一种Beacon信号的预处理方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及室内定位领域，尤其涉及一种Beacon信号的预处理方法、系统及存储介质。

背景技术

在身处其他大型建筑物的时候，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，业内提出了Beacon室内定位。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。

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。

由于室内Beacon信号，是以发射周期(100～1000ms)四周散射，Beacon设备信号接收终端则需要定时扫描才能有效侦测Beacon信号。一般情况下，Beacon的发射周期、该终端自身每次的扫描质量以及扫描周期，决定了终端侦测信号的质量。大多数情况下，限于Beacon发射周期(周期越大越节能，被侦测的概率越低)以及终端(成本)自身的原因，终端侦测的信号质量其实并不高，导致有些时候无法检测到有效信号，由于信号缺失，导致无法进行定位。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术中Beacon信号缺失导致无法进行定位的技术问题，提供一种Beacon信号的预处理方法、系统及存储介质。

本发明实施例中，提供了一种Beacon信号的预处理方法，其包括：

移动终端每间隔一个设定的时间周期扫描一次Beacon设备并读取Beacon设备的RSSI值；

当某一时间周期，移动终端无法扫描到所述Beacon设备的RSS I值时，根据前一时间周期所述Beacon设备的RSSI值，采用设定的衰减模型计算所述Beacon设备的RSSI信号的衰减值，对当前时间周期所述Beacon设备的RSSI值进行恢复。

本发明实施例中，所述衰减模型为远离衰减模型，具体如下：

其中，RSSI leave为所述Beacon设备的RSSI信号衰减值，T为设定的扫描时间周期，V为移动终端的移动速度，RSSB为移动终端在距离Beacon设备1米内接收到的Beacon信号的RSSI值,RSSI P为移动终端上一个周期接收到的Beacon信号的RSSI值。

本发明实施例中，RSSI leave的取值区间在[-1，-5]之间。

本发明实施例中，所述衰减模型为继承衰减模型，具体如下：

设h为继承系数，且0≤h≤1，RSSIinherit为继承衰减值，则

RSSIinherit取值如下：

本发明实施例中，所述衰减模型为联合衰减模型，其同时采用了继承衰减模型和远离衰减模型，

所述远离衰减模型中，

其中，RSS I leave为所述Beacon设备的RSS I信号衰减值，T为设定的扫描时间周期，V为移动终端的移动速度，RSSB为移动终端在距离Beacon设备1米内接收到的Beacon信号的RSS I值,RSS I P为移动终端上一个周期接收到的Beacon信号的RSS I值；

所述继承衰减模型中，设h为继承系数，且0≤h≤1，RSSIinherit为继承衰减值，则

RSSIinherit取值如下：

所述联合衰减模型中，设RSSIdecay为联合衰减值，则

RSSIdecay＝RSSIleave RSSIinherit。

本发明实施例中，所述联合衰减模型中，RSSIdecay的取值区间在[-1，-7]之间。

本发明实施例中，所述的Beacon信号的预处理方法还包括：对连续多个周期的RSSI值进行动态加权平均处理，并将获得的动态均值作为新的RSSI有效数据来进行定位运算。

本发明实施例中，对连续多个周期的RSSI值进行动态加权平均处理，具体包括：

将连续多个周期的RSSI有效值集合记为R＝{RSSIi}，将动态加权平均值集合记为RM＝{RSSIMi}，动态均值的计算公式如下：

RSSIMi＝(1-q)·RSSIMi-1 q·RSSIi，

其中，i为扫描周期计数，q为设定的权重因子，且0≤q≤1。

本发明实施例中，还提供了一种Beacon信号的预处理系统，其对移动终端接收到的Beacon信号进行预处理时，采用上述的Beacon信号的预处理方法。

本发明实施例中，还提供了一种存储介质，其存储有计算机程序，当所述计算机程序被运行时，执行上述的Beacon信号的预处理方法。

与现有技术相比较，在本发明的技术方案中，当某一时间周期，移动终端无法扫描到所述Beacon设备的RSSI值时，根据前一时间周期读取到的所述Beacon设备的RSSI值，采用设定的衰减模型计算所述Beacon设备的RSS I信号的衰减值，从而对所述Beacon设备的RSSI值进行恢复，从而可以获得完整的Beacon信号序列，解决终端所接收的Beacon信号不稳定问题；另外，。建立基于时间序列的动态加权平均模型，以此为计算模型计算Beacon信号的有效值，将此值作为实测值的修正值参与后续计算，提升了Beacon信号质量，定位更准确。

附图说明

图1是本发明实施例的Beacon定位系统的结构示意图。

图2是本发明实施例的Beacon信号的预处理方法的流程图。

具体实施方式

RSSIB：Beacon基站在距离1米处的信号强度(dbm)；

RSSI：手机所收到的Beacon基站的信号强度(dbm)；

dij：手机设备与Beacon基站ij的直线距离；

其中：i为楼层序号，j为属于该楼层的设备序号；

时间周期：所有Beacon信号，以时间周期T为等差数列展现，t1,t2,t3…tn；其中ti-ti-1＝T；以某时间点ti开始,延续一个时间周期T的时间段[ti,ti 1)即为时间窗口。

