一種基於WindowsPhone的二維碼室內組合定位系統的製作方法

2023-10-17 12:30:49

一種基於WindowsPhone的二維碼室內組合定位系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型二維碼【技術領域】，具體涉及一種基於Windows?Phone的二維碼室內組合定位系統，它包括二維碼室內組合定位本體，所述二維碼室內組合定位本體包括一室內定位組件、室外定位組件和普通二維碼掃描模塊，所述室內定位組件包括一室內地圖，該室內地圖設置在一移動終端的本地資料庫內；所述移動終端內置帶有Windows?Phone操作平臺的中央處理晶片組，該中央處理晶片組內置有普通二維碼掃描識別模塊和GPRS連接模塊；所述移動終端內的普通二維碼掃描識別模塊通過GPRS連接模塊與裝載詳情二維碼資料庫的遠程伺服器相連；它具有架構簡單，設計合理，成本低，投資少，易於推廣和實現等優點。
【專利說明】—種基於WindowsPhone的二維碼室內組合定位系統
【【技術領域】】
[0001]本實用新型涉及二維碼【技術領域】,具體涉及一種基於Windows Phone的二維碼室內組合定位系統。
【【背景技術】】
[0002]科技發展和進步，人們使用二維碼作為一信息載體，當下的二維碼具有編碼信息量大、糾錯能力強、成本低廉等特點，隨著二維碼的普及，其功能以及應用領域不斷拓展。近些年來，二維碼被廣泛地應用於廣告、物流、身份驗證等領域。例如在中國的火車票上，其二維碼包含了乘車人的身份信息、購票地點、始發站、終點站和行車距離等信息。當乘客候車或者乘車時鐵路工作人員會用二維碼離線掃描裝置核對乘客的信息。此外，在網絡的幫助下二維碼的信息存儲量大大提高，它不僅僅是編碼信息的載體更是獲取更多信息的一個窗口。在移動票務領域，二維碼成為一種安全可靠的承載認證信息的方式並且提供了一種無紙化售票方式。在醫療領域，中國臺灣地區為其醫療保障體統開發了一套基於二維碼的醫療處方系統，醫生將處方編碼到二維碼中交給患者，藥劑師只需掃描二維碼便可以通過後臺伺服器確認處方的真實性。在定位方面，英國南安普頓地區將二維碼張貼在公交車站，候車的乘客可以通過掃描二維碼獲知公交車的位置信息。
[0003]二維碼在布設過程中具有投資小和易於實現的優點。目前，國內外基於二維碼信息開展室內定位的研究相對較少。為此，本實用新型主要解決如何利用二維碼信息開展室內組合定位。該定位系統利用基於網絡的活碼技術存儲空間信息實以實現室內掃描定位，並增加了信息管理的靈活性以及拓展性。此外，通過調用室外地圖服務、加入GPS模塊，實現了室外定位與室內定位的結合。通過基於本應用的掃描測試，獲得了二維碼尺寸、掃描偏角、掃描距離、容錯率等變量的相互制約關係以及變量間的數學模型，並依據此結果提出了預測二維碼掃描識別結果的初步方法。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在於針對現有技術的缺陷和不足，提供一種結構簡單，設計合理、使用方便的一種基於Windows Phone的二維碼室內組合定位系統,它採用室內地圖採用本地資料庫的方式存儲在移動端，室外地圖通過調用高德地圖的API實現室外地圖查詢以及GPS定位服務。二維碼的坐標信息採取活碼存儲的方式，把二維碼詳情資料庫內容放在遠程伺服器上，在手機客戶端安裝相關應用軟體，並加入普通二維碼掃描模塊，實現在的屬性數據的識別，它具有架構簡單，設計合理，成本低，投資少，易於推廣和實現等優點。
[0005]本實用新型所述的一種基於Windows Phone的二維碼室內組合定位系統,包括二維碼室內組合定位本體，所述二維碼室內組合定位本體包括一室內定位組件、室外定位組件和普通二維碼掃描模塊，所述室內定位組件包括一室內地圖，該室內地圖設置在一移動終端的本地資料庫內；所述移動終端內置帶有Windows Phone操作平臺的中央處理晶片組，該中央處理晶片組內置有普通二維碼掃描識別模塊和GPRS連接模塊；所述移動終端內的普通二維碼掃描識別模塊通過GPRS連接模塊與裝載詳情二維碼資料庫的遠程伺服器相連；所述遠程伺服器內包括一室外定位組件，該室外定位組件包括一室外地圖，該室外地圖為高德地圖，該遠程伺服器通過高德地圖的API的室外地圖查詢，利用GPS與移動終端相連。
