基于beacon的室内定位系统

解决问题

    想必大家在逛万达或身处其他大型建筑物的时候，想通过百度或者高德地图导航找到出口或者商店的时候都会发现这样一个问题，GPS定位的精度往往会不如在室外导航，这是因为传统的室外定位如GPS，北斗因建筑物内部建材导致信号衰减的问题。为了解决这种室内定位不精确的问题，苹果公司提出了Ibeacon室内定位。

系统应用

    根据诺基亚提供的数据，人们87%-90%的时间在室内度过，室内定位的市场是非常可观的。基于Beacon的室内定位可以应用于商场导购，室内人流分析，停车场引导，智能引导机器人等室内活动中。

系统原理

    beacon是一个小型的低功耗蓝牙基站，这些低功耗蓝牙beacon基站不停的向外发送beacon广播报文，搭载蓝牙4.0模块的终端设备接收到beacon广播报文后，测量出接收功率后，带入到功率衰减和距离关系的函数中，进而计算出距离该beacon基站的距离。利用距离多个beacon基站的距离交叉，就可以实现多点定位了。

          
高精度室内定位需要的技术
室内GIS展示
室内导航技术
高精度定位传感器
高精度定位算法
平面gis 的三维转换技术
  6.  平台网络管理
这里的关键是高精度定位传感技术.
 可定位的方式gps,北斗gps,蓝牙,空间定位算法

				
转载于:https://blog.51cto.com/8406392/1664730

所谓的差分技术就是：单北斗、GPS系统提供的定位精度是优于25米，而为得到更高的定位精度，我们通常采用差分北斗、GPS技术：将一台北斗、GPS接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标与北斗、GPS接收机计算出的坐标，计算出真实坐标与北斗、GPS定位得到的坐标的改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行北斗、GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。


产品特点：支持北斗差分定位同时支持UWB定位，支持室内外高精度定位自动切换，定位精度室外最高可达2厘米，室内最高可达10厘米定位精度，IP67防护等级，工业级设计。


定位终端体积小巧，可以佩戴在肩部或者固定在安全帽上，实现对人员的精确定位，也可以用于对高速移动物体、车辆定位，设备定位频率支持1-20Hz输出。


设备支持接千寻差分网络也支持自建差分站，数据通过4G回传。

设置支持UWB定位，在室内环境和自动切换为UWB定位，室内定位精度最高可达10厘米。


设备具有一键呼救按钮，采用磁吸充电，支持背夹佩戴。可以通过背夹佩戴在胸前，类似执法记录仪的佩戴方式。


设备尺寸如下图所示，长宽高8559.526mm,支持外置天线.



其输出的GNGGA数据解析源代码如下
/***
	 *gps经纬度数据
	 *$GNGGA，[utc_time],[ weidu],[ NS],[ jingdu],[ EW],[state],[num],[hdop],[haiba_gao],
	 *[ gao_danwei],[tuoqiu],[chafen_time],[chafen_id],[jiaoyan],[tagid],[power]
	 *示列：$GNGGA，043310.44,3951.73773,N,11615.40420,E,4,12,0.71,53.0,M,-8.9,M,1.4,1935*41,1234,2d
	 *说明：
	 *1.	$GNGGA;//包头
	 *2.	utc_time;//字段1：UTC 时间，hhmmss.sss，时分秒格式
	 *3.	weidu;//字段2：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
	 *4.	NS;//字段3：纬度N（北纬）或S（南纬）
	 *5.	jingdu;//字段4：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
	 *6.	EW;//字段5：经度E（东经）或W（西经）
	 *7.	state;//字段6：定位质量GPS状态，0初始化， 1单点定位， 2码差分， 3无效PPS， 4固定解， 5浮点解， 6正在估算 7，人工输入固定值， 8模拟模式， 9WAAS差分
	 *8.	num;//字段7：正在使用的卫星数量（00 - 12）（前导位数不足则补0）
	 *9.	hdop;//字段8：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9）
	 *10.	haiba_gao;//字段9：天线距离海平面高度（-9999.9 - 99999.9）
	 *11.	gao_danwei;//字段10：高度单位M表示米
	 *12.	tuoqiu;//字段11：地球椭球面相对大地水准面的高度
	 *13.	chafen_time;//字段12：差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空）
	 *14.	chafen_id;//字段13：差分站ID号0000 - 1023（前导位数不足则补0，如果不是差分定位将为空）
	 *15.	jiaoyan;//字段14：校验值
	 *16.	tagid;//字段15,：设备id,低位在前高位在后HEX格式
	 *power;//字段16；电量，HEX格式，0~100* */
	@SuppressWarnings("unused")
	public static void dell_GNGGA(String message) {

