CN108989983A - 一种高精度ap定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度AP定位方法及装置，利用信号的加速度移动的位置统计特征和不同位置的AP接入点特征，将需要提供位置服务的空间区域划分成多个定位子块，判断定位信息是否落入的置信区间，当定位信息不在置信区间内标记为盲区定位信息，在当定位信息为盲区定位信息时将相邻区域的平均速度值记录为过渡加速度，根据过渡加速度修正当前的定位坐标，将相邻区域的平均速度值记录为过渡加速度，提高了定位精度，修正死角和障碍物、定位信号盲区之间的定位误差以及精度，大大提高了室内定位方法的精度和定位效率。

Description

一种高精度AP定位方法及装置

技术领域

本公开涉及无线定位技术领域，具体涉及一种高精度AP定位方法及装置。

背景技术

现有的定位算法的第二个步骤一般计算比较复杂。三边测量法是计算坐标的最基本途径，其基本原理是求三个半径和圆心坐标已知的圆弧的交点。三角测量法适用于基于AOA测角的目标定位，被测节点与两个锚节点可以构成一个三角形，两个锚节点之间的距离是已知的，通过AOA测角又测量出了该三角形的两个角，故通过三角运算可以确定被测节点的坐标。

上述方法一般是基于LOS(视距，Line of Sight)条件，对于NLOS(非视距，NoneLine of Sight)的环境定位误差较大，不能达到室内定位的要求。而且由于传播环境和短距的影响，室内定位对时钟同步要求比较高，需要较大的成本。此外，信号易受到干扰，造成距离的测量误差增大，不能精准实现室内定位。现有室内无线定位***主要采用红外、超声波、蓝牙、WiFi、RFID等短距离无线技术，其中WiFi网络的无线定位技术部署广泛且成本较低。WiFi精确度大约在1米至15米的范围内，但需要先在***覆盖区域对设置的若干个AP固定点采集其位置信息以及信号强度形成位置数据库，当室内环境比较复杂，有较多遮挡物时，存在着多个定位盲区，例如死角和障碍物，当定位到信号盲区时定位精度不可避免的产生较大的偏差。因此，如何对现有的室内定位方法进行改进，提高定位的准确度和精度，解决定位信号衰弱、吸收以及遮蔽、信号覆盖死角等影响成为亟需解决的技术问题。

发明内容

本公开提供一种高精度AP定位方法及装置，通过移动定位终端的RSSI的信号强度,根据信号强度的过渡加速度修正死角和障碍物、定位信号盲区之间的定位坐标的误差以及精度。

为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种高精度AP定位方法，所述方法包括以下步骤：

一种基于集合运算的无线定位方法，应用于由接入中心AC、多个接入点AP以及移动定位终端组成的***中，所述无线定位方法包括以下步骤：

步骤1，将需要提供位置服务的空间区域划分成多个定位子块；

步骤2，判断定位信息是否落入的置信区间，当定位信息不在置信区间内标记为盲区定位信息；

步骤3，当定位信息为盲区定位信息时将相邻区域的平均速度值记录为过渡加速度；

步骤4，根据过渡加速度修正当前的定位坐标。

进一步地，在步骤1中，所述将需要提供位置服务的空间区域划分成多个定位子块的方法为，将需要提供位置服务的空间区域称为定位区域，将该定位区域划分成“定位子块”，划分方法为，将所述定位子块为不少于3个AP接入点的覆盖区域按照均等面积划分成10个均等面积的网格，每个网格的顶点均有一个AP接入点，所述AP接入点的覆盖范围为以AP接入点为中心的室内覆盖范围为50米，室外范围35米，当移动定位终端在提供位置服务的空间区域内时根据采集到的网格的顶点的AP接入点RSSI数据根据三点定位算法定位，移动定位终端为安卓或者IOS***的移动设备。

进一步地，在步骤2中，所述判断定位信息是否落入的置信区间的方法包括以下步骤，

步骤2.1，假设每个定位子块网格的顶点的AP接入点的个数为n，移动定位终端采集各AP信号的RSSI值的次数为m，移动定位终端采集到的RSSI数据表示为，R＝(R₁,R₂,…,R_n)，表示移动定位终端在第i个AP上测得的第j个RSSI数据；