[0006]進一步地，所述移動終端為一智慧型手機終端。
[0007]採用上述結構後，本實用新型有益效果為:本實用新型所述的一種基於WindowsPhone的二維碼室內組合定位系統，它採用室內地圖採用本地資料庫的方式存儲在移動端，室外地圖通過調用高德地圖的API實現室外地圖查詢以及GPS定位服務。二維碼的坐標信息採取活碼存儲的方式，把二維碼詳情資料庫內容放在遠程伺服器上，在手機客戶端安裝相關應用軟體，並加入普通二維碼掃描模塊，實現在的屬性數據的識別，它具有架構簡單，設計合理，成本低，投資少，易於推廣和實現等優點。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0008]此處所說明的附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，但並不構成對本實用新型的不當限定，在附圖中:
[0009]圖1是本實用新型結構示意圖；
[0010]圖2是本實用新型室內地圖坐標系；
[0011]圖3(a)是本實用新型的三種不同容錯率的二維碼的可識別邊區域；
[0012]圖3(b)是本實用新型的四種不尺寸的二維碼的可識別邊區域。
【【具體實施方式】】
[0013]下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本實用新型，其中的示意性實施例以及說明僅用來解釋本實用新型，但並不作為對本實用新型的限定。
[0014]如圖1-圖3所示,本【具體實施方式】所述的一種基於Windows Phone的二維碼室內組合定位系統，包括二維碼室內組合定位本體，所述二維碼室內組合定位本體包括一室內定位組件3、室外定位組件和普通二維碼掃描模塊5，所述室內定位組件3包括一室內地圖4，該室內地圖4設置在一移動終端I的本地資料庫內；所述移動終端I內置帶有WindowsPhone操作平臺的中央處理晶片組2，該中央處理晶片組2內置有普通二維碼掃描識別模塊5和GPRS連接模塊8 ;所述移動終端I內的普通二維碼掃描識別模塊5通過GPRS連接模塊8與裝載詳情二維碼資料庫的遠程伺服器7相連；所述遠程伺服器內7包括一室外定位組件，該室外定位組件包括一室外地圖6，該室外地圖6為高德地圖，該遠程伺服器通過高德地圖的API的室外地圖查詢，利用GPS與移動終端I相連。
[0015]進一步地，所述移動終端I為一智慧型手機終端。
[0016]本用新用新型的工作原理如下:
[0017]a)在移動終端手機客戶端安裝帶有普通二維碼掃描模塊的二維碼讀取軟體，可對文本型二維碼、URL型二維碼以及電話號碼型二維碼的掃描與識別；
[0018]b)將保存在移動終端手機內的室內地圖以本地資料庫的形式存儲；
[0019]c)在移動終端的手機中內置GPS軟體，該手機內嵌的GPS通過GPRS模塊開啟GPRS，將二維碼的坐標信息採取活碼存儲的方式，形成活碼資料庫；
[0020]d)把二維碼詳情資料庫內容利用GPS存放在遠程伺服器上；
[0021]e)遠程伺服器上的室外地圖為高德地圖，利用API的室外地圖查詢功能，通過GPS定位，與步驟b)中的移動終端手機內的室內地圖連接。
[0022]f)將室內掃描定位與室外GPS定位相結合，這一工作原理在增加了室外定位服務的同時也使得用戶在建築密集區可以正確選擇所需室內定位的建築物。
[0023]本實用新型在使用時:
[0024](I)室內掃描固定:採用普通二維碼掃描識別模塊的掃描識別過程如下:二維碼掃描識別的過程為，首先通過手機攝像頭傳感器獲取圖像、圖像處理、QR解碼、數據base64解密、最後輸出結果。其中圖像處理在整個手機二維碼系統中起著非常重要的作用，它直接影響整個系統的性能。圖像處理的基本流程為:灰化度；二值化；圖像裁剪與旋轉；中值濾波。同時，考慮到掃描環境的複雜性，應用將自動對焦以及自動開啟閃光燈功能加入掃描過程當中，增加了二維碼在複雜環境中的識別成功率，加快了識別速度。識別成功後，導航至定位頁面並將坐標值傳遞給定位程序繼續處理。圖2為室內地圖坐標系，最外層的黑色框架9內為室內地圖的有效區域，內層的縱向黑框內為手機屏幕10上能夠顯示的地圖區域，最內層的橫向黑框為氣泡控制項11的區域，該控制項用於標定用戶所處位置。此外，為了實現多解析度下的統一，應用動態地獲取定位所需的變量，在建立的坐標系下，通過計算Margin的方式動態得出氣泡控制項距離地圖邊界的距離，進而實現定位。
