本發(fā)明涉及室內(nèi)外定位技術(shù)，具體涉及室內(nèi)外無縫定位方法及定位系統(tǒng)

背景技術(shù)：

信息技術(shù)推動(dòng)科技的發(fā)展，如今，人們對(duì)于信息的獲取、存儲(chǔ)、傳遞實(shí)現(xiàn)了世界的網(wǎng)絡(luò)化，加強(qiáng)了對(duì)于位置信息的關(guān)注。

根據(jù)需求的應(yīng)用場(chǎng)景不同，通常可以將定位分為室外定位、室內(nèi)定位。前者依賴于衛(wèi)星陣列與地面基站的通信，而且精度非常高，如北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)、GPS(Global positioning system，全球定位系統(tǒng))定位系統(tǒng)，以此為基礎(chǔ)，室外定位軟件也已經(jīng)較為成熟，包括現(xiàn)有技術(shù)中的百度地圖等?？紤]到室內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性，定位衛(wèi)星的信號(hào)難以正常接受，因此當(dāng)前的室外定位系統(tǒng)難以適應(yīng)室內(nèi)場(chǎng)景。不過，人們的需求并未因此減少，為此，室內(nèi)定位得到了關(guān)注，包括RFID技術(shù)、超寬帶技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)等。相對(duì)來說，Wi-Fi技術(shù)成本較低，實(shí)現(xiàn)難度不高，并且可移植、可擴(kuò)展。Wi-Fi是一種將裝有無線網(wǎng)卡的設(shè)備通過連接到同一無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)從而進(jìn)行通信的技術(shù)。Wi-Fi定位技術(shù)依賴于Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵在于接入點(diǎn)(Access Point,AP)和無線網(wǎng)卡。常見的Wi-Fi定位系統(tǒng)有兩類：第一，借助配備無線網(wǎng)卡的設(shè)備檢測(cè)3個(gè)AP信號(hào)強(qiáng)度，采取差分算法得到大致的位置坐標(biāo)；第二，構(gòu)建位置指紋數(shù)據(jù)庫，將其和AP信號(hào)強(qiáng)度值向量對(duì)照，根據(jù)算法計(jì)算位置信息。如今，Wi-Fi熱點(diǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)的大規(guī)模覆蓋，通常的實(shí)現(xiàn)方式是部署路由器陣列，該陣列往往位置固定，工作穩(wěn)定，同時(shí)維護(hù)簡(jiǎn)單，對(duì)這些熱點(diǎn)的合理利用能夠降低硬件成本、提升定位精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于為了解決現(xiàn)有技術(shù)中無法高效地采用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)與室外定位技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外無縫定位等問題的出現(xiàn)；提供室內(nèi)外無縫定位方法及定位系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種室內(nèi)外無縫定位方法，所述方法包括：

定位當(dāng)前位置，生成定位數(shù)據(jù)；所述定位數(shù)據(jù)包括：所述當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)、所述當(dāng)前位置的GPS信號(hào)和/或所述當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)；

當(dāng)所述Wi-Fi信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度超過設(shè)定閾值時(shí)，采用室內(nèi)模式計(jì)算所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；否則將采用室外模式計(jì)算所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)。

較佳地，在定位當(dāng)前位置，生成定位數(shù)據(jù)的步驟中，具體包含：

定位所述當(dāng)前位置，生成所述當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)；

定位所述當(dāng)前位置，生成所述當(dāng)前位置的GPS信號(hào)；

定位所述當(dāng)前位置，生成所述當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)。

較佳地，在所述定位當(dāng)前位置，生成定位數(shù)據(jù)的步驟之前；所述方法還包含：

建立后臺(tái)數(shù)據(jù)庫；所述后臺(tái)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)至少一個(gè)建筑物室內(nèi)以及附近的所有參考點(diǎn)的無線接入點(diǎn)信號(hào)向量強(qiáng)度；

