申请/专利权人：武汉慧联无限科技有限公司

申请日：2019-01-28

公开（公告）日：2020-11-24

公开（公告）号：CN109788429B

主分类号：H04W4/02(20180101)

分类号：H04W4/02(20180101);H04W4/80(20180101);H04W64/00(20090101);G01S5/06(20060101);G01S5/10(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.11.24#授权;2019.06.14#实质审查的生效;2019.05.21#公开

摘要：本发明公开了提高蓝牙定位准确性的优化方法，包括：设置缓存容器获取并存储一次一个时间段内各个网关与定位标签之间的网关数据，成为一个计算周期，网关数据为每个网关与定位标签之间的信号强度值；将网关数据按照定位标签分组，从目标定位标签的列表中选取信号强度值最高的网关作为基准网关点，并将该基准网关点存写入缓存容器，再从目标定位标签的列表中选取信号强度值仅次于基准网关点的网关作为辅助网关点；将基准网关点与目标定位标签、辅助网关点与目标定位标签之间的强度值换算为距离值，并根据基准网关点和辅助网关点的坐标位置计算出目标定位标签的坐标值。本发明结合蓝牙定位标签、蓝牙定位网关的物理特性，提高其定位准确性。

主权项：1.提高蓝牙定位准确性的优化方法，其特征在于，包括：设置缓存容器，其每隔3～5秒获取并存储一次一个时间段内各个网关与定位标签之间的网关数据，成为一个计算周期，所述网关数据为每个网关与定位标签之间的信号强度值；将网关数据按照定位标签分组，即将定位标签的所有网关数据列为一个列表，当缓存容器中不存在基准网关点时，从目标定位标签的列表中选取信号强度值最高的网关作为基准网关点，并将该基准网关点存写入缓存容器，再从目标定位标签的列表中选取信号强度值仅次于基准网关点的网关作为辅助网关点；将基准网关点与目标定位标签、辅助网关点与目标定位标签之间的强度值换算为距离值，并根据基准网关点和辅助网关点的坐标位置计算出目标定位标签的坐标值；从目标定位标签的列表中选取信号强度值最高的网关作为基准网关点后，在下一个计算周期中，对基准网关点进行校验，包括以下步骤：S1.构建所部署网关的拓扑结构；S2.每个计算周期，根据目标定位标签当前的坐标位置与上一个计算周期的坐标位置计算出目标定位标签移动的距离值，然后结合两次计算相隔的时间计算出目标定位标签的平均移动速度；S3.将基准网关点结合目标定位标签的平均移动速度、所部署网关的拓扑结构，形成在基准网关点合理范围值内的网关，并将合理范围内的网关归入可选网关点集合；其中，a＝v*t*k，a为合理范围值、v为目标定位标签的平均移动速度、t为计算的目标定位标签的平均移动速度的计算周期与上一个计算周期的时间差、k＝1～1.5；S4.在可选网关点集合中选出信号强度值最高的网关，作为备选网关点；S5.计算备选网关点和目标定位标签之间的距离值t1；S6.计算备选网关点与其在拓扑结构中直接相邻的各个网关的距离值t2，并均与t1比较，若所有t1＜23t2时，将备选网关点替换原基准网关点，成为新的基准网关点，若其中一个t1＞23t2时，从目标定位标签的列表中取出信号强度值最高的网关作为基准网关点。