[0025](2)室外GPS定位模型:GPS定位模塊主要是通過內置於手機的GPS設備獲得位置信息並在電子地圖上向用戶展示。首先需要建立網絡連接，手機終端內嵌的GPS通過GPRS連接模塊開啟GPRS，隨後SOCKET通信模塊與後臺伺服器建立通信，通過GPS模塊接受衛星發出的報文信息，利用GPS解析模塊解算定位數據，然後上傳至後臺監控伺服器進行處理。最後，GPRS通道將控制信息和服務信息傳送給移動端，在電子地圖上實現定位功能。本系統結合了高德地圖的API，利用其提供的GPS定位、三維地圖矢量地圖數據、以及豐富的手勢操作功能實現了 GPS定位以及電子地圖的查詢。、
[0026](3)本系統的二維碼處理主要依賴於GoogleCode提供的SliverLight_ZXing開源類庫，以ScanCode.xaml.cs為例,通過Cam_Initialized方法初始化攝像頭,並設置委託，用ZXing類庫中的幫助類Qrifelper負責檢測畫布上的二維碼，當容錯率達到識別標準時，用SetStillPicture方法保留錄製的最後一巾貞圖像,然後將其用WriteableBitmap方法從二進位流轉成Bitmap類型的二維碼圖像對象,再調用ScanPreviewBuffer方法從圖片中將二維碼解碼。識別成功後，將文本型的坐標值傳給定位程序，基於圖像的像素將定位標籤標註在地圖上。
[0027](4)當定位開關打開後，實例化高德地圖API中的定位接口類MapGeolocator,然後通過MoveCamera方法設置初始顯示範圍的經緯度邊界和縮放級別，將GPS信息的變化設置委託到mylocat1n_Posit1nChanged上，當位置發生變化時,用BeginInvoke調用異步線程在高德地圖上定出標註點。
[0028]本實用新型的測試方法如下:
[0029](I)影響二維碼掃描識別的客觀變量有:二維碼顏色、二維碼錶面材料、手機攝像頭解析度、圖像處理算法、二維碼編碼數據量、二維碼容錯率以及二維碼尺寸等。二維碼容錯率分為L、M、Q、H四個等級，分別對應的容錯率是7%、15%、25%和30%。實驗選取二維碼容錯率和二維碼尺寸這兩個客觀變量，並且控制其他客觀變量為常量進行測試。實驗共測試了六組內容相同、尺寸和容錯率不同的二維碼，它們的尺寸(容錯率)分別為:9cm(7% ) >9cm(15% ) >9cm(30% ) >7cm(15% ) >5cm(15% ) >3cm(15% )。
[0030](2)測試前，用固定夾將手機固定在平整地面上，並用水準氣泡檢驗手機是否放置水平；將二維碼貼於白底牆上，通過測量確保二維碼中心點與攝像頭中心點處於同一高度上；將畫有角度線的白紙平坦放置地上，並使角度線原點與二維碼中心點在同一垂直線上。測試時，手機沿著每根角度線由遠及近尋找二維碼可識別的最遠點和最近點，並做上標記，由0°開始，於180°結束。結束後換下一張二維碼繼續測試，直至6張二維碼全部掃描測試完畢，最終得到6組數據。
[0031](3)測試結果:
[0032]I)數據處理^f(X)是由實驗或觀測得到的，則其函數通常由函數表(Xi，f(Xi))(i = O, I..., m)給出，對函數表在函數空間Φ中求Sit(X),使
2 2
[0033]^iy;[5*(x.)-/(x.)] =ιη?η|]^[5(χ.)-/(χ.)]，
[0034]就是曲線擬合的最小二乘方法，其中ω I是點Xi處的權。將測試得到的6組數據在matlab中輸入分別得到散點圖，並用最小二乘方法擬合得出函數曲線。如圖3，圖3(a)與圖3(b)的圖形均經過上下平移得到。圖3(a)是將相同尺寸不同容錯率的三種二維碼掃描結果進行對比；圖3(b)是將相同容錯率不同尺寸的四種二維碼掃描結果進行對比。並且，根據6組擬合函數曲線得到6個擬合函數式。如圖3所示，圖中橫軸一側為二維碼所在位置，同一個角度上分別有掃描最近點和掃描最遠點，近點密集而遠點稀疏，使用同一個函數擬合效果並不理想。因此，擬合函數式為分段函數式，對近點和遠點分別進行擬合。遠點擬合函數式形如參數函數:
