一種應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的室內(nèi)定位方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的室內(nèi)定位方法。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)以其通信高速快捷、部署簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用，室內(nèi)環(huán)境以及人們活動(dòng)的熱點(diǎn)地區(qū)是無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的主要應(yīng)用場(chǎng)所。這里提出一種應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的定位技術(shù)，主要是基于WIFI的無(wú)縫定位技術(shù)為企業(yè)級(jí)用戶(hù)解決無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題提供一條新的技術(shù)路線(xiàn)。WIFI不但可以為無(wú)線(xiàn)接入及數(shù)據(jù)提供傳輸功能，而且還可以用于室內(nèi)定位。WIFI網(wǎng)絡(luò)在無(wú)須增加額外硬件的基礎(chǔ)上，通過(guò)接入點(diǎn)來(lái)分析無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備信號(hào)強(qiáng)度或者信噪比來(lái)推斷目標(biāo)物體的位置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的室內(nèi)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、室內(nèi)定位、信息采集與處理技術(shù)，尤其涉及一種應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的室內(nèi)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全球定位系統(tǒng)是現(xiàn)階段運(yùn)用的很成功和相當(dāng)成熟的地位技術(shù)，雖然通過(guò)GPS可以提供接近全球的定位覆蓋范圍。但是，在室內(nèi)和高樓密布的城市由于GPS感測(cè)不到衛(wèi)星信號(hào)而無(wú)法定位，在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境下應(yīng)用最普遍的定位技術(shù)主要是傳感器技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)預(yù)先部署的傳感器網(wǎng)絡(luò)，感知進(jìn)入相關(guān)區(qū)域的物體，來(lái)完成物體的定位，典型的系統(tǒng)有紅外傳感定位系統(tǒng)、振動(dòng)/聲音傳感定位系統(tǒng)等。傳感定位系統(tǒng)需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)支持，而且受限于傳感器的感知范圍和傳感網(wǎng)絡(luò)部署，無(wú)法完成準(zhǔn)確定位和大范圍的定位服務(wù)覆蓋。
[0003]在802.11標(biāo)準(zhǔn)中，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡和AP都可以測(cè)量無(wú)線(xiàn)射頻信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，即接收信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡測(cè)量AP發(fā)送的信號(hào)幀的信號(hào)強(qiáng)度、AP測(cè)量無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡發(fā)出的信號(hào)幀的信號(hào)強(qiáng)度。通常AP的發(fā)射功率比無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡高，信號(hào)衰減比無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡穩(wěn)定，因此一般都采用前一種測(cè)量RSSI的方式。與室外定位相比，室內(nèi)定位對(duì)定位精度的要求比較高。此夕卜，室內(nèi)空間中存在許多的干擾因素，如各種墻體、隔斷、人或是各種家具陳設(shè)等都會(huì)對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)的傳輸造成影響，如無(wú)線(xiàn)信號(hào)的衰減、反射、散射和多徑效應(yīng)等。即使一個(gè)人站在固定的位置上，其方向?yàn)槊嫦駻P或是背對(duì)AP，信號(hào)強(qiáng)度也會(huì)有很大的差異。這些都增加了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)室內(nèi)定位的難度。