如图1所示，本发明实施例中，提供了一种基于Beacon信号的定位系统，其包括具有定位功能的移动终端1、与所述移动终端1通过互联网进行连接的中心服务器2以及设置于建筑物各个楼层中的多个Beacon基站3。其中，所述移动终端1可以是手机，也可以是平板电脑、智能手表等智能设备，其具有GPS定位器、蓝牙Beacon模块。所述移动终端中安装定位和导航APP，实时上传接收到的GPS信号和Beacon信号至所述中心服务器3。所述中心服务器2用于接收并存储各种用户手机上传的信息，提供导航相关服务。

如图2所示，本发明实施例中，提供了一种Beacon信号的预处理方法，其包括步骤S1-S3，下面分别进行说明。

步骤S1：移动终端每间隔一个设定的时间周期扫描一次Beacon设备并读取Beacon设备的RSSI值。

步骤S2：判断是否扫描到所述Beacon设备的信号，是则执行步骤S4，否则，执行步骤S3。

需要说明的是，移动终端在扫描所述Beacon设备的时候，如果移动终端自身信号不好或者离所述Beacon设备太远，可能导致无法扫描到所述Beacon设备的信号。

步骤S3:根据前一时间周期所述Beacon设备的RSS I值，采用设定的衰减模型计算所述Beacon设备的RSS I信号的衰减值，对当前时间周期所述Beacon设备的RSS I值进行恢复。

具体地，所述衰减模型可以为远离衰减模型、继承衰减模型或者联合衰减模型。下面对上述三种衰减模型分别进行说明。

一、远离衰减模型

设备持有人以速度v行走时，若上一个时间周期扫描到的Beacon设备信号为RSSIP，当前时间周期内没有扫描到Beacon设备信号，很可能是设备持有人正远离此Beacon设备，此时合理的处理办法是：将该信号强度继承延用下来(做衰减处理，若以衰减后的信号计算辐射距离，设d为当前时间窗口手持设备与Beacon的距离，d’为下一个时间周期手持设备与Beacon的距离，应该满足条件：

d’＝d v，

此时信号衰减值RSSIleave满足条件：

以距离函数

对变量d、RSSI微分可得，

实际情况下，通常取T为1s，为简化计算，v考虑取中位数1.1，根据不同的距离(d)，RSSIleave具体可取值如下：

若四舍五入，RSSIleave的取值区间，基本上在[-1，-5]之间。

二、继承衰减模型

因为Beacon或设备自身扫描信号的问题导致无法扫描出所有信号，计算当前时间窗信号时需要多大程度的继承延用前面时间窗口的信号？一般情况下，该程度取值范围在[0,1]之间，设h为继承系数，且0≤h≤1，RSSIinherit为继承衰减值，则

RSSIinherit取值如下：

三、联合衰减模型

将远离衰减和继承衰减统一考虑，称作联合衰减，用RSSIdecay表示。

定义联合衰减满足以下条件：

ddecay＝dleave/h

继承系数h为1时，信号完全一致，此时距离ddecay＝dleave

继承系数h为0时，信号无，此时距离ddecay＝∞

从而：

RSSIdecay＝RSSIleave RSSIinherit

可以得出，联合衰减＝距离衰减 继承衰减。

一般情况下，联合衰减值RSSID可取值如下：

若四舍五入，RSSID的取值区间，基本上在[-1，-7]之间。

步骤S4:对连续多个周期的RSSI值进行动态加权平均处理。

对连续多个周期的RSSI值进行动态加权平均处理，具体包括：

将连续多个周期的RSSI有效值集合记为R＝{RSSIi}，将动态加权平均值集合记为RM＝{RSSIMi}，动态均值的计算公式如下：

RSSIMi＝(1-q)·RSSIMi-1 q·RSSIi，

上式的含义是：以RSSIMi-1与RSSIi的权重比按照(1-q):q来计算RSSIMi值，i为扫描周期计数，其中q叫权重因子，一般情况下满足条件0≤q≤1；q的常用值取：0，0.5，0.6，0.8，1，可以根据使用此值计算后的后续实际效果调整。

特别地，q＝1时，RSSIMi＝RSSIi，此时的动态加权平均模型值回归到RSSI原始有效值。

对连续多个周期的RSSI值进行动态加权平均处理后，得到的数据更加平滑稳定，将获得的动态均值作为新的RSSI有效数据来进行定位运算，可以提升了Beacon信号质量，定位更准确。

本发明实施例中，还提供了一种Beacon信号的预处理系统，其对移动终端接收到的Beacon信号进行预处理时，采用上述的Beacon信号的预处理方法。

本发明实施例中，还提供了一种存储介质，其存储有计算机程序，当所述计算机程序被运行时，执行上述的Beacon信号的预处理方法。

综上所述，在本发明的技术方案中，当某一时间周期，移动终端无法扫描到所述Beacon设备的RSSI值时，根据前一时间周期读取到的所述Beacon设备的RSSI值，采用设定的衰减模型计算所述Beacon设备的RSSI信号的衰减值，从而对所述Beacon设备的RSSI值进行恢复，从而可以获得完整的Beacon信号序列，解决终端所接收的Beacon信号不稳定问题；另外，。建立基于时间序列的动态加权平均模型，以此为计算模型计算Beacon信号的有效值，将此值作为实测值的修正值参与后续计算，提升了Beacon信号质量，定位更准确。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。