步骤2.2，对R_i进行相互独立的区间估计，置信区间与其置信水平和置信界的选取为P{R_il<R_iθ<R_ih}＝1-a，其中，R_iθ表示R_i总体分布中的RSSI信号数据，R_il和R_ih表示置信下界和上界，1-a表示R_iθ在置信区间(R_il,R_ih)中的置信水平,a默认值为0.8；

步骤2.3，设σ_i为的R_i标准差，R_iθ的置信区间(R_il,R_ih)为：

步骤2.4，判断移动定位终端采集到的RSSI数据是否落入R_iθ的置信区间(R_il,R_ih)，当RSSI数据不在置信区间内标记RSSI数据为盲区定位信息。

进一步地，在步骤3中，所述当定位信息为盲区定位信息时将相邻区域的平均速度值记录为过渡加速度的方法为，将最近一段时间ΔT的位置信息构成一个三维数组x[]、y[]、z[]，定位信息的移动为三个连续函数x(t)、y(t)、z(t)，即移动定位终端在时间段ΔT内的运动方程，对运动方程求导可以获得设备在各个方向的运动情况，即而对数组的求导则利用最小二乘法，求出回归直线的斜率就是运动速度，这样计算出的速度是ΔT时间段内的平均速度，当时间的间隔ΔT小于1秒时，求出过渡加速度的速度值，当

记则公式转化为：

其中，i＝1,2,…,n,，ΔT、n均为常量，T₀为定位信息获取间隔，ΔT默认取120秒，复杂度为O(n)。

进一步地，在步骤4中，根据过渡加速度修正当前的定位坐标的方法为，

当前盲区定位信息的过渡加速度为v_x、v_y、v_z，当定位信息获取间隔的时间周期为T₀，则有T₀≥Δt₀，因为如果T₀<Δt₀，则会造成上次接收的信息还没处理完就要接收并处理下一个信息。而T₀>Δt₀时，移动定位终端上的位置信息每T₀时间的间隔更新一次，影响精度的因素是max{T₀，Δt₀}＝T₀，即位置信息的更新时延，获取到的信息实际上是距此刻T₀以前的时刻的位置坐标，修正公式为x＝x′+v_xT₀，y＝y′+v_yT₀，z＝z′+v_zT₀其中，x、y、z分别为根据过渡加速度修正后的当前的定位坐标位置，x′、y′、z′分别是盲区定位信息获取到的位置，即距此刻T₀以前的时刻的位置坐标。

本发明还提供了一种高精度AP定位装置，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在所述装置的以下单元中：

定位区域划分单元，用于将需要提供位置服务的空间区域划分成多个定位子块；

盲区标记单元，用于判断定位信息是否落入的置信区间，当定位信息不在置信区间内标记为盲区定位信息；

加速度记录单元，用于在当定位信息为盲区定位信息时将相邻区域的平均速度值记录为过渡加速度；

定位修正单元，用于根据过渡加速度修正当前的定位坐标。

本公开的有益效果为：本发明提供一种高精度AP定位方法及装置，修正死角和障碍物、定位信号盲区之内定位信息的定位误差以及精度，保障了在复杂地形的定位数据传输的定位可靠性，大大提高了室内定位方法的精度和定位效率。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：

图1所示为一种高精度AP定位方法的流程图；

图2所示为一种高精度AP定位装置图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示为根据本公开的一种高精度AP定位方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本公开的实施方式的一种高精度AP定位方法。

本公开提出一种高精度AP定位方法，具体包括以下步骤：

步骤1，将需要提供位置服务的空间区域划分成多个定位子块；

步骤2，判断定位信息是否落入的置信区间，当定位信息不在置信区间内标记为盲区定位信息；

步骤3，当定位信息为盲区定位信息时将相邻区域的平均速度值记录为过渡加速度；

步骤4，根据过渡加速度修正当前的定位坐标。

进一步地，在步骤1中，所述将需要提供位置服务的空间区域划分成多个定位子块的方法为，将需要提供位置服务的空间区域称为定位区域，将该定位区域划分成“定位子块”，划分方法为，将所述定位子块为不少于3个AP接入点的覆盖区域按照均等面积划分成10个均等面积的网格，每个网格的顶点均有一个AP接入点，所述AP接入点的覆盖范围为以AP接入点为中心的室内覆盖范围为50米，室外范围35米，当移动定位终端在提供位置服务的空间区域内时根据采集到的网格的顶点的AP接入点RSSI数据根据三点定位算法定位，移动定位终端为安卓或者IOS***的移动设备。