全文数据：提高蓝牙定位准确性的优化方法技术领域本发明涉及蓝牙定位领域。更具体地说，本发明涉及一种提高蓝牙定位准确性的优化方法。背景技术一方面，蓝牙定位技术的应用场景丰富，且具有部署简单、功耗低、成本低、安全可靠等优势。蓝牙定位系统由蓝牙定位标签、蓝牙定位网关以及基站系统构成。另一方面，蓝牙定位在定位的准确性上有着较大的限制。针对定位系统，不断提高定位的精度有着极其重大的意义，并可以催生出更多的使用场景。发明内容本发明的目的是提供提高蓝牙定位准确性的优化方法，结合蓝牙定位标签、蓝牙定位网关的物理特性，提高其定位准确性。为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种提高蓝牙定位准确性的优化方法，包括：设置缓存容器，其每隔3～5秒获取并存储一次一个时间段内各个网关与定位标签之间的网关数据，成为一个计算周期，所述网关数据为每个网关与定位标签之间的信号强度值；将网关数据按照定位标签分组，即将定位标签的所有网关数据列为一个列表，当缓存容器中不存在基准网关点时，从目标定位标签的列表中选取信号强度值最高的网关作为基准网关点，并将该基准网关点存写入缓存容器，再从目标定位标签的列表中选取信号强度值仅次于基准网关点的网关作为辅助网关点；将基准网关点与目标定位标签、辅助网关点与目标定位标签之间的强度值换算为距离值，并根据基准网关点和辅助网关点的坐标位置计算出目标定位标签的坐标值。优选的是，在缓存时间段到后，从缓冲容器中取出全部的缓存数据用于计算，并清空该缓存容器，以便下个计算周期的新数据写入。优选的是，一个计算周期内，当缓存容器中存储的同一个网关与目标定位标签之间的强度值存在多条时，选择该网关与目标定位标签在时间维度上最新的强度值换算为距离值。优选的是，从目标定位标签的列表中选取信号强度值最高的网关作为基准网关点后，在下一个计算周期中，对基准网关点进行校验，包括以下步骤：S1.构建所部署网关的拓扑结构；S2.每个计算周期，根据目标定位标签当前的坐标位置与上一个计算周期的坐标位置计算出目标定位标签移动的距离值，然后结合两次计算相隔的时间计算出目标定位标签的平均移动速度；S3.将基准网关点结合目标定位标签的平均移动速度、所部署网关的拓扑结构，形成在基准网关点合理范围值内的网关，并将合理范围内的网关归入可选网关点集合；其中，a＝v*t*k，a为合理范围值、v为目标定位标签的平均移动速度、t为计算的目标定位标签的平均移动速度的计算周期与上一个计算周期的时间差、k＝1～1.5；S4.在可选网关点集合中选出信号强度值最高的网关，作为备选网关点；S5.计算备选网关点和目标定位标签之间的距离值t1；S6.计算备选网关点与其在拓扑结构中直接相邻的各个网关的距离值t2，并均与t1比较，若所有t1＜23t2时，将备选网关点替换原基准网关点，成为新的基准网关点，若其中一个t1＞23t2时，从目标定位标签的列表中取出信号强度值最高的网关作为基准网关点。优选的是，在缓存容器中存储换算对照表，所述换算对照表存入信号强度值与距离值的对应关系，每次通过信号强度值计算距离时，先查询换算对照表，如果存在该信号强度值对应的距离值，则直接提取距离值，如果不存在该信号强度值，则计算并存入换算对照表中。优选的是，同一个定位标签的所有网关数据在列表时，按照信号强度值由高到低的排序。本发明至少包括以下有益效果：本发明的优化方法通过基准网关点和辅助网关点的确定来定位目标定位标签，结果更精确，为了克服蓝牙自身存在信号强度不稳定的问题，会对基准网关点进行校验，有效剔除了不可靠的网关数据，提高了蓝牙定位的准确性。另外，本发明的优化方法中，由于一个蓝牙定位系统中可能存在的信号强度值的个数是有限的，而通过信号强度换算出距离值的计算会在系统的运行过程中持续发生，为了提高系统的换算的效率，从而引入一张换算对照表，将信号强度值与距离值的对应关系存入对照表中。后续对已经计算过的信号强度值的换算则可以直接从对照表中读取，通过牺牲少量的内存空间，可以大大节省CPU时间，且随着系统的运行，缓存的命中率会逐步提高，直到100％命中。本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1是提高蓝牙定位准确性的优化方法的流程示意图；图2是基准网关点的校验流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1～2所示，本发明提供一种提高蓝牙定位准确性的优化方法，包括：设置缓存容器，其每隔3～5秒获取并存储一次一个时间段内优选的是一个时间段为5～6秒各个网关与定位标签之间的网关数据，成为一个计算周期，所述网关数据为每个网关与定位标签之间的信号强度值。将网关数据按照定位标签分组，即将定位标签的所有网关数据列为一个列表，当缓存容器中不存在基准网关点时，从目标定位标签的列表中选取信号强度值最高的网关作为基准网关点，并将该基准网关点存写入缓存容器，再从目标定位标签的列表中选取信号强度值仅次于基准网关点的网关作为辅助网关点；在没有历史数据辅助的情况下优先选择信号强度值最高的网关数据。