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专利号: 2024102442927
申请人: 安徽天承智链科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-04-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于蓝牙的融合导航定位方法,其特征在于,包括以下步骤:

通过目标设备的蓝牙接收器接收来自已知位置蓝牙信标发射的蓝牙信号,分析出目标设备到各个蓝牙信标的距离,进而分析出目标设备的蓝牙定位结果,实时监测目标设备蓝牙定位结果,分析出目标设备的蓝牙监测运行结果;

通过已知位置的超声波传感器发射和接收超声波信号,分析各个超声波传感器到目标设备的距离,分析出目标设备的超声波定位结果,实时监测目标设备的超声波定位结果,分析出目标设备的超声波监测运行结果;

将蓝牙定位结果和超声波定位结果数据进行融合,分析出目标设备的融合定位结果数据,根据目标设备融合定位结果数据和地图数据库进行匹配,使用路径规划算法生成最佳导航路线;

将蓝牙监测运行结果和超声波监测运行结果进行融合得到融合运行结果,目标设备的融合运行结果来预测目标设备的位置变化,根据目标设备的位置变化为用户提供导航指示;

所述分析出目标设备的蓝牙定位结果的具体方法:

在分析目标设备的蓝牙定位结果前,将蓝牙信标进行编号;

所有蓝牙信标同时发射蓝牙信号,获取蓝牙信标发射的蓝牙信号发射时间点数据和到达目标设备时间点数据,测量出各个蓝牙信标发送的蓝牙信号到达目标设备的所需时间;

获取各个蓝牙信标发射的蓝牙信号传播速度,根据对应蓝牙信标发送的蓝牙信号到达目标设备的所需时间,分析出目标设备到各个蓝牙信标之间的距离;

获取第一蓝牙信标、第二蓝牙信标和第三蓝牙信标的位置数据,同时获取目标设备到第一蓝牙信标、第二蓝牙信标和第三蓝牙信标的距离数据,分析出目标设备的第一蓝牙定位结果解空间;

通过不断选择其余蓝牙信标的位置数据和目标设备到达对应蓝牙信标的距离数据,分析出目标设备的第二蓝牙定位结果解空间,并与目标设备的第一蓝牙定位结果解空间进行比较,不断精确目标设备的蓝牙定位结果解空间;

当目标设备的蓝牙定位结果解空间缩小到小于等于第一阈值时,确定该定位结果解空间为目标设备的蓝牙定位结果;

目标设备到蓝牙信标i之间的距离:Di=Ci*ΔTi;式中,Di为目标设备到蓝牙信标i之间的距离,i为蓝牙标签编号,i=1,2,3,...,i0,i0为蓝牙标签总数,i0≥3,Ci为蓝牙信标i发射的蓝牙信号传播速度,ΔTi为蓝牙信标i发送的蓝牙信号到达目标设备的所需时间;将第一蓝牙信标的已知位置作为坐标原点,建立坐标轴,目标设备的蓝牙定位结果解空间计算公式为:式中,D1、D2和D3分别为目标设备到第一蓝牙信标、第二蓝牙信标和第三蓝牙信标的距离,X1和Y1分别为第一蓝牙信标位置的横坐标和纵坐标,X2和Y2分别为第二蓝牙信标位置的横坐标和纵坐标,X3和Y3分别为第三蓝牙信标位置的横坐标和纵坐标;

所述分析出目标设备的蓝牙监测运行结果的具体方法为:

将目标设备从起始位置开始将时间划分为固定长度的时间片,所有时间片的起始时间作为时间点,所有时间点进行编号;

通过分析两个连续时间点内目标设备蓝牙定位结果之间的距离,结合两个时间点之间的时间间隔,分析出目标设备的实时运行速度蓝牙监测结果;

根据两个时间点目标设备的实时运行速度蓝牙监测结果,结合两个时间点之间的时间间隔,分析出目标设备的实时运行加速度蓝牙监测结果;

通过分析两个连续时间点内目标设备蓝牙定位结果的横轴变化量和纵轴变化率,结合分析出目标设备的实时运行方向蓝牙监测结果;

根据目标设备的蓝牙定位结果、实时运行速度、实时运行方向和实时运行加速度,分析出目标设备的蓝牙预测位置;

目标设备的运行加速度蓝牙监测结果的计算公式为:

