基于二維碼和wifi信號(hào)的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在室內(nèi)使用移動(dòng)終端獲取二維碼和wifi信號(hào)，然后根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算和定位的方法。包括如下步驟：1）、開(kāi)啟移動(dòng)端精確定位，收集信息；2）、將wifi的名稱、強(qiáng)度等信息和二維碼的內(nèi)容上傳到服務(wù)器；3）、同時(shí)移動(dòng)端開(kāi)始對(duì)二維碼所在照片的信息進(jìn)行分析；4）、移動(dòng)端獲取信息后，使用小孔成像的原理和成像的實(shí)際幾何模型計(jì)算出移動(dòng)端相對(duì)于二維碼的位置；5）、根據(jù)需要將二維碼位置和長(zhǎng)寬度信息換算成經(jīng)緯度坐標(biāo)。本發(fā)明針對(duì)目前室內(nèi)定位技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了一種基于二維碼和wifi信號(hào)的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法，其定位精度高，能有效克服人流量大、阻礙物多等導(dǎo)致定位精度不高的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】基于二維碼和Wifi信號(hào)的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于移動(dòng)端的室內(nèi)定位方法，是一種在室內(nèi)使用移動(dòng)終端獲取二維碼和wifi信號(hào)，然后根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算和定位的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于位置服務(wù)(Location Based Service, LBS)行業(yè)正在日益興起,該服務(wù)是通過(guò)電信移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)或外部定位方式(如GPS)獲取移動(dòng)終端的位置，為用戶提供近距離的服務(wù)需求。伴隨著大型建筑物的增多，使用室內(nèi)定位系統(tǒng)服務(wù)能更好地服務(wù)終端客戶。目前室內(nèi)定位使用較多的是基于wifi信號(hào)強(qiáng)度的定位技術(shù)，該技術(shù)是根據(jù)無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)判定信號(hào)發(fā)射源與信號(hào)接收端距離，然后進(jìn)一步進(jìn)行定位的方法。通常情況下，信號(hào)接收端接收到的wifi信號(hào)強(qiáng)度越高，則離信號(hào)發(fā)射源的距離就越近，反之也就越遠(yuǎn)。基于信號(hào)強(qiáng)度的定位技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需對(duì)移動(dòng)終端或足其他硬件設(shè)備進(jìn)行修改，不需要額外的部署硬件設(shè)備，通過(guò)軟件就可以使用該技術(shù)。基于wifi信號(hào)強(qiáng)度的定位技術(shù)主要有傳播模型法和先驗(yàn)指紋法。傳播模型法適用于大型空曠的環(huán)境，信道建模難度大，信號(hào)強(qiáng)度指紋庫(kù)可信度低；先驗(yàn)指紋法適用于小型復(fù)雜的環(huán)境，采集信號(hào)強(qiáng)度指紋庫(kù)的工作量大。但是由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，特別是大型商城的人流量大，障礙物多，對(duì)信號(hào)的強(qiáng)度影響較大，所以定位精度不高，而且變化較大。如果是在商場(chǎng)或者其他室內(nèi)環(huán)境，目前的誤差足以讓人從這個(gè)過(guò)道定位到另一個(gè)過(guò)道。如果開(kāi)啟室內(nèi)導(dǎo)航，那么這個(gè)誤差是不可容忍的。而結(jié)合二維碼來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的方法，目前還沒(méi)有。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種在室內(nèi)使用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)較為精準(zhǔn)的定位，為室內(nèi)的導(dǎo)航等提供可能。