均勻選擇若干個(gè)所述參考點(diǎn)作為參考定位點(diǎn)，將每個(gè)所述參考定位點(diǎn)的所述無線接入點(diǎn)信號(hào)向量強(qiáng)度存入所述后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

較佳地，在采用室內(nèi)模式計(jì)算所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)的步驟中；具體包含：

將所述當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)強(qiáng)度與所述后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)所述參考定位點(diǎn)的所述接入點(diǎn)信號(hào)向量強(qiáng)度進(jìn)行比對(duì)并計(jì)算匹配程度；

根據(jù)所述匹配程度選取排名前K位的K個(gè)所述參考定位點(diǎn)，采用卡爾曼濾波算法計(jì)算所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；

將所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)存入所述后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

較佳地，在采用室外模式對(duì)所述當(dāng)前位置進(jìn)行定位的步驟中，具體包含：

當(dāng)僅接收到所述當(dāng)前位置的GPS信號(hào)時(shí)，采用卡爾曼濾波算法將所述GPS信號(hào)處理為所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；或

當(dāng)僅接收到所述當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)時(shí)，采用卡爾曼濾波算法將所述北斗定位信號(hào)處理為所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；或

當(dāng)接收到所述當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)以及所述當(dāng)前位置的GPS信號(hào)時(shí)；當(dāng)所述北斗定位信號(hào)對(duì)應(yīng)的接收衛(wèi)星數(shù)量多于所述GPS信號(hào)對(duì)應(yīng)的接收衛(wèi)星數(shù)量時(shí)，采用卡爾曼濾波算法將所述北斗定位信號(hào)處理為所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；否則，采用卡爾曼濾波算法將所述GPS信號(hào)處理為所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)。

一種室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

位置服務(wù)終端，被配置為定位當(dāng)前位置，生成定位數(shù)據(jù)；所述定位數(shù)據(jù)包括：所述當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)、所述當(dāng)前位置的GPS信號(hào)和/或所述當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)；

位置服務(wù)平臺(tái)，被配置為當(dāng)所述Wi-Fi信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度超過設(shè)定閾值時(shí)，采用室內(nèi)模式計(jì)算所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；否則將采用室外模式計(jì)算所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)。

較佳地，所述位置服務(wù)終端包括：

Wi-Fi模塊，定位所述當(dāng)前位置，生成所述當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)；

北斗模塊，定位所述當(dāng)前位置，生成所述當(dāng)前位置的GPS信號(hào)；

GPS模塊，定位所述當(dāng)前位置，生成所述當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)；

接口轉(zhuǎn)換模塊，將所述定位數(shù)據(jù)發(fā)送至所述位置服務(wù)平臺(tái)；

電源模塊，為所述北斗模塊、所述GPS模塊、所述Wi-Fi模塊以及所述接口轉(zhuǎn)換模塊提供工作電源。

較佳地，所述位置服務(wù)平臺(tái)還被配置為：

建立后臺(tái)數(shù)據(jù)庫；所述后臺(tái)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)至少一個(gè)建筑物室內(nèi)以及附近的所有參考點(diǎn)的無線接入點(diǎn)信號(hào)向量強(qiáng)度；

均勻選擇若干個(gè)所述參考點(diǎn)作為參考定位點(diǎn)，將每個(gè)所述參考定位點(diǎn)的所述無線接入點(diǎn)信號(hào)向量強(qiáng)度存入所述后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

較佳地，在所述位置服務(wù)平臺(tái)采用室內(nèi)模式計(jì)算所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)的步驟中；具體包含：

所述位置服務(wù)平臺(tái)將所述當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)強(qiáng)度與所述后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)所述參考定位點(diǎn)的所述無線接入點(diǎn)信號(hào)向量強(qiáng)度進(jìn)行比對(duì)并計(jì)算匹配程度；

