[发明专利]一种基于磁信号发射信标的室内定位系统同步及在线配置装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及室内定位导航领域，尤其是一种基于磁信号发射信标的室内定位系统同步及在线配置装置与方法。

背景技术

随着全球定位系统GPS技术的成熟和广泛应用，基于位置的服务LBS已经成为互联网上承载的一类重要业务，但对于人们居留时间长达80％的室内环境，GPS无法提供有效的定位支持。

室内定位从技术上可以分为基于WiFi、蓝牙、ZigBee、SubG以及超宽带UWB的微波无线定位技术、基于LF磁信号的磁场定位技术、基于超声波的声定位技术、基于可见光或红外的光定位技术、基于摄像头的计算机视觉定位技术、基于室内地磁异常匹配的定位技术、基于微机电MEMS运动传感器的惯导技术。其中微波无线定位技术、磁场定位技术、声定位技术、光定位技术需要再室内环境下部署专有设备或利用已有设备，生成并发射对应的定位信号，这些设备成为定位信标设备。

磁场定位技术由于磁信号具有不受室内环境变化和人群密度的影响，稳定度和可靠性非常高，定位精度可达0.2米，并在汽车无钥匙门锁PKE领域得到广泛应用，因此在监狱犯人监管和老人看护等对定位精度和稳定性要求很高的场景中，得到广泛应用。

但同时，现有磁场定位系统由于起源于汽车的PKE系统，没有考虑多个信标间的干扰，信标的磁场发射功率在出厂时经调试已经固定下来，因此缺乏大范围部署所需的在线配置与系统时间同步，致使定位系统中不同信标设备的发射信号相互干扰，进而导致定位系统无法正常工作，同时大大增加了系统实施人员的现场调测工作负担。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于磁信号发射信标的室内定位系统同步及在线配置装置与方法，基于BLE通告信道实现定位区域内信号覆盖相互重叠的多个信标间磁发射信号时间的同步，防止多个信标间的信号相互干扰；基于BLE数据通道实现基于智能手机对信标的发射功率、发射时间等参数进行在线配置，简化现场调试工作。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于磁信号发射信标的室内定位系统同步及在线配置装置，包括设置在定位服务区域内的多个定位信标、设置在定位服务区域内的一个或多个信标同步器、定位标签、定位服务器和智能手机；多个定位信标内置BLE模块和LF磁信号发射模块，周期发送携带自身发射功率和标示ID的LF磁调制信号及BLE通告消息，并定时接收信标同步器周期发送的带有时间同步信息的BLE通告消息，实现不同信标的时间基准与同步器一致；一个或多个信标同步器内置BLE模块与以太网接口，周期发送带有时间同步信息的BLE通告消息，多个信标同步器通过以太网与定位服务器相连，基于网络时间同步协议NTP将本地时间与定位服务器周期同步，并接收定位标签通过BLE通告信道返回的定位信息，将定位标签的位置信息存储至定位服务器中；定位标签由LF磁信号接收模块与BLE模块组成，接收到定位信标发出的磁信号，通过信号解调解析出其中的定位信标ID以及磁信号发射功率，结合自身的接收信号强度测量，估计出与当前信标之间的距离，并将自身ID、定位信标ID及距离信标的估计值通过BLE信道发送给信标同步器；定位服务器通过以太网接口与信标同步器相连，实现多个信标同步器的时间同步，同时接收信标同步器发来的定位标签ID、定位标签所在的信标ID以及距该信标的距离，从而计算出定位标签当前所在位置；智能手机内置BLE模块，通过扫描定位信标发出的BLE通告信息，发现周围的定位信标，基于BLE数据通道对各个定位信标的磁信号发射功率以及磁发射相对信标同步时间的偏移时间进行在线配置，并将定位标签贴附在表面，实时接入并显示定位标签的检测数据。

优选的，智能手机为4.3版本以上、内置BLE模块的Android手机或4S以上的iPhone手机。

一种基于磁信号发射信标的室内定位系统同步及在线配置方法，包括如下步骤：

(1)建立系统基础数据：定位服务器建立并维护定位服务区域的空间信息数据、电子地图数据与系统中各类设备的基础数据，完成对在线信标同步器的时间同步；

(2)定位服务器与信标同步器完成NTP同步：信标同步器启动后，建立与定位服务器的连接，并通过NTP协议完成多个信标同步器与定位服务器的时间基准标定；信标同步器发出带有时间同步信息的BLE通告消息，监测和接收定位标签通过BLE通告信道返回的定位信息，将定位标签的位置信息通过以太网接口发送并存储至定位服务器；