[0004]WIFI網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的擴(kuò)展也促進(jìn)了集成WIFI接收模塊的終端的發(fā)展。無(wú)線(xiàn)AP只做簡(jiǎn)單的信號(hào)采集工作，定位計(jì)算則由定位服務(wù)器來(lái)完成?；谪?fù)載均衡考慮，將響應(yīng)位置請(qǐng)求的Web服務(wù)器和運(yùn)行定位計(jì)算的定位服務(wù)器盡可能地獨(dú)立分開(kāi)?？蛻?hù)端即移動(dòng)設(shè)備(如筆記本、智能手機(jī)等)主要用于采集周邊AP的無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度，并向定位服務(wù)器提交信號(hào)特征，定位分析軟件將接收到的計(jì)算數(shù)據(jù)源——無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度，與原先場(chǎng)地測(cè)試時(shí)電子地圖與位置信息建立的映射關(guān)系進(jìn)行定位計(jì)算，從而獲得移動(dòng)終端的位置估計(jì)。另外，由于WiFi的抗干擾能力強(qiáng)、具有良好的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和高速以及高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍匦?，服?wù)系統(tǒng)傳輸大量的信息提供了可靠的保證。再加之如今WiFi技術(shù)已是所有智能移動(dòng)平臺(tái)的標(biāo)配，利用廣泛普遍的WiFi系統(tǒng)來(lái)做定位是一項(xiàng)低成本且容易實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1、所要解決的技術(shù)問(wèn)題
目前的傳感定位系統(tǒng)需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)支持，而且受限于傳感器的感知范圍和傳感網(wǎng)絡(luò)部署，無(wú)法完成準(zhǔn)確定位和大范圍的定位服務(wù)覆蓋。
[0006]2、技術(shù)方案
為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的室內(nèi)定位方法，包括:無(wú)線(xiàn)AP、定位分析軟件(定制)、Web服務(wù)器、定位服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。無(wú)線(xiàn)AP只做簡(jiǎn)單的信號(hào)采集工作，定位計(jì)算則由定位服務(wù)器來(lái)完成。基于負(fù)載均衡考慮，將響應(yīng)位置請(qǐng)求的Web服務(wù)器和運(yùn)行定位計(jì)算的定位服務(wù)器盡可能地獨(dú)立分開(kāi)?？蛻?hù)端即移動(dòng)設(shè)備(如筆記本、智能手機(jī)等)主要用于采集周邊AP的無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度，并向定位服務(wù)器提交信號(hào)特征，定位分析軟件將接收到的計(jì)算數(shù)據(jù)源——無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度，與原先場(chǎng)地測(cè)試時(shí)電子地圖與位置信息建立的映射關(guān)系進(jìn)行定位計(jì)算，從而獲得移動(dòng)終端的位置估計(jì)。該方案包括離線(xiàn)分析和在線(xiàn)定位兩個(gè)階段離線(xiàn)分析階段主要進(jìn)行室內(nèi)參考點(diǎn)選取、RSS閾值設(shè)定、RSS數(shù)據(jù)建庫(kù)以及無(wú)線(xiàn)AP位置估算；在線(xiàn)定位階段，根據(jù)用戶(hù)終端接收到的無(wú)線(xiàn)AP個(gè)數(shù)和RSS，選擇三角定位算法或指紋定位算法進(jìn)行位置計(jì)算。
[0007]3、有益效果
無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)具有設(shè)備安裝快速、配置簡(jiǎn)單、部署靈活、低成本、高擴(kuò)展性等諸多優(yōu)點(diǎn)，近幾年來(lái)各大電信運(yùn)營(yíng)商的大力推廣普及，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)已成為新一代高速無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)。由此，本文所介紹的基于wifi覆蓋網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)室內(nèi)定位技術(shù)方法便具有如下優(yōu)點(diǎn):1、定位精度高；2、網(wǎng)絡(luò)安全性能強(qiáng)；3、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本低。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)定位系統(tǒng)【具體實(shí)施方式】
[0009]下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0010]實(shí)施例1
其工作方式如下:
1、參考點(diǎn)選取
參考點(diǎn)是指無(wú)線(xiàn)AP信號(hào)的測(cè)量和采集點(diǎn)在離線(xiàn)分析階段，首先將室內(nèi)區(qū)域劃分為若干網(wǎng)格，將各網(wǎng)格的中心視為參考點(diǎn)由于網(wǎng)格的大小將直接影響定位的計(jì)算復(fù)雜度和精度，可依據(jù)室內(nèi)障礙物人員密集程度等情況進(jìn)行網(wǎng)格劃分，通常環(huán)境越復(fù)雜的區(qū)域網(wǎng)格越小