进一步地，在步骤2中，所述判断定位信息是否落入的置信区间的方法包括以下步骤，

步骤2.1，假设每个定位子块网格的顶点的AP接入点的个数为n，移动定位终端采集各AP信号的RSSI值的次数为m，移动定位终端采集到的RSSI数据表示为，R＝(R₁,R₂,…,R_n)，表示移动定位终端在第i个AP上测得的第j个RSSI数据；

步骤2.2，对R_i进行相互独立的区间估计，置信区间与其置信水平和置信界的选取为P{R_il<R_iθ<R_ih}＝1-a，其中，R_iθ表示R_i总体分布中的RSSI信号数据，R_il和R_ih表示置信下界和上界，1-a表示R_iθ在置信区间(R_il,R_ih)中的置信水平,a默认值为0.8；

步骤2.3，设σ_i为的R_i标准差，R_iθ的置信区间(R_il,R_ih)为：

步骤2.4，判断移动定位终端采集到的RSSI数据是否落入R_iθ的置信区间(R_il,R_ih)，当RSSI数据不在置信区间内标记RSSI数据为盲区定位信息。

进一步地，在步骤3中，所述当定位信息为盲区定位信息时将相邻区域的平均速度值记录为过渡加速度的方法为，

将最近一段时间ΔT的位置信息构成一个三维数组x[]、y[]、z[]，定位信息的移动为三个连续函数x(t)、y(t)、z(t)，即移动定位终端在时间段ΔT内的运动方程，对运动方程求导可以获得设备在各个方向的运动情况，即而对数组的求导则利用最小二乘法，求出回归直线的斜率就是运动速度，这样计算出的速度是ΔT时间段内的平均速度，当时间的间隔ΔT小于1秒时，求出过渡加速度的速度值，当

则公式转化为：

其中，i＝1,2,…,n,，ΔT、n均为常量，T₀为定位信息获取间隔，ΔT默认取120秒，复杂度为O(n)。

进一步地，在步骤4中，根据过渡加速度修正当前的定位坐标的方法为，

当前盲区定位信息的过渡加速度为v_x、v_y、v_z，当定位信息获取间隔的时间周期为T₀，则有T₀≥Δt₀，因为如果T₀<Δt₀，则会造成上次接收的信息还没处理完就要接收并处理下一个信息。而T₀>Δt₀时，移动定位终端上的位置信息每T₀时间的间隔更新一次，影响精度的因素是max{T₀，Δt₀}＝T₀，即位置信息的更新时延，获取到的信息实际上是距此刻T₀以前的时刻的位置坐标，修正公式为x＝x′+v_xT₀，y＝y′+v_yT₀，z＝z′+v_zT₀其中，x、y、z分别为根据过渡加速度修正后的当前的定位坐标位置，x′、y′、z′分别是盲区定位信息获取到的位置，即距此刻T₀以前的时刻的位置坐标。

本公开的实施例提供的一种高精度AP定位装置，如图2所示为本公开的一种高精度AP定位装置图，该实施例的一种高精度AP定位装置包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种高精度AP定位装置实施例中的步骤。

所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在所述装置的以下单元中：

定位区域划分单元，用于将需要提供位置服务的空间区域划分成多个定位子块；

盲区标记单元，用于判断定位信息是否落入的置信区间，当定位信息不在置信区间内标记为盲区定位信息；

加速度记录单元，用于在当定位信息为盲区定位信息时将相邻区域的平均速度值记录为过渡加速度；

定位修正单元，用于根据过渡加速度修正当前的定位坐标。

所述一种高精度AP定位装置可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种高精度AP定位装置，可运行的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种高精度AP定位装置的示例，并不构成对一种高精度AP定位装置的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种高精度AP定位装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种高精度AP定位装置运行装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种高精度AP定位装置可运行装置的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种高精度AP定位装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

所述一种高精度AP定位装置的置信水平达到0.8时，平均定位误差最小；此时随着置信水平增加时，定位误差逐渐增大；当置信水平为0.8时，定位误差最小。可见，当置信水平高于0.8或低于0.8时，由于置信区间变大或变小，置信区间不能呈现较好的RSSI变化区间，使得定位精度降低。

尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (6)

1.一种高精度AP定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将需要提供位置服务的空间区域划分成多个定位子块；

步骤2，判断定位信息是否落入的置信区间，当定位信息不在置信区间内标记为盲区定位信息；

步骤3，当定位信息为盲区定位信息时将相邻区域的平均速度值记录为过渡加速度；

步骤4，根据过渡加速度修正当前的定位坐标。

2.根据权利要求1所述的一种高精度AP定位方法，其特征在于，在步骤1中，所述将需要提供位置服务的空间区域划分成多个定位子块的方法为，将所述定位子块为不少于3个AP接入点的覆盖区域按照均等面积划分成10个均等面积的网格，每个网格的顶点均有一个AP接入点，所述AP接入点的覆盖范围为以AP接入点为中心的室内覆盖范围为50米，室外范围35米，当移动定位终端在提供位置服务的空间区域内时根据采集到的网格的顶点的AP接入点RSSI数据根据三点定位算法定位，移动定位终端为安卓或者IOS***的移动设备。

3.根据权利要求1所述的一种高精度AP定位方法，其特征在于，在步骤2中，所述判断定位信息是否落入的置信区间的方法包括以下步骤，

步骤2.1，假设每个定位子块网格的顶点的AP接入点的个数为n，移动定位终端采集各AP信号的RSSI值的次数为m，移动定位终端采集到的RSSI数据表示为，R＝(R₁,R₂,…,R_n)，表示移动定位终端在第i个AP上测得的第j个RSSI数据；

步骤2.2，对R_i进行相互独立的区间估计，置信区间与其置信水平和置信界的选取为P{R_il<R_iθ<R_ih}＝1-a，其中，R_iθ表示R_i总体分布中的RSSI信号数据，R_il和R_ih表示置信下界和上界，1-a表示R_iθ在置信区间(R_il,R_ih)中的置信水平,a默认值为0.8；

步骤2.3，设σ_i为的R_i标准差，R_iθ的置信区间(R_il,R_ih)为：

步骤2.4，判断移动定位终端采集到的RSSI数据是否落入R_iθ的置信区间(R_il,R_ih)，当RSSI数据不在置信区间内标记RSSI数据为盲区定位信息。

4.根据权利要求1所述的一种高精度AP定位方法，其特征在于，在步骤3中，所述当定位信息为盲区定位信息时将相邻区域的平均速度值记录为过渡加速度的方法为，

将最近一段时间ΔT的位置信息构成一个三维数组x[]、y[]、z[]，定位信息的移动为三个连续函数x(t)、y(t)、z(t)，即移动定位终端在时间段ΔT内的运动方程，对运动方程求导可以获得设备在各个方向的运动情况，即而对数组的求导则利用最小二乘法，求出回归直线的斜率就是运动速度，这样计算出的速度是ΔT时间段内的平均速度，当时间的间隔ΔT小于1秒时，求出过渡加速度的速度值，当

，

则公式转化为：

其中，i＝1,2,…,n,，ΔT、n均为常量，T₀为定位信息获取间隔，ΔT默认取120秒，复杂度为O(n)。

5.根据权利要求1所述的一种高精度AP定位方法，其特征在于，在步骤4中，根据过渡加速度修正当前的定位坐标的方法为，

当前盲区定位信息的过渡加速度为v_x、v_y、v_z，当定位信息获取间隔的时间周期为T₀，则有T₀≥Δt₀，因为如果T₀<Δt₀，则会造成上次接收的信息还没处理完就要接收并处理下一个信息，而T₀>Δt₀时，移动定位终端上的位置信息每T₀时间的间隔更新一次，影响精度的因素是max{T₀，Δt₀}＝T₀，即位置信息的更新时延，修正公式为x＝x′+v_xT₀，y＝y′+v_yT₀，z＝z′+v_zT₀其中，x、y、z分别为根据过渡加速度修正后的当前的定位坐标位置，x′、y′、z′分别是盲区定位信息获取到的位置，即距此刻T₀以前的时刻的位置坐标。

6.一种高精度AP定位装置，其特征在于，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在所述装置的以下单元中：

定位区域划分单元，用于将需要提供位置服务的空间区域划分成多个定位子块；

盲区标记单元，用于判断定位信息是否落入的置信区间，当定位信息不在置信区间内标记为盲区定位信息；

加速度记录单元，用于在当定位信息为盲区定位信息时将相邻区域的平均速度值记录为过渡加速度；

定位修正单元，用于根据过渡加速度修正当前的定位坐标。