所述位置服務(wù)平臺(tái)根據(jù)所述匹配程度選取排名前K位的K個(gè)參考定位點(diǎn)，采用卡爾曼濾波算法計(jì)算所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；

將所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)存入所述后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

較佳地，在所述位置服務(wù)平臺(tái)采用室外模式計(jì)算所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)的步驟中，具體包含：

當(dāng)僅接收到所述當(dāng)前位置的GPS信號(hào)時(shí)，所述位置服務(wù)平臺(tái)采用卡爾曼濾波算法將所述GPS信號(hào)處理為所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；或

當(dāng)僅接收到所述當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)時(shí)，所述位置服務(wù)平臺(tái)采用卡爾曼濾波算法將所述北斗定位信號(hào)處理為所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；或

當(dāng)接收到所述當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)以及所述當(dāng)前位置的GPS信號(hào)時(shí)；當(dāng)所述北斗定位信號(hào)對(duì)應(yīng)的接收衛(wèi)星數(shù)量多于所述GPS信號(hào)對(duì)應(yīng)的接收衛(wèi)星數(shù)量時(shí)，所述位置服務(wù)平臺(tái)采用卡爾曼濾波算法將所述北斗定位信號(hào)處理為所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；否則，所述位置服務(wù)平臺(tái)采用卡爾曼濾波算法將所述GPS信號(hào)處理為所述當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)。

在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

本發(fā)明公開的室內(nèi)外無縫定位方法及定位系統(tǒng)，采用位置服務(wù)終端、位置服務(wù)平臺(tái)組建形成定位系統(tǒng)。首先，位置服務(wù)終端定位當(dāng)前位置，生成定位數(shù)據(jù)；其次，位置服務(wù)平臺(tái)用于當(dāng)Wi-Fi信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度超過設(shè)定閾值時(shí)，采用室內(nèi)模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；否則將采用室外模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)外不同環(huán)境下的高精度定位，滿足兼有室內(nèi)外定位需求的系統(tǒng)，在室外定位時(shí)不僅僅依靠于全球衛(wèi)星導(dǎo)航生成的北斗定位信號(hào)進(jìn)行定位，同時(shí)加入了GPS定位，能夠保證室外定位的不間斷性，提高定位精度；在室內(nèi)定位時(shí)選擇Wi-Fi定位方法，特別適用于已經(jīng)有Wi-Fi覆蓋、布置有一定數(shù)量路由器的室內(nèi)場(chǎng)所，這樣能夠降低定位成本。同時(shí)，本發(fā)明在室內(nèi)定位得到初步定位結(jié)果后，采用卡爾曼濾波實(shí)現(xiàn)定位位置的最優(yōu)估計(jì)，從而降低系統(tǒng)噪聲、干擾帶來的不良作用，提升定位的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明室內(nèi)外無縫定位方法的整體流程示意圖。

圖2為本發(fā)明室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種室內(nèi)外無縫定位方法，該方法包括：

S1，定位當(dāng)前位置，生成定位數(shù)據(jù)。

定位數(shù)據(jù)包括：當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)、當(dāng)前位置的GPS信號(hào)和/或當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)。

S2，當(dāng)Wi-Fi信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度超過設(shè)定閾值時(shí)，采用室內(nèi)模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；否則將采用室外模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)。

本實(shí)施例公開的室內(nèi)外無縫定位方法，能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)外不同環(huán)境下的高精度定位，滿足兼有室內(nèi)外定位需求的系統(tǒng)，在室外定位時(shí)不僅僅依靠于全球衛(wèi)星導(dǎo)航生成的北斗定位信號(hào)進(jìn)行定位，同時(shí)加入了GPS定位，能夠保證室外定位的不間斷性，提高定位精度；在室內(nèi)定位時(shí)選擇Wi-Fi定位方法，特別適用于已經(jīng)有Wi-Fi覆蓋、布置有一定數(shù)量路由器的室內(nèi)場(chǎng)所，這樣能夠降低定位成本。