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]基于二維碼和wifi信號(hào)的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0006]I)、開(kāi)啟移動(dòng)端精確定位，用戶利用移動(dòng)端自帶的攝像頭以照片的形式采集二維碼信息，移動(dòng)端開(kāi)啟Wifi信號(hào)接收器，收集附近的Wifi信號(hào)以及每一個(gè)Wifi信號(hào)的強(qiáng)度值和對(duì)應(yīng)的MAC地址；然后移動(dòng)端解析二維碼所攜帶的信息，如網(wǎng)址、內(nèi)容等；由于大型的二維碼一般用于廣告，具有一定的地址固定性，而在同一地方或相鄰地方使用相同廣告的可能性和經(jīng)濟(jì)適用價(jià)值都不大，而且是可以控制的，所以可以假設(shè)在同一個(gè)wifi強(qiáng)度的范圍內(nèi)，只存在一個(gè)獨(dú)立的二維碼信息的情況，如果存在多個(gè)相同的主要信息，可以考慮使用次要信息來(lái)區(qū)分二維碼；
[0007]2)Jfwifi的名稱、強(qiáng)度等信息和二維碼的內(nèi)容上傳到服務(wù)器，等待服務(wù)器解析后返回的數(shù)據(jù)；
[0008]3)、同時(shí)移動(dòng)端開(kāi)始對(duì)二維碼所在照片的信息進(jìn)行分析，獲取二維碼所在照片中生成的四邊形各邊所占像素個(gè)數(shù)，根據(jù)每一個(gè)像素，算出照片的焦距；[0009]4)、移動(dòng)端獲取信息后，使用小孔成像的原理和成像的實(shí)際幾何模型計(jì)算出移動(dòng)端相對(duì)于二維碼的位置；二維碼一般是長(zhǎng)條形和矩形的居多，在商業(yè)應(yīng)用中也主要是使用矩形的，所以在二維碼特征提取時(shí)，主要是提取二維碼的邊界信息，而邊界信息主要是由直線組成；提取邊界特征經(jīng)過(guò)模型計(jì)算，就得計(jì)算出移動(dòng)端相對(duì)二維碼的距離和方向；
[0010]5)、根據(jù)需要將二維碼位置和長(zhǎng)寬度信息換算成經(jīng)緯度坐標(biāo)；
[0011]6)、獲取精確定位之后，利用移動(dòng)端的加速度傳感器和方向傳感器以及wifi信號(hào)進(jìn)行移動(dòng)時(shí)位置的估算，可以有效減小開(kāi)始估算時(shí)誤差的產(chǎn)生。
[0012]所述步驟3)中移動(dòng)端開(kāi)始對(duì)二維碼所在照片的信息進(jìn)行分析的具體過(guò)程包括:服務(wù)器獲取信息后，根據(jù)wifi的MAC地址的唯一性和二維碼的局部唯一性，在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找到對(duì)應(yīng)二維碼的基本信息，然后返回給移動(dòng)端。
[0013]所述基本信息包括二維碼所在室內(nèi)位置，二維碼的在現(xiàn)實(shí)中的長(zhǎng)寬信息。
[0014]所述步驟5)中換算成經(jīng)緯度坐標(biāo)的方法為:根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)返回的二維碼所在室內(nèi)的相對(duì)位置和室內(nèi)某一點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，解算出移動(dòng)端所在的準(zhǔn)確經(jīng)緯度信息。
[0015]本發(fā)明有益效果:
[0016]本發(fā)明針對(duì)目前室內(nèi)定位技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了一種基于二維碼和wifi信號(hào)的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法，其定位精度高，能有效克服人流量大、阻礙物多等導(dǎo)致定位精度不高的問(wèn)題。而且隨著二維碼技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)二維碼的使用越來(lái)越頻繁，二維碼在商業(yè)廣告上的應(yīng)用也越來(lái)越多。本發(fā)明結(jié)合wifi技術(shù)和周邊環(huán)境，有效地結(jié)合商業(yè)廣告等大型二維碼，可以實(shí)現(xiàn)低成本的室內(nèi)精確定位。而且通過(guò)二維碼和wifi定位,還能起到廣告作用和輕松定位使用者所在樓層的好處。如果把二維碼進(jìn)行好的設(shè)計(jì)，比如結(jié)合使用者所在的位置信息，通過(guò)二維碼給使用者推送一些使用者可能需要的商品廣告等，可以得到很好的效果。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2是本發(fā)明的定位的具體流程。