		String[] gpgga=message.split(",");
		int lenth=gpgga.length;
		if(lenth==17) {
			String gps_utc_time=gpgga[1];//字段1：UTC 时间，hhmmss.sss，时分秒格式
			String gps_weidu=gpgga[2];//字段2：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
			String gps_NS=gpgga[3];//字段3：纬度N（北纬）或S（南纬）
			String gsp_jingdu=gpgga[4];//字段4：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
			String gps_EW=gpgga[5];//字段5：经度E（东经）或W（西经）
			String gps_state=gpgga[6];//字段6：GPS状态，0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，3=无效PPS，6=正在估算
			String gps_num=gpgga[7];//字段7：正在使用的卫星数量（00 - 12）（前导位数不足则补0）
			String gps_hdop=gpgga[8];//字段8：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9）
			String gps_haiba_gao=gpgga[9];//字段9：海拔高度（-9999.9 - 99999.9）
			String gao_danwei=gpgga[10];//高度单位M表示米
			String gps_tuoqiu=gpgga[11];//字段10：地球椭球面相对大地水准面的高度
			String gps_chafen_time=gpgga[12];//字段11：差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空）
			String gps_chafen_id=gpgga[13];//字段12：差分站ID号0000 - 1023（前导位数不足则补0，如果不是差分定位将为空）
			String gps_jiaoyan=gpgga[14];//字段13：校验值
			String tagid=gpgga[15];//设备id	
			String power1=gpgga[16].replaceAll("\r\n", "");
			String power=String.valueOf(DellMessage.decodeHEX(power1));//设备电量
			
			String longitude=gps_weidu;
			String dimension=gsp_jingdu;
			if(gps_weidu.length()>3) {
			
		    //调用将经纬度转为直角坐标系中xy坐标方法
			GnssToXY.run_gps2xy(tagid,Double.parseDouble(longitude), Double.parseDouble(dimension));	
			
				
				
			
			//纬度(度分格式-90-90度)
			String[] longitude1=gps_weidu.split("\\.");
			
			//度分格式转为度分秒格式算法
			String du1=longitude1[0];			
			
			long long1=Long.valueOf(longitude1[1]).longValue()/6;				
			String fen1=String.valueOf(long1).replace(".","");	
			longitude=du1+"."+fen1;

			//经度(度分格式-180-180度)
			String[] dimension1=gsp_jingdu.split("\\.");
			//度分格式转为度分秒格式算法
			String du2=dimension1[0];
			long long2 = Long.valueOf(dimension1[1]).longValue()/6;		
			String fen2=String.valueOf(long2).replace(".","");
			dimension=du2+"."+fen2;
			longitude1=null;
			dimension1=null;
			
			}
			
			
			
			
			Dell_gps.add_or_alert_gps(gps_utc_time, 
					longitude, 
					gps_NS, 
					dimension, 
					gps_EW, 
					gps_state, 
					gps_num, 
					gps_hdop, 
					gps_haiba_gao, 
					gps_tuoqiu, 
					gps_chafen_time, 
					gps_chafen_id, 
					gps_jiaoyan,
					tagid,
					power);
			
			
		}
		
		udp_tcp_out(message);
		gpgga=null;
		
	}

现在一提到定位导航，大家首先想到的是GPS，中国也推出了自己的卫星定位系统北斗卫星定位系统。但是，卫星定位只能用在室外环境，一到室内，由于导航信号衰减太快，卫星定位就无法使用。

而事实上，随着室内场景越来越庞大复杂，工业、安防等行业的高速发展，人员定位管理也逐渐成为了热门市场。

今天便一起了解下关于室内定位的相关方案。

UWB定位

UWB技术是一种以极低功率在短距离内高速传输数据的无线通信技术，具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小、能提供精确定位精度等诸多优点。“正是这些优点，使UWB技术在室内定位领域得到应用，且能提供精确的定位精度。”

目前，UWB室内定位技术已成熟，并在电力、工业、政法、道路施工、航空、养老医疗等领域得到局部应用。在行业需求的刺激下，UWB室内定位技术在特定行业中将会得到广泛的应用，例如监狱、养老院、长途物流、应急救援。

Wi-Fi定位

目前Wi-Fi是相对成熟且应用较多的技术，主要是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度，通过差分算法，来比较精准地对人和车辆的进行三角定位。

方案特点：

Wi-Fi定位可以实现复杂的大范围定位，但精度只能维持在米级定位（1-10m），无法做到精准定位；

同时定位系统可以与其他客户共享网络，但受限于Wi-Fi通信距离问题，基站布点较多，成本增加。

应用场景：早期Wi-Fi方案主要是应用在专业行业领域，随着消费市场需求增加，目前在监狱、医院、车间工厂等都有较大应用。

红外线定位

红外线室内定位有两种，第一种是被定位目标使用红外线IR标识作为移动点，发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位；第二种是通过多对发射器和接收器织红外线网覆盖待测空间，直接对运动目标进行定位。

方案特点：

红外线的技术已经非常成熟，用于室内定位精度相对较高，但是由于红外线只能视距传播，穿透性极差(可以参考家里的电视遥控器)，当标识被遮挡时就无法正常工作，也极易受灯光、烟雾等环境因素影响明显；

红外线的传输距离不长，使其在布局上，无论哪种方式，都需要在每个遮挡背后、甚至转角都安装接收端，布局复杂，使得成本提升，而定位效果有限。

应用场景：适用于实验室对简单物体的轨迹精确定位记录以及室内自走机器人的位置定位

蓝牙定位

蓝牙信标技术目前部署的也比较多，也是相对比较成熟的技术。蓝牙跟WiFi的区别不是太大，精度会比WiFi稍微高一点。

方案特点：

蓝牙定位技术最大的优点是设备体积小、短距离、低功耗，容易集成在手机等移动设备中。只要设备的蓝牙功能开启，就能够对其进行定位；

蓝牙传输不受视距的影响，但对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大且在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵。