CN101620267B - 一种室内无线定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种室内无线定位***，该***使用基于室内功率检测和历史数据匹配相结合的定位算法来确定跟踪对象的位置。使用该***的定位方法不但可以减少在原来无线网络上的改造，方便运营商的部署；还简化了用户的使用环节，用户只需要在无线终端上安装一个客户端即可使用，用户更加容易接受，方便推广。并且无线接入点和无线终端的工作距离与无线局域网覆盖的距离一样达到70米半径，用户使用时根本无需知道接入点的位置，用户方便的同时运营商也更加容易部署无线接入点的位置。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种室内无线定位***及算法。
背景技术
室内无线定位是一个随着社会的发展，逐渐成长起来的技术。在旧的有线办公模式无法满足当前人们对效率、便捷等要求下，无线局域网就应运而生；而无线定位技术就是无线局域网中其中一种最重要的技术。
无线定位可以使工作效率更高和使用更加便利。无线定位能在空间中定位跟踪设备或工作人员，对他们进行管理，提高工作效率。同时定位的可视化又可以使工作的安全性提高。无线定位后的服务也是厂商乐意追逐的，为顾客提供导向指引，介绍最新资讯，***广告等等，都能在无线定位后找到价值方向。
无线定位应用正在迅速的发展，已经有不少的厂商和个人提出了基于无线局域网定位的方案和方法，但根据资料显示，现在的方案大多停留在技术研究或者理论阶段，有少数方案虽然已经有成品但定位的方式极其有限，例如定位终端和感应器需要很短距离才可以做到定位的功能，在现实定位应用中使用范围非常有限。
除了上述所说之外，现在产品化的无线定位方案几乎都需要借助其他辅助的设备(无线接入点和无线终端是必要的设备，除此之外的都称为外加辅助设备)才可以进行定位。使用***时不但运营商需要辅助设备，用户也需要增加辅助设备(例如运营商需要在原来已经有无线网络的环境下增加定位感应器；用户需要增加信号发射器等等)，这无疑增大的部署的成本和推广的难度。一种直接使用现有部署好的无线局域网环境(运营商提供的接入点、用户无线接入终端)，无需增加任何设备就可以实现定位的***还没有出现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种实现一种无需要增加***设备， 直接利用运营商提供的无线接入点就可以实现定位的***，减少原来无线网络上的改造，方便运营商的部署；简化了用户的使用环节，用户只需要在无线终端上安装一个客户端即可使用。无线接入点和无线终端的工作距离与无线局域网覆盖的距离一样可以达到70米的半径，用户使用时无需知道接入点的位置。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于功率测量和历史数据相匹配的定位***，该***主要是使用电磁波特征定位的方式，以无线局域网收发器的指纹信号强度指示器作为计算值，引入“信号指纹”技术综合而成。先在无线局域网收发器内采集无线的功率指标，所采集到的数据称作标准特征值会保存到数据库中，定位时对各组信号进行特征的匹配，根据排序和作差等各种处理找出最吻合的一组到多组特征，进而估算出所在的位置。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：无线局域网收发器建设本身已经达到了一定的规模，因为不需要再另外的网络架设开销，具有WI-FI的终端已经广泛的使用并且价格已经在人们可以接受的范围，基于无线局域网收发器的室内无线定位其精度可以达到5米左右，基本满足室内定位的要求。
附图说明
图1是本发明的架构方法；
图2是本发明网络***环境；
图3是本***定位方法流程图；
图4是本发明***组成示意图。
具体实施方式
本发明的核心是基于运营商大量建设的无线局域网以及带有WI-FI的终端，包括手机，电视、数码相机、次世代游戏机等商品都拥有此功能。***通过在场景布局无线局域网收发器来发射功率信号，安装在无线终端上的客户端来接收功率信号。
图4是本发明***的组成示意图，如图所示，31是无线局域网收发器，是功率信号的测量点，31是用户终端，用来测量功率信号，33是定位服务器，通过功率测量和历史数据匹配来实现定位功能。
参考图1，该图是***的定位方式的***构架和方法，该定位方式是基于功率测量和历史数据相匹配，主要使用电磁波特征定位的方式，以无线局域网收发器的指纹信号强度指示器作为计算值，引入“信号指纹”技术综合而成。先在无线局域网内采集无线的功率指标，所采集到的数据称作标准特征值会保存到数据库中，定位时对各组信号进行特征的匹配，根据排序和作差等各种处理找出最吻合的一组到多组特征，进而估算出所在的位置。
参考图2，该定位方法由测量阶段和定位阶段两个步骤完成。
测量阶段是在需要定位的区域中相隔特定距离设置测量点，并在测量点测量无线信号，测量的内容包括无线局域网收发器信号的类型和数量，***将收集的无线局域网收发器特征信号保存到数据库中。
定位阶段是在定位***里边的目标点在区域内接收信号，将收集到的无线局域网收发器相关信号数据上传到中心服务器，有效无线局域网收发器信号与数据库中的特征信号进行匹配，得到目标点的所在的位置。
室内无线局域网信号的测量方法，步骤如下：
步骤s101：在场景中定义一系列的有效AP
步骤s102：对场景进行区域划分，分块密度和场景环境密切结合，分块的大小为半径2.5米左右。
步骤s103：对场景中的每分块进行测量，测量的仪器是敏感度比较灵敏的手持终端。
步骤s104：测量时候尽量以分块的中心点为圆点，对不同方向的AP信号进行测量。
步骤s105：测量时选取的一定时间内数据的平均值以减少环境对测量效果的影响，对各组测量点的特征值进行整理，对搜索不到的有效AP将其信号值以-100标识；
基于功率测量和历史数据匹配的初步定位步骤如下：
步骤s201：定位时，对目标点的实际数据进行收集，对搜索不到的有效AP将其信号值以-100标识；
步骤s202：根据目标点和测量点的AP信号分别进行排序；
步骤s203：选择其位置顺序一致的测量点作为初步定位的结果，得出目标点的大概位置。
基于功率测量和历史数据匹配的精准定位步骤如下：
步骤s301：定位时，对目标点的实际数据进行收集，对搜索不到的有效AP将其信号值以-100标识；
步骤s302：把目标点与测量点中相同AP的信号作绝对差，并对其进行求和，我们称作差异值和；
步骤s303：把测量点、目标点中各个AP按照信号强度进行排序；
步骤s304：把测量点信号的顺序序号与反序序号作绝对差并累加到一起，称作最大顺序差；
步骤s305：把目标点信号顺序序号分别与各个测量点信号顺序序号相比较，求出顺序的绝对差；
步骤s306：把求出的各组顺序的绝对差与各组的最大顺序差作比，以这个比值作为权值，将权值与差异值和的乘积加到差异值和，求出的值作为最终的实际差异值和；
步骤s307：比较各组的实际差异值和，得出最小的一组特征值，该组特征值所在的位置则与目标点最相近的位置。
由图3可知定位方法的流程如下：
步骤s401：设备发送定位请求；
步骤s402：设备搜索当前地区的无线信号；
步骤s403：搜索过程会过滤信号过于微弱的信息；
步骤s404：接着把搜索的信息上传到定位服务器；
步骤s405：让服务器对上传的信息进行整理，再接着使用整理后的信息进行初步定位
步骤s406：最后根据精准定位算法对初步定位结果再次定位。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种无线定位方法，其特征在于：
该方法基于功率测量和历史数据相匹配；
包括测量阶段和定位阶段；
测量阶段，在需要定位的区域中相隔特定距离设置测量点，并在测量点测量无线信号，测量的内容包括无线局域网收发器信号的类型和数量，***将收集的无线局域网收发器特征信号保存到数据库中；
定位阶段，定位***里边的目标点在区域内接收信号，将收集到的无线局域网收发器相关信号数据上传到中心服务器，有效无线局域网收发器信号与数据库中的特征信号进行匹配，得到目标点的所在的位置。
2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于：定位阶段包括初步定位和精准定位。
3.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于：
精准定位的步骤如下：
a、定位时，对目标点的实际数据进行收集，对搜索不到的有效无线局域网收发器将其信号值以-100标识；
b、把目标点与测量点中相同无线局域网收发器的信号作绝对差，并对其进行求和，我们称作差异值和；
c、把测量点、目标点中各个无线局域网收发器按照信号强度进行排序；
d、把测量点信号的顺序序号与反序序号作绝对差并累加到一起，称作最大顺序差；
e、把目标点信号顺序序号分别与各个测量点信号顺序序号相比较，求出顺序的绝对差；
f、把求出的各组顺序的绝对差与各组的最大顺序差作比，以这个比值作为权值，将权值与差异值和的乘机加到差异值和，求出的值作为最终的实际差异值和；
g、比较各组的实际差异值和，得出最小的一组特征值，该组特征值所在的位置则与目标点最相近的位置。
4.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于：
室内无线局域网收发器信号的测量方法如下：
a、在场景中定义一系列的有效无线局域网收发器；
b、对场景进行区域划分，分块力度和场景环境密切结合，分块的大小为半径2.5米；
c、使用无线终端测量场景中的每个分块。
5.一种基于无线局域网收发器信号强弱定位的算法，其特征在于：
a、定位时，对目标点的实际数据进行收集，对搜索不到的有效无线局域网收发器将其信号值以-100标识，所述目标点在定位***的区域内接收信号；
b、把目标点与测量点中相同无线局域网收发器的信号作绝对差，并对其进行求和，我们称作差异值和，所述测量点设置在需要定位的区域中并相隔特定距离；
c、把测量点、目标点中各个无线局域网收发器按照信号强度进行排序；
d、把测量点信号的顺序序号与反序序号作绝对差并累加到一起，称作最大顺序差；
e、把目标点信号顺序序号分别与各个测量点信号顺序序号相比较，求出顺序的绝对差；
f、把求出的各组顺序的绝对差与各组的最大顺序差作比，以这个比值作为权值，将权值与差异值和的乘积加到差异值和，求出的值作为最终的实际差异值和；
g、比较各组的实际差异值和，得出最小的一组特征值，该组特征值所在的位置则与目标点最相近的位置。
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