[0019]圖3是本發(fā)明的二維碼實(shí)際成像幾何模型結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0021]實(shí)施例:
[0022]如圖1所示，有圖可以清晰的看到，定位系統(tǒng)分為五大模塊組成。模塊一是二維碼標(biāo)簽，由于是定位的需要，二維碼標(biāo)簽的大小決定了定位的距離，一般是使用廣告類型的大型二維碼標(biāo)簽。模塊二是wifi信號(hào)源，目前wifi在大中型城市的覆蓋率已經(jīng)很高了，而且未來(lái)復(fù)蓋率還會(huì)更聞。t旲塊二為移動(dòng)纟而，可以為智能手機(jī)或帶攝像頭和wifi鏈接功能的可穿戴設(shè)備。移動(dòng)端用于采集二維碼圖片，收集附近的Wifi信號(hào)以及每一個(gè)Wifi信號(hào)的強(qiáng)度值和對(duì)應(yīng)的MAC地址，服務(wù)器連接和一些智能計(jì)算。模塊四為服務(wù)器，用于根據(jù)移動(dòng)端上傳的初步定位信息、wif i的MAC地址和二維碼信息，從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取對(duì)應(yīng)的二維碼數(shù)據(jù)，并下行傳輸給移動(dòng)端。模塊五為數(shù)據(jù)庫(kù)，用于二維碼和wifi等數(shù)據(jù)的持久化。[0023]如圖2所示，移動(dòng)端開(kāi)啟精確定位，用戶利用移動(dòng)端自帶的攝像頭用照片的形式采集二維碼信息，移動(dòng)端自動(dòng)使用Wifi信號(hào)接收器，收集附近的Wifi信號(hào)以及每一個(gè)Wif i信號(hào)的強(qiáng)度值和對(duì)應(yīng)的MAC地址。然后移動(dòng)端解析二維碼所攜帶的信息，如網(wǎng)址、內(nèi)容等。由于大型的二維碼一般用于廣告，具有一定的地址固定性，而在同一地方或相鄰地方使用相同廣告的可能性和經(jīng)濟(jì)適用價(jià)值都不大，而且是可以控制的，所以可以假設(shè)在同一個(gè)wifi強(qiáng)度的范圍內(nèi)，只存在一個(gè)獨(dú)立的二維碼信息的情況，如果存在多個(gè)相同的主要信息，可以考慮使用次要信息來(lái)區(qū)分二維碼。將wifi的名稱、強(qiáng)度等信息和二維碼的內(nèi)容上傳到服務(wù)器，等待服務(wù)器解析后返回的數(shù)據(jù)。
[0024]同時(shí)移動(dòng)端開(kāi)始對(duì)二維碼所在照片的信息進(jìn)行分析，獲取二維碼所在照片中生成的四邊形各邊所占像素個(gè)數(shù)，根據(jù)每一個(gè)像素，照片的焦距。服務(wù)器獲取信息后，根據(jù)wifi的MAC地址的唯一性和二維碼的局部唯一性，在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找到對(duì)應(yīng)二維碼的基本信息(包括二維碼所在室內(nèi)位置，二維碼的在現(xiàn)實(shí)中的長(zhǎng)寬信息等)，然后返回給移動(dòng)端。
[0025]移動(dòng)端獲取信息后，使用小孔成像的原理和成像的實(shí)際幾何模型可以計(jì)算出移動(dòng)端相對(duì)于二維碼的位置。
[0026]最后如果需要換算成經(jīng)緯度坐標(biāo)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)返回的二維碼所在室內(nèi)的相對(duì)位置和室內(nèi)某一點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，解算出移動(dòng)端所在的準(zhǔn)確經(jīng)緯度信息。
[0027]獲取精確定位之后，然后利用移動(dòng)端的加速度傳感器和方向傳感器，以及wifi信號(hào)進(jìn)行移動(dòng)時(shí)位置的估算，可以有效減小開(kāi)始估算時(shí)誤差的產(chǎn)生。