2、RSS閾值設(shè)定
三角定位和指紋定位算法分別適用于不同的無(wú)線(xiàn)AP信號(hào)環(huán)境，RSS閾值用于兩個(gè)算法的切換，提高室內(nèi)混合定位的有效性可依據(jù)室內(nèi)信號(hào)傳播模型和定位精度要求，計(jì)算室內(nèi)RSS 閾值 RSSthres。
[0011]3、RSS數(shù)據(jù)建庫(kù)
由于受散射折射障礙物等多種干擾因素的影響，無(wú)線(xiàn)AP信號(hào)采集時(shí)所得到的RSS數(shù)據(jù)具有不穩(wěn)定性在每個(gè)參考點(diǎn)上進(jìn)行多次信號(hào)采集，計(jì)算各無(wú)線(xiàn)AP的RSS平均值并存入RSS數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)記錄結(jié)構(gòu)為(RefID, APMAC, AvgRSS, X,Y)，其中，Ref ID是參考點(diǎn)編號(hào);APMAC是無(wú)線(xiàn)AP的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制地址；AvgRSS是無(wú)線(xiàn)AP的平均RSS值；X，Y分別是參考點(diǎn)的位置坐標(biāo)
4、無(wú)線(xiàn)AP位置估算
信號(hào)采集完成后，對(duì)每一個(gè)無(wú)線(xiàn)AP選擇AvgRSS最大的3個(gè)參考點(diǎn)，利用3個(gè)參考點(diǎn)的位置，采用三角形質(zhì)心算法估算出各無(wú)線(xiàn)AP的位置，并存儲(chǔ)到RSS數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0012]5、用戶(hù)位置計(jì)算
當(dāng)系統(tǒng)收到用戶(hù)終端發(fā)出的定位請(qǐng)求時(shí)，即進(jìn)行在線(xiàn)定位，其過(guò)程描述如下
(1)用戶(hù)終端將接收到的多個(gè)無(wú)線(xiàn)AP信號(hào)發(fā)至定位模塊；
(2)定位模塊將接收到的多個(gè)無(wú)線(xiàn)AP的MAC地址分別與RSS數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比，判斷這些無(wú)線(xiàn)AP的位置是否已知；
(3)若位置已知的無(wú)線(xiàn)AP至少有3個(gè)RSS值高于RSSthres，首先利用信號(hào)傳播模型分別計(jì)算出RSS值最高的3個(gè)無(wú)線(xiàn)AP與用戶(hù)終端的距離，然后，采用三角形質(zhì)心算法計(jì)算用戶(hù)終端位置并返回。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的室內(nèi)定位方法，包括:無(wú)線(xiàn)AP、定位分析軟件(定制)、Web服務(wù)器、定位服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，無(wú)線(xiàn)AP只做簡(jiǎn)單的信號(hào)采集工作，定位計(jì)算則由定位服務(wù)器來(lái)完成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的室內(nèi)定位方法，其特征在于:基于負(fù)載均衡考慮，將響應(yīng)位置請(qǐng)求的Web服務(wù)器和運(yùn)行定位計(jì)算的定位服務(wù)器盡可能地獨(dú)立分開(kāi)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的室內(nèi)定位方法，其特征在于:客戶(hù)端即移動(dòng)設(shè)備主要用于采集周邊AP的無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度，并向定位服務(wù)器提交信號(hào)特征，定位分析軟件將接收到的計(jì)算數(shù)據(jù)源——無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度，與原先場(chǎng)地測(cè)試時(shí)電子地圖與位置信息建立的映射關(guān)系進(jìn)行定位計(jì)算，從而獲得移動(dòng)終端的位置估計(jì)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的室內(nèi)定位方法，其特征在于:該方案包括離線(xiàn)分析和在線(xiàn)定位兩個(gè)階段離線(xiàn)分析階段主要進(jìn)行室內(nèi)參考點(diǎn)選取、RSS閾值設(shè)定、RSS數(shù)據(jù)建庫(kù)以及無(wú)線(xiàn)AP位置估算；在線(xiàn)定位階段，根據(jù)用戶(hù)終端接收到的無(wú)線(xiàn)AP個(gè)數(shù)和RSS，選擇三角定位算法或指紋定位算法進(jìn)行位置計(jì)算。
【文檔編號(hào)】H04W84/12GK103648163SQ201310651397
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】徐曉聲, 王志鵬, 郭坤祺 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江坤泉電子科技有限公司