该实现方案是依据蓝牙标签与网关的物理特性，信号强度值越高的理论上越可靠。将基准网关点与目标定位标签、辅助网关点与目标定位标签之间的强度值换算为距离值，并根据基准网关点和辅助网关点的坐标位置计算出目标定位标签的坐标值。信号强度值可以通过定位标签提供的公式换算成一个距离值。该距离值加上部署网关时网关自身所在的坐标值，计算出标签在以网关坐标为圆心以换算出的距离为半径的圆上。该技术方案可应用于所有使用蓝牙定位方案的场景，如小区保安巡检路线记录，人员或物品等离开指定区域报警，老人院对老人的行动轨迹进行跟踪防止意外事件发生等。其中一个实施例中，在缓存时间段到后，从缓冲容器中取出全部的缓存数据用于计算，并清空该缓存容器，以便下个计算周期的新数据写入。缓存时间段指设定的多长时间计算一次标签的坐标位置。如当前时间为0分0秒，缓存时间段设置为6秒，则程序会将从0分0秒至0分6秒接收到的所有数据放在内存中，到0分6秒后将所有数据取出来用于计算标签的当前位置。然后进入下一个6秒的时间段，不断循环。缓存时间段的选择与标签自身上报数据的频率有关。在不考虑节点自身丢包的情况下，需要保证在一个缓存时间段内节点至少上报一个数据包。其中一个实施例中，一个计算周期内，当缓存容器中存储的同一个网关与目标定位标签之间的强度值存在多条时，选择该网关与目标定位标签在时间维度上最新的强度值换算为距离值。这样可以尽量避免因为时间不同步造成的定位误差，在不考虑蓝牙定位硬件的固有误差的情况下，计算出来的坐标值可以更真实的反映定位标签当前所在的位置。其中一个实施例中，从目标定位标签的列表中选取信号强度值最高的网关作为基准网关点后，在下一个计算周期中，对基准网关点进行校验，同样的，在之后的每一个计算周期中均先需要对基准网关点进行校验，具体包括以下步骤：S1.构建所部署网关的拓扑结构，所构建的拓扑是由网关部署时其自身的物理位置所决定的，从而利用所部署网关的坐标位置之间的相互关系以及信号强度数据挑选出更为可靠的数据。S2.每个计算周期，根据目标定位标签当前的坐标位置与上一个计算周期的坐标位置计算出目标定位标签移动的距离值，然后结合两次计算相隔的时间计算出目标定位标签的平均移动速度。S3.将基准网关点结合目标定位标签的平均移动速度、所部署网关的拓扑结构，形成在基准网关点合理范围值内的网关，并将合理范围内的网关归入可选网关点集合。其中，a＝v*t*k，a为合理范围值、v为目标定位标签的平均移动速度、t为计算的目标定位标签的平均移动速度的计算周期与上一个计算周期的时间差、k＝1～1.5。S4.在可选网关点集合中选出信号强度值最高的网关，作为备选网关点；S5.计算备选网关点和目标定位标签之间的距离值t1；S6.计算备选网关点与其在拓扑结构中直接相邻“周围”的各个网关的距离值t2两个网关之间的物理距离，每个网关其“周围”的网关在网关被部署之后就已经确定了，不需要每次都进行计算。可以直接从拓扑关系中获取每个网关“周围”的网关列表，并均与t1比较，若所有t1＜23t2时，将备选网关点替换原基准网关点，成为新的基准网关点，若其中一个t1＞23t2时，从目标定位标签的列表中取出信号强度值最高的网关作为基准网关点。在上述技术方案中，a由于蓝牙定位的信号强度本身的不稳定性，存在1信号强度数据丢失，2信号强度数据误差较大，即实际距离较近但是信号强度值较弱，和实际距离较大但是信号强度值强的情况，为了提高定位的准确性则需要挑选出合理的网关数据用于计算。b挑选合理的网关数据时，基于网关的拓扑结构实现一个位置合理性的校验，挑选出所有可能的网关数据。基于网关之间的距离与标签移动的速度，结合上一个计算周期的位置，可以推算出较为合理的网关候选集合。c校验用于计算定位的两个网关数据的合理性。可以通过网关的信号强度值换算出距离值，而每两个网关之间部署时的距离值可以通过网关拓扑得到，如果计算出的标签距离两个网关的距离值之和远大于或远小于网关之间的固有距离则任务数据不可靠。其中一个实施例中，在缓存容器中存储换算对照表，所述换算对照表存入信号强度值与距离值的对应关系，每次通过信号强度值计算距离时，先查询换算对照表，如果存在该信号强度值对应的距离值，则直接提取距离值，如果不存在该信号强度值，则计算并存入换算对照表中。由于一个蓝牙定位系统中，可能存在的信号强度值的个数是有限的，而通过信号强度换算出距离值的计算会在系统的运行过程中持续发生，为了提高系统的换算的效率，从而引入一张换算对照表，将信号强度值与距离值的对应关系存入对照表中。后续对已经计算过的信号强度值的换算则可以直接从对照表中读取，通过牺牲少量的内存空间，可以大大节省CPU时间，且随着系统的运行，缓存的命中率会逐步提高，直到100％命中。其中一个实施例中，同一个定位标签的所有网关数据在列表时，按照信号强度值由高到低的排序。基于硬件特性，在大概率的情况下，信号强度值越高，则定位数据的可靠性越高。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

