐘實現整網時間同步，具體包括：

混合室內定位基站同時接收和發射通過LFM調制的音頻信號測量混合室內定位基站間的距離，若混合室內定位基站間的時鐘沒有對齊，測量到的距離表達為：

ρ_i＝r_i+vΔt_i；

式中ρ_i和r_i為當前混合室內定位基站到第i個混合室內定位基站的測量距離和真實距離；v為聲波在空氣中傳播速度，Δt_i為當前混合室內定位基站與第i個混合室內定位基站之間的系統時間差；當前混合室內定位基站的時間調整量通過下式計算：

N為接收到的基站信號的個數；

混合室內定位基站網絡中選擇一個基站作為主基站，該主基站不進行時間同步計算，其他混合室內定位基站通過迭代自動將其系統時間與該主基站對齊；

用戶定位:系統完成初始化后進入運行狀態，用戶端接收并解調音頻信號的發射時間，藍牙信號的廣播電文，并測量藍牙和Wi-Fi信號的RSSI，通過TOA和RSSI混合測距的方式實現位置計算。

2.如權利要求1所述的基于藍牙、Wi-Fi和聲波的混合室內定位方法，其特征在于，

所述混合室內定位基站使用的音頻信號線性調頻LFM方式擴頻，采用16kHz-20kHz的聲波信號；音頻信號采用CDMA的方式實現多址接入，可用于區分音頻信號基站來源，避免信號串擾。

3.一種如權利要求1所述基于藍牙、Wi-Fi和聲波的混合室內定位方法，其特征在于，基于藍牙、Wi-Fi和聲波的混合室內定位系統包括：

混合定位基站，負責播發經過時間對齊的音頻信號，Wi-Fi信號和藍牙信號，并通過藍牙廣播電文信息；

用戶設備，負責接收并解調音頻信號的TOA信息、藍牙信號的廣播電文，獲取藍牙和Wi-Fi信號的RSSI，實現基于測距的位置計算；

基站間測距鏈路，用于實現基站間同步，各基站通過接收來自其他混合室內定位基站的音頻信號，將本地時間時間同步到主基站的時標上；

基站與用戶設備間測距鏈路，用于將Wi-Fi、藍牙通過RSSI測距及利用音頻信號TOA進行測距。

4.如權利要求1所述基于藍牙、Wi-Fi和聲波的混合室內定位方法，其特征在于，所述混合室內定位基站包括MCU、Wi-Fi單元、藍牙發射單元、聲波發射和接收傳感器、PCB底板及附屬電路元器件；所述MCU、Wi-Fi單元、藍牙發射單元、聲波發射和接收傳感器均集成在PCB底板上。