[发明专利]蓝牙终端的到达角定位方法和系统

说明书

本发明提供一种蓝牙终端的到达角定位方法和系统，定位方法包括：主节点蓝牙基站与蓝牙终端建立链路连接，并指示蓝牙终端发送蓝牙广播信令包；主节点蓝牙基站和多个被动节点蓝牙基站接收蓝牙广播信令包并计算到达角，并将得到的到达角发送到定位平台；定位平台基于多个到达角和蓝牙基站位置坐标的几何关系计算蓝牙终端当前时刻的定位结果；确定所述蓝牙终端的运动场景为动态场景还是静态场景，若确定为动态场景，定位平台基于扩展卡尔曼滤波算法来优化蓝牙终端当前时刻的定位结果；若确定为静态场景，定位平台基于多点平均滤波算法来优化蓝牙终端当前时刻的定位结果。本方法和系统能够实现低成本、低误差、高实时性的蓝牙终端定位。

技术领域

本发明涉及蓝牙定位技术领域，尤其涉及一种蓝牙终端的到达角定位方法和系统。

背景技术

调查研究显示，大多数人的70％的时间主要活动场所在室内，基于位置的服务越来越重要例如——紧急救援，交通管理、车辆导航与路线规划等等。

2019年1月蓝牙技术联盟在发行的蓝牙5.1技术规范中推出了新的技术：蓝牙到达角(Angel of Arrival，AoA)定位技术，AoA是一种两基站定位方法，基于蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energe)特性，通过某些硬件设备如天线阵列感知发射节点信号的到达方向，计算被定位点与感知设备之间的相对方位或角度，然后再利用三角测量法计算出节点的位置。蓝牙到达角定位技术相比于其他现有的室内定位技术如Wi-Fi定位、UWB定位等具有突出的优点，在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成本，设备不仅体积小、功耗小、工作时间长，蓝牙受周围环境的干扰比较小，具有亚米级的高精度定位优势并兼具灵活性、高并发、低成本、低功耗、高兼容等技术特性。可以有效解决智慧工业中面临的人、车、物、料等大规模定位标签应用带来的高成本问题。同时蓝牙作为手机等智能终端的标配，为实现室内高精度定位快速渗透提供了绝佳的技术端口，促进了智慧商超、交通枢纽、博物馆、展览中心、医院等公共服务领域室内定位大规模应用生态形成。

但到达角定位方法也存在诸多问题，导致蓝牙到达角定位技术的精度与稳定性得不到保障，这些问题包括：(1)室内多径效应造成的信号干扰；(2)由于蓝牙天线阵元接收的相位误差导致的到达角误差，干扰定位结果；(3)定位结果位置计算过程中计算方法的局限导致个别误差较大的数据影响整体结果。

现有技术中可以通过增加阵元个数、增加快拍数、以及用各种改进卡尔曼滤波算法和粒子滤波算法抑制噪声等提高定位精度。但是增加阵元数会增加定位装置的体积，不利于小型化，同时也增加了生产成本。增加快拍数会增加数据收集量，增加数据采集时间，大量数据处理也耗费时间，不利于实时性的定位。此外还有无迹卡尔曼滤波通过筛选出与目标状态的高斯分布统计量近似的Sigma点，可获得二阶泰勒近似精度，但是计算复杂度太高，对处理器要求高，提高蓝牙基站成本。

为此，如何提供一种低成本、低误差、高实时性的针对蓝牙终端的到达角定位方法和系统，是一个亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种蓝牙终端的到达角定位方法和系统，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

本发明的一个方面提供了一种蓝牙终端的到达角定位方法，该方法包括以下步骤：

主节点蓝牙基站与蓝牙终端建立链路连接，并指示所述蓝牙终端发送蓝牙广播信令包。

主节点蓝牙基站和多个被动节点蓝牙基站接收所述蓝牙终端以广播通信方式发送的蓝牙广播信令包。

所述主节点蓝牙基站和多个被动节点蓝牙基站基于各自的天线阵列中不同天线接收的蓝牙广播信令包之间的相位差和蓝牙广播信令包计算得到到达角，并将得到的到达角发送到定位平台。

所述定位平台接收多个到达角，基于所述多个到达角和蓝牙基站位置坐标的几何关系计算蓝牙终端当前时刻的定位结果。