實(shí)施例2

如圖1所示，一種室內(nèi)外無縫定位方法，該方法包括：

S1，定位當(dāng)前位置，生成定位數(shù)據(jù)。

其中，定位數(shù)據(jù)包括：當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)、當(dāng)前位置的GPS信號(hào)和/或當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)。

在步驟S1中，具體包含：

S1.1，定位當(dāng)前位置，生成當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)；

S1.2，定位當(dāng)前位置，生成當(dāng)前位置的GPS信號(hào)；

S1.3，定位當(dāng)前位置，生成當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)。

在步驟S1之前，本實(shí)施例公開的室內(nèi)外無縫定位方法還包括：

S0.1，建立后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)至少一個(gè)建筑物室內(nèi)以及附近的所有參考點(diǎn)的無線接入點(diǎn)信號(hào)向量強(qiáng)度。

本實(shí)施例中，利用至少一個(gè)建筑物室內(nèi)已有的參考路由器形成的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，記錄每個(gè)參考點(diǎn)的無線接入點(diǎn)(AP,Access Point)信號(hào)向量以及每個(gè)無線AP信號(hào)向量強(qiáng)度。其中，每個(gè)無線AP信號(hào)向量包括SSID、MAC地址。

S0.2，均勻選擇若干個(gè)參考點(diǎn)作為參考定位點(diǎn)，將每個(gè)參考定位點(diǎn)的無線接入點(diǎn)信號(hào)向量強(qiáng)度存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

本實(shí)施例中，根據(jù)室內(nèi)情況，在橫向、縱向按距離均勻選擇M個(gè)參考點(diǎn)作為參考定位點(diǎn)。

S2，當(dāng)Wi-Fi信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度超過設(shè)定閾值時(shí)，采用室內(nèi)模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；否則將采用室外模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)。

步驟S2具體包含如下步驟：

S2.1在采用室內(nèi)模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)的步驟中，具體包含：

S2.1.1，將當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)強(qiáng)度與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)參考定位點(diǎn)的接入點(diǎn)信號(hào)向量強(qiáng)度進(jìn)行比對(duì)并計(jì)算匹配程度。

本實(shí)施例中，實(shí)時(shí)收集當(dāng)前位置接受到的信號(hào)強(qiáng)度，即無線AP信號(hào)向量強(qiáng)度信息；將其和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中的所有參考定位點(diǎn)的無線AP信號(hào)向量強(qiáng)度進(jìn)行比對(duì)。

S2.1.2，根據(jù)匹配程度選取排名前K位的K個(gè)參考定位點(diǎn)，采用卡爾曼濾波算法計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)。

S2.1.3，將當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

本實(shí)施例中：

首先，主動(dòng)搜索室內(nèi)附近的無線AP信號(hào)向量，并將收集到的無線AP信號(hào)向量強(qiáng)度保存到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中。

其次，在參考定位點(diǎn)表中掃描，找到最近似的K個(gè)參考定位點(diǎn)，掃描找點(diǎn)的過程中，需要對(duì)比當(dāng)前位置的向量強(qiáng)度和參考定位點(diǎn)的向量強(qiáng)度值，具體的衡量公式為：

由此公式計(jì)算得到的D_i即為待測(cè)點(diǎn)(當(dāng)前位置)和第i個(gè)參考定位點(diǎn)的距離，可見我們將會(huì)得到M個(gè)這樣的距離，并從中選取前K個(gè)最小距離的參考定位點(diǎn)。