目标设备的蓝牙监测运行结果为:

其中,为目标设备第k个时间点实时运行加速度蓝牙监测结果,k为时间点编号,k=1,2,3,...,k0,k0为时间点总数,为目标设备第k个时间点实时运行速度蓝牙监测结果,为目标设备第k-1个时间点实时运行速度蓝牙监测结果,ΔT为两个时间点之间的时间间隔,Xk为第k个时间点蓝牙定位结果的横轴坐标,Xk-1为第k-1个时间点蓝牙定位结果横轴坐标,Yk为第k个时间点蓝牙定位结果的纵轴坐标,Yk-1为第k-1个时间点蓝牙定位结果纵轴坐标,为目标设备第k个时间点实时运行方向蓝牙监测结果,和分别为目标设备第k个时间点的蓝牙预测位置横坐标和纵坐标;

所述分析出目标设备的超声波定位结果的具体方法为:

在分析目标设备的超声波定位结果前,将超声波传感器进行编号;

获取各个超声波传感器发射的超声波信号发射时间点数据,同时获取到达目标设备后返回到传感器的返回时间点数据,测量各个传感器发送的超声波信号到达目标设备后返回到对应传感器的所需时间;

获取各个超声波传感器发射的超声波信号传播速度,根据各个传感器发送的超声波信号到达目标设备后返回到对应传感器的所需时间,分析出目标设备到各个超声波传感器之间的距离;

获取第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器的位置数据,同时获取目标设备到第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器的距离数据,分析出目标设备的第一超声波定位结果解空间;

通过不断选择其余超声波传感器的位置数据和目标设备到达对应超声波传感器的距离数据,分析出目标设的第二超声波定位结果解空间,并与当前目标设备的第一超声波定位结果解空间进行比较,不断精确目标设备的超声波定位结果解空间;

当目标设备的超声波定位结果解空间缩小到小于等于第一阈值时,便可确定该定位结果范围为目标设备的超声波定位结果;

目标设备到超声波传感器j之间的距离:式中,dj为目标设备到超声波传感器j之间的距离,j为超声波传感器编号,j=1,2,3,...,j0,j0为超声波传感器总数,j0≥3,cj为超声波传感器j发射的超声波信号传播速度,Δtj为超声波传感器j发送的超声波信号到达目标设备的时间差;目标设备的超声波定位结果范围计算公式为:式中,d1、d2和d3分别为目标设备到第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器的距离,x1和y1分别为第一超声波传感器位置的横坐标和纵坐标,x2和y2分别为第二超声波传感器位置的横坐标和纵坐标,x3和y3分别为第三超声波传感器位置的横坐标和纵坐标;

所述分析出目标设备的超声波监测运行结果的具体方法为:

将目标设备从起始位置开始将时间划分为固定长度的时间片,所有时间片的起始时间作为时间点,所有时间点进行编号;

通过分析两个连续时间点内目标设备超声波定位结果之间的距离,结合两个时间点之间的时间间隔,分析出目标设备的实时运行速度超声波监测结果;

根据两个时间点目标设备的实时运行速度超声波监测结果,结合两个时间点之间的时间间隔,分析出目标设备的实时运行加速度超声波监测结果;

通过分析两个连续时间点内目标设备超声波定位结果的横轴变化量和纵轴变化率,结合分析出目标设备的实时运行方向超声波监测结果;

根据目标设备的超声波定位结果、实时运行速度、实时运行方向和实时运行加速度,分析出目标设备的超声波预测位置;

目标设备的运行加速度超声波监测结果的计算公式为:目标设备的超声波监测运行结果为:其中,为目标设备第k个时间点实时运行加速度超声波监测结果,xk为第k个时间点超声波定位结果的横轴坐标,xk-1为第k-1个时间点超声波定位结果横轴坐标,yk为第k个时间点超声波定位结果的纵轴坐标,yk-1为第k-1个时间点超声波定位结果纵轴坐标,为目标设备第k个时间点实时运行速度超声波监测结果,为目标设备第k-1个时间点实时运行速度超声波监测结果,为目标设备第k个时间点实时运行方向超声波监测结果,和分别为目标设备第k个时间点的超声波预测位置横坐标和纵坐标。