[0028]如圖3所示，該模型是根據(jù)小孔成像原理，結(jié)合二維碼的形狀建立的。其中AB⑶I是實(shí)際二維碼，EFGH6是二維碼在相機(jī)中的對(duì)應(yīng)成像。OQ' 5是攝像頭的焦距，由于物距0Q3遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相距，可以認(rèn)為相距等于焦距，焦距可以利用移動(dòng)端拍照時(shí)的屬性獲取。由于像EFGH6是以照片形式采集的，可以根據(jù)像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)計(jì)算出各線段的長(zhǎng)度(由于實(shí)際手機(jī)或移動(dòng)端的成像一般是使用CMOS或CCD芯片，根據(jù)手機(jī)或移動(dòng)端的型號(hào)是固定的，其使用的芯片大小或芯片中一個(gè)像素的大小可以根據(jù)已知物體距離和大小精確求出)。OQ'是焦距，并且垂直于像平面，可以根據(jù)攝像頭拍照時(shí)的屬性獲取OQ'的長(zhǎng)度，點(diǎn)Q'到各個(gè)點(diǎn)的距離也可以根據(jù)像素的個(gè)數(shù)換算出來(lái)，進(jìn)一步還可以計(jì)算出像平面的各個(gè)點(diǎn)和O點(diǎn)的角度。在點(diǎn)B處做平行于平面EFGH的平面，分別于直線0A、0C、0D交于點(diǎn)A'、C'、D'。在攝像頭平面平行于二維碼平面，且焦點(diǎn)正好在二維碼中心和O點(diǎn)的連線上時(shí)，點(diǎn)A'、C'、D'可能與點(diǎn)A、C、D重合。這里從通常情況進(jìn)行分析。為了便于表示，令點(diǎn)B'與點(diǎn)B重合。由于平面V Bi C O1 2平行于平面EFGH6，根據(jù)小孔成像的原理可以證明Λ OA' Bi □ AOEF,同理其他三角形也相似，所以平面A' B' C' D'上線段的長(zhǎng)度與平面EFGH上對(duì)應(yīng)線段的
【權(quán)利要求】
1.基于二維碼和Wifi信號(hào)的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)、開(kāi)啟移動(dòng)端精確定位，用戶利用移動(dòng)端自帶的攝像頭以照片的形式采集二維碼信息，移動(dòng)端開(kāi)啟Wifi信號(hào)接收器，收集附近的wifi信號(hào)以及每一個(gè)Wifi信號(hào)的強(qiáng)度值和對(duì)應(yīng)的MAC地址； 2)Jfwifi的名稱、強(qiáng)度等信息和二維碼的內(nèi)容上傳到服務(wù)器，等待服務(wù)器解析后返回的數(shù)據(jù)； 3)、同時(shí)移動(dòng)端開(kāi)始對(duì)二維碼所在照片的信息進(jìn)行分析，獲取二維碼所在照片中生成的四邊形各邊所占像素個(gè)數(shù)，根據(jù)每一個(gè)像素，算出照片的焦距； 4)、移動(dòng)端獲取信息后，使用小孔成像的原理和成像的實(shí)際幾何模型計(jì)算出移動(dòng)端相對(duì)于二維碼的位置； 5)、根據(jù)需要將二維碼位置和長(zhǎng)寬度信息換算成經(jīng)緯度坐標(biāo)； 6)、獲取精確定位之后，利用移動(dòng)端的加速度傳感器和方向傳感器以及wifi信號(hào)進(jìn)行移動(dòng)時(shí)位置的估算，可以有效減小開(kāi)始估算時(shí)誤差的產(chǎn)生。
2.如權(quán)利要求1所述的基于二維碼和wifi信號(hào)的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法，其特征在于:所述步驟3)中移動(dòng)端開(kāi)始對(duì)二維碼所在照片的信息進(jìn)行分析的具體過(guò)程包括:服務(wù)器獲取信息后，根據(jù)wifi的MAC地址的唯一性和二維碼的局部唯一性，在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找到對(duì)應(yīng)二維碼的基本信息，然后返回給移動(dòng)端。
3.如權(quán)利要求2所述的基于二維碼和wifi信號(hào)的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法，其特征在于:所述基本信息包括二維碼所在室內(nèi)位置，二維碼的在現(xiàn)實(shí)中的長(zhǎng)寬信息。
4.如權(quán)利要求1所述的基于二維碼和wifi信號(hào)的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法，其特征在于:所述步驟5)中換算成經(jīng)緯度坐標(biāo)的方法為:根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)返回的二維碼所在室內(nèi)的相對(duì)位置和室內(nèi)某一點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，解算出移動(dòng)端所在的準(zhǔn)確經(jīng)緯度信息。
【文檔編號(hào)】G06K7/00GK103491631SQ201310444779
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】舒澤林 申請(qǐng)人:舒澤林