通常，q＝2時(shí)的效果最佳，因此q通常選取為2，公式則可表示為：

其中，(x_i,y_i)為第i個(gè)參考定位點(diǎn)的坐標(biāo)，為測(cè)得的當(dāng)前位置的坐標(biāo)。

得到室內(nèi)定位的初步結(jié)果后，卡爾曼濾波子線程將對(duì)結(jié)果進(jìn)行濾波，提升準(zhǔn)確性。

假設(shè)系統(tǒng)模型為x(n+1)＝Ax(n)+Bu(n+1)+w(n+1)，系統(tǒng)的測(cè)量值z(mì)(n+1)＝Hx(n+1)+v(n+1)，其中w(n)和v(n)是高斯白噪聲，協(xié)方差分別為p(w)和p(v)。

在本系統(tǒng)中，x(n)可以表示為(x_n,y_n,v_x,v_y)；A作為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，具體可以表示為如下形式：

u(n+1)作為當(dāng)前狀態(tài)控制量，可以選擇為0，認(rèn)為沒有控制量；

H作為測(cè)量系統(tǒng)的參數(shù)，具體可以表示為如下形式：

由于本系統(tǒng)采取的是K近鄰法，因此

如果，現(xiàn)在系統(tǒng)狀態(tài)為n+1，根據(jù)系統(tǒng)模型，由公式計(jì)算得到n+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)值其中為上一時(shí)刻的最優(yōu)估計(jì)定位結(jié)果。

計(jì)算得到當(dāng)前狀態(tài)的協(xié)方差p(n+1|n)＝Ap(n|n)A′+p(w)；

當(dāng)前的測(cè)量值為z(n+1)，結(jié)合上述兩個(gè)步驟中的預(yù)測(cè)值計(jì)算得到卡爾曼增益Kg(n+1)＝p(n+1|n)H′/(Hp(n+1|n)H′+p(v))；

得到當(dāng)前狀態(tài)下的最優(yōu)估計(jì)

為了確?？柭鼮V波能夠不斷運(yùn)行，更新n+1狀態(tài)下的協(xié)方差p(n+1|n+1)＝(E-Kg(n+1)H)p(n+1|n)。

經(jīng)過卡爾曼濾波后，室內(nèi)外定位的結(jié)果則更加精準(zhǔn)。

S2.2，在采用室外模式對(duì)當(dāng)前位置進(jìn)行定位的步驟中，具體包含：

當(dāng)僅接收到當(dāng)前位置的GPS信號(hào)時(shí)，采用卡爾曼濾波算法將GPS信號(hào)處理為當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)，并存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫；或

當(dāng)僅接收到當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)時(shí)，采用卡爾曼濾波算法將北斗定位信號(hào)處理為當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)，并存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫；或

當(dāng)接收到當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)以及當(dāng)前位置的GPS信號(hào)時(shí)；當(dāng)北斗定位信號(hào)對(duì)應(yīng)的接收衛(wèi)星數(shù)量多于GPS信號(hào)對(duì)應(yīng)的接收衛(wèi)星數(shù)量時(shí)，采用卡爾曼濾波算法將北斗定位信號(hào)處理為當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；否則，采用卡爾曼濾波算法將GPS信號(hào)處理為當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)，并存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

本實(shí)施例中：

得到室外定位的初步結(jié)果后，卡爾曼濾波子線程將對(duì)結(jié)果進(jìn)行濾波，提升準(zhǔn)確性。

假設(shè)系統(tǒng)模型為x(n+1)＝Ax(n)+Bu(n+1)+w(n+1)，系統(tǒng)的測(cè)量值z(mì)(n+1)＝Hx(n+1)+v(n+1)，其中w(n)和v(n)是高斯白噪聲，協(xié)方差分別為p(w)和p(v)。

在本系統(tǒng)中，x(n)可以表示為(x_n,y_n,v_x,v_y)；A作為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，具體可以表示為如下形式：

u(n+1)作為當(dāng)前狀態(tài)控制量，可以選擇為0，認(rèn)為沒有控制量；

H作為測(cè)量系統(tǒng)的參數(shù)，具體可以表示為如下形式：

由于本系統(tǒng)采取的是K近鄰法，因此

如果，現(xiàn)在系統(tǒng)狀態(tài)為n+1，根據(jù)系統(tǒng)模型，由公式計(jì)算得到n+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)值其中為上一時(shí)刻的最優(yōu)估計(jì)定位結(jié)果。

計(jì)算得到當(dāng)前狀態(tài)的協(xié)方差p(n+1|n)＝Ap(n|n)A′+p(w)；

當(dāng)前的測(cè)量值為z(n+1)，結(jié)合上述兩個(gè)步驟中的預(yù)測(cè)值計(jì)算得到卡爾曼增益Kg(n+1)＝p(n+1|n)H′/(Hp(n+1|n)H′+p(v))；

得到當(dāng)前狀態(tài)下的最優(yōu)估計(jì)

為了確保卡爾曼濾波能夠不斷運(yùn)行，更新n+1狀態(tài)下的協(xié)方差p(n+1|n+1)＝(E-Kg(n+1)H)p(n+1|n)。

經(jīng)過卡爾曼濾波后，室內(nèi)外定位的結(jié)果則更加精準(zhǔn)。

本實(shí)施例公開的室內(nèi)外無縫定位方法，滿足兼有室內(nèi)外的定位需求。室內(nèi)定位時(shí)選擇Wi-Fi信號(hào)進(jìn)行定位，特別適用于已有Wi-Fi覆蓋、布置有一定數(shù)量路由器的室內(nèi)場(chǎng)所。在室外定位時(shí)，采用北斗定位信號(hào)、GPS信號(hào)，確保室外定位的不間斷性。本實(shí)施例在得到初步定位結(jié)果后，采用卡爾曼濾波算法實(shí)現(xiàn)當(dāng)前位置的最優(yōu)估計(jì)，提高了定位的準(zhǔn)確性。

實(shí)施例3

如圖2所示，一種室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)包括：位置服務(wù)終端、位置服務(wù)平臺(tái)2。其中：

位置服務(wù)終端被配置為定位當(dāng)前位置，生成定位數(shù)據(jù)。位置服務(wù)平臺(tái)2被配置為當(dāng)Wi-Fi信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度超過設(shè)定閾值時(shí)，采用室內(nèi)模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；否則將采用室外模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)。

本實(shí)施例中，定位數(shù)據(jù)包括：當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)、當(dāng)前位置的GPS信號(hào)和/或當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)。

本實(shí)施例公開的一種室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)，位置服務(wù)終端用于提供待定位的位置信息，位置服務(wù)平臺(tái)能夠根據(jù)位置信息確定采用室內(nèi)模式或室外模式處理位置信息，得到最終的定位結(jié)果。本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)室外定位精度可到10m，室內(nèi)定位精度為3m。

實(shí)施例4

如圖2所示，一種室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：位置服務(wù)終端、位置服務(wù)平臺(tái)2。其中：

位置服務(wù)終端被配置為定位當(dāng)前位置，生成定位數(shù)據(jù)。位置服務(wù)平臺(tái)2被配置為當(dāng)Wi-Fi信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度超過設(shè)定閾值時(shí)，采用室內(nèi)模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)；否則將采用室外模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)。

本實(shí)施例中，定位數(shù)據(jù)包括：當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)、當(dāng)前位置的GPS信號(hào)和/或當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)。

本實(shí)施例中，定位數(shù)據(jù)包含當(dāng)前位置的經(jīng)緯度信息、高度信息等。

本實(shí)施例中，位置服務(wù)終端包括：Wi-Fi模塊11、北斗模塊12、GPS模塊13、接口轉(zhuǎn)換模塊14以及電源模塊15。其中：

Wi-Fi模塊11用于定位當(dāng)前位置，生成當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)。北斗模塊12用于定位當(dāng)前位置，生成當(dāng)前位置的GPS信號(hào)。GPS模塊13用于定位當(dāng)前位置，生成當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)。接口轉(zhuǎn)換模塊14將定位數(shù)據(jù)發(fā)送至位置服務(wù)平臺(tái)2；電源模塊15為北斗模塊12、GPS模塊13、Wi-Fi模塊11以及接口轉(zhuǎn)換模塊14提供工作電源。