权利要求：1.提高蓝牙定位准确性的优化方法，其特征在于，包括：设置缓存容器，其每隔3～5秒获取并存储一次一个时间段内各个网关与定位标签之间的网关数据，成为一个计算周期，所述网关数据为每个网关与定位标签之间的信号强度值；将网关数据按照定位标签分组，即将定位标签的所有网关数据列为一个列表，当缓存容器中不存在基准网关点时，从目标定位标签的列表中选取信号强度值最高的网关作为基准网关点，并将该基准网关点存写入缓存容器，再从目标定位标签的列表中选取信号强度值仅次于基准网关点的网关作为辅助网关点；将基准网关点与目标定位标签、辅助网关点与目标定位标签之间的强度值换算为距离值，并根据基准网关点和辅助网关点的坐标位置计算出目标定位标签的坐标值。2.如权利要求1所述的提高蓝牙定位准确性的优化方法，其特征在于，在缓存时间段到后，从缓冲容器中取出全部的缓存数据用于计算，并清空该缓存容器，以便下个计算周期的新数据写入。3.如权利要求1所述的提高蓝牙定位准确性的优化方法，其特征在于，一个计算周期内，当缓存容器中存储的同一个网关与目标定位标签之间的强度值存在多条时，选择该网关与目标定位标签在时间维度上最新的强度值换算为距离值。4.如权利要求1所述的提高蓝牙定位准确性的优化方法，其特征在于，从目标定位标签的列表中选取信号强度值最高的网关作为基准网关点后，在下一个计算周期中，对基准网关点进行校验，包括以下步骤：S1.构建所部署网关的拓扑结构；S2.每个计算周期，根据目标定位标签当前的坐标位置与上一个计算周期的坐标位置计算出目标定位标签移动的距离值，然后结合两次计算相隔的时间计算出目标定位标签的平均移动速度；S3.将基准网关点结合目标定位标签的平均移动速度、所部署网关的拓扑结构，形成在基准网关点合理范围值内的网关，并将合理范围内的网关归入可选网关点集合；其中，a＝v*t*k，a为合理范围值、v为目标定位标签的平均移动速度、t为计算的目标定位标签的平均移动速度的计算周期与上一个计算周期的时间差、k＝1～1.5；S4.在可选网关点集合中选出信号强度值最高的网关，作为备选网关点；S5.计算备选网关点和目标定位标签之间的距离值t1；S6.计算备选网关点与其在拓扑结构中直接相邻的各个网关的距离值t2，并均与t1比较，若所有t1＜23t2时，将备选网关点替换原基准网关点，成为新的基准网关点，若其中一个t1＞23t2时，从目标定位标签的列表中取出信号强度值最高的网关作为基准网关点。5.如权利要求1所述的提高蓝牙定位准确性的优化方法，其特征在于，在缓存容器中存储换算对照表，所述换算对照表存入信号强度值与距离值的对应关系，每次通过信号强度值计算距离时，先查询换算对照表，如果存在该信号强度值对应的距离值，则直接提取距离值，如果不存在该信号强度值，则计算并存入换算对照表中。6.如权利要求1所述的提高蓝牙定位准确性的优化方法，其特征在于，同一个定位标签的所有网关数据在列表时，按照信号强度值由高到低的排序。

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