2.如权利要求1所述基于蓝牙的融合导航定位方法,其特征在于:所述将蓝牙定位结果和超声波定位结果数据进行融合的具体方法为:获取目标设备的蓝牙定位结果与超声波定位结果,据其构建融合定位结果计算公式;

根据融合定位结果计算公式计算融合定位结果;

融合定位结果计算公式为:

式中,Rx和Ry分别为目标设备融合定位结果的横坐标和纵坐标,X和Y分别为目标设备蓝牙定位结果的横坐标和纵坐标,x和y分别为目标设备超声波定位结果的横坐标和纵坐标,δ1和δ2分别为蓝牙定位结果和超声波定位结果为融合定位结果的权重占比值。

3.如权利要求2所述基于蓝牙的融合导航定位方法,其特征在于:所述根据目标设备融合定位结果数据和地图数据库进行匹配的具体方法为:获取目标设备的融合定位结果数据,将目标设备融合定位结果数据和地图数据进行匹配,确定目标设备的融合定位结果在地图上的真实位置;

确定目标设备的导航起点和导航终点,所述导航起点为目标设备的融合定位结果在地图上的真实位置,所述导航终点为用户在地图上指定的位置;

根据导航起点和导航终点在地图上进行道路搜索,使用路径规划算法分析出最佳导航路线。

4.如权利要求3所述基于蓝牙的融合导航定位方法,其特征在于:所述使用路径规划算法分析出最佳导航路线的具体方法为:获取目标设备导航起点到达导航终点的地图数据,将地图数据中的道路网络结构表示为一个图结构,图的每个节点是交叉口,图的边是道路;

根据道路长度、道路宽度、当前道路车辆数,对图中的每条边进行评估,得到每条边的边权值;

使用最短路径搜索算法,结合图的边权值,分析出最佳导航路线。

5.如权利要求4所述基于蓝牙的融合导航定位方法,其特征在于:所述根据目标设备的位置变化为用户提供导航指示的具体方法为:获取目标设备的蓝牙监测运行结果与超声波监测运行结果,据其构建融合运行结果计算公式;

根据融合运行结果计算公式计算出融合运行结果;

所述融合运行结果计算公式为:

式中,Vk为目标设备第k个时间点的融合运行速度,为目标设备第k个时间点实时运行速度蓝牙监测结果,k为时间点编号,k=1,2,3,...,k0,k0为时间点总数,为目标设备第k个时间点实时运行速度超声波监测结果,βk为目标设备第k个时间点的融合运行方向,为目标设备第k个时间点实时运行方向蓝牙监测结果,为目标设备第k个时间点实时运行方向超声波监测结果,Xk和Yk分别为目标设备第k个时间点的融合预测位置横坐标和纵坐标,和分别为目标设备第k个时间点的蓝牙预测位置横坐标和纵坐标,和分别为目标设备第k个时间点的超声波预测位置横坐标和纵坐标,ε1和ε2分别为蓝牙监测运行结果和超声波监测运行结果对融合运行结果的权重占比值。

6.一种使用权利要求1-5任一项所述方法的基于蓝牙的融合导航定位系统,其特征在于,包括:蓝牙定位监测模块、超声波定位监测模块、定位结果融合模块、导航规划模块和导航指示模块;

其中,所述蓝牙定位监测模块,用于通过目标设备的蓝牙接收器接收来自已知位置蓝牙信标发射的蓝牙信号,分析出目标设备到各个蓝牙信标的距离,进而分析出目标设备的蓝牙定位结果,实时监测目标设备蓝牙定位结果,分析出目标设备的蓝牙监测运行结果;

所述超声波定位监测模块,用于通过已知位置的超声波传感器发射和接收超声波信号,分析各个超声波传感器到目标设备的距离,分析出目标设备的超声波定位结果,实时监测目标设备的超声波定位结果,分析出目标设备的超声波监测运行结果;

所述导航规划模块,用于将蓝牙定位结果和超声波定位结果数据进行融合,分析出目标设备的融合定位结果数据,根据目标设备融合定位结果数据和地图数据库进行匹配,使用路径规划算法生成最佳导航路线;

所述导航指示模块,用于将蓝牙监测运行结果和超声波监测运行结果进行融合得到融合运行结果,目标设备的融合运行结果来预测目标设备的位置变化,根据目标设备的位置变化为用户提供导航指示。