[0035]
xi = P,.1a'4 a13 -312 a11 a10 a9 as a1 a6 a5 a4 a3 a2 a1 if.cos d
IΓ彳000000
7/ = Qi.F4 a13 a12 a11 aw a9 as a1 <ss a5 a4 a3 a2 a1 if - sin 5
[0036](5 e [- 2π,2π])
[0037]近點擬合函數式形如:
[0038]Zi = qi.[x3 X2 x 1]T, i e [1,6], i為整數,最後利用最小二乘法,得出係數Pi和
Qi°
[0039]定義掃描二維碼左半部分時的偏角為左角，右半部分時的偏角為右角。將6種二維碼的最遠掃描距離和對應角度，以及左右角最大掃描偏角單獨列表，如表I所示:
[0040]表I不同尺寸和容錯率的二維碼掃描參數最
[0041]
左角最大右角最大尺寸(cm)/最遠距對應角
掃描偏角掃描偏角容錯率(％)離(mm) 度(° )

(° ) (° )
9/71264 9013443
9/151288 9014034
9/301165 90139.5 36
7/151000 90142.5 33
5/15702 90137.5 41
3/15408 9013539
II)
[0042]結果分析:由圖3可知，其散點擬合圖形基本呈現為貝殼型；
[0043]定義攝像頭偏離二維碼軸面的角度為掃描偏角。同一種二維碼，掃描偏角越大最大掃描距離越近，直至不可識別的最大偏角，但不是單純的正比關係；
[0044]由圖3(a)可知三種不同容錯率(7%、15%、30%)的相同尺寸的二維碼(9cm)，容錯率為15%的二維碼掃描距離最遠，容錯率為30%的二維碼掃描距離最近；
[0045]由圖4 (b)可知四種不同尺寸(9cm、7cm、5cm、3cm)的相同容錯率的二維碼(15% )，尺寸越大，掃描距離越遠；
[0046]由圖3和表I可知，對於同一張二維碼，其掃描結果左右並不對稱，且6次結果顯示(180° -左角最大掃描偏角)均大於右角最大掃描偏角，即二維碼右側可掃區域更大；根據擬合函數式，可以分別計算出這6種二維碼在任意角度的最遠掃描距離和最近掃描距離，即二維碼的前後可掃區域範圍；根據圖3和表1，可以清晰得知6種二維碼的左右角最大掃描偏角，即二維碼的左右可掃區域範圍；通過對二維碼掃描特性的初步研究，可以為以後對二維碼的進一步研究打下基礎，也為今後二維碼布點方案的完善和優化提供依據。
[0047]本實用新型所述的一種基於Windows Phone的二維碼室內組合定位系統,它採用室內地圖採用本地資料庫的方式存儲在移動端，室外地圖通過調用高德地圖的API實現室外地圖查詢以及GPS定位服務。二維碼的坐標信息採取活碼存儲的方式，把二維碼詳情資料庫內容放在遠程伺服器上，在手機客戶端安裝相關應用軟體，並加入普通二維碼掃描模塊，實現在的屬性數據的識別，它具有架構簡單，設計合理，成本低，投資少，易於推廣和實現等優點。
[0048]以上所述僅是本實用新型的較佳實施方式，故凡依本實用新型專利申請範圍所述的構造、特徵及原理所做的等效變化或修飾，均包括於本實用新型專利申請範圍內。
【權利要求】
1.一種基於Windows Phone的二維碼室內組合定位系統,其特徵在於:它包括二維碼室內組合定位本體，所述二維碼室內組合定位本體包括一室內定位組件、室外定位組件和普通二維碼掃描模塊，所述室內定位組件包括一室內地圖，該室內地圖設置在一移動終端的本地資料庫內；所述移動終端內置帶有Windows Phone操作平臺的中央處理晶片組，該中央處理晶片組內置有普通二維碼掃描識別模塊和GPRS連接模塊；所述移動終端內的普通二維碼掃描識別模塊通過GPRS連接模塊與裝載詳情二維碼資料庫的遠程伺服器相連；所述遠程伺服器內包括一室外定位組件，該室外定位組件包括一室外地圖，該室外地圖為高德地圖，該遠程伺服器通過高德地圖的API的室外地圖查詢，利用GPS與移動終端相連。
【文檔編號】G01S19/48GK203930825SQ201420130937
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年3月17日 優先權日:2014年3月17日
【發明者】李翔宇, 呂達, 陳忱 申請人:李翔宇