當(dāng)室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，位置服務(wù)終端上電，并通過接口轉(zhuǎn)換模塊14與位置服務(wù)平臺(tái)2建立連接；并經(jīng)過串口檢測(cè)、初始化后，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外無縫定位。

本實(shí)施例中，在位置服務(wù)終端被配置為定位當(dāng)前位置，生成定位數(shù)據(jù)之前；位置服務(wù)平臺(tái)2還用于建立后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)至少一個(gè)建筑物室內(nèi)以及附近的所有參考點(diǎn)的無線接入點(diǎn)信號(hào)向量強(qiáng)度。進(jìn)一步，位置服務(wù)平臺(tái)2用于均勻選擇若干個(gè)參考點(diǎn)作為參考定位點(diǎn)，將每個(gè)參考定位點(diǎn)的無線接入點(diǎn)信號(hào)向量強(qiáng)度存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

本實(shí)施例中，在位置服務(wù)平臺(tái)2采用室內(nèi)模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)的步驟中，具體包含：

位置服務(wù)平臺(tái)2將當(dāng)前位置的Wi-Fi信號(hào)強(qiáng)度與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)參考定位點(diǎn)的無線接入點(diǎn)信號(hào)向量強(qiáng)度進(jìn)行比對(duì)并計(jì)算匹配程度。

位置服務(wù)平臺(tái)2根據(jù)匹配程度選取排名前K位的K個(gè)參考定位點(diǎn)，采用卡爾曼濾波算法計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)。

將當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

本實(shí)施例中，在位置服務(wù)平臺(tái)2采用室外模式計(jì)算當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)的步驟中，具體包含：

當(dāng)僅接收到當(dāng)前位置的GPS信號(hào)時(shí)，位置服務(wù)平臺(tái)2將GPS信號(hào)處理為當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)，并存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫；或

當(dāng)僅接收到當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)時(shí)，位置服務(wù)平臺(tái)2將北斗定位信號(hào)處理為當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)，并存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫；或

當(dāng)接收到當(dāng)前位置的北斗定位信號(hào)以及當(dāng)前位置的GPS信號(hào)時(shí)；當(dāng)北斗定位信號(hào)對(duì)應(yīng)的接收衛(wèi)星數(shù)量多于GPS信號(hào)對(duì)應(yīng)的接收衛(wèi)星數(shù)量時(shí)，位置服務(wù)平臺(tái)2將北斗定位信號(hào)處理為當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)，并存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫；否則，位置服務(wù)平臺(tái)2將GPS信號(hào)處理為當(dāng)前位置的定位坐標(biāo)，并存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

本實(shí)施例公開的一種室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)，在對(duì)已接收的室內(nèi)或室外定位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理中，具體如下：

首先，主動(dòng)搜索室內(nèi)以及附近的無線AP信號(hào)向量，并將收集到的無線AP信號(hào)向量強(qiáng)度保存到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中。

其次，在參考定位點(diǎn)表中掃描，找到最近似的K個(gè)參考定位點(diǎn)，掃描找點(diǎn)的過程中，需要對(duì)比當(dāng)前位置的向量強(qiáng)度和參考定位點(diǎn)的向量強(qiáng)度值，具體的衡量公式為：

由此公式計(jì)算得到的D_i即為待測(cè)點(diǎn)(當(dāng)前位置)和第i個(gè)參考定位點(diǎn)的距離，可見我們將會(huì)得到M個(gè)這樣的距離，并從中選取前K個(gè)最小距離的參考定位點(diǎn)。

通常，q＝2時(shí)的效果最佳，因此q通常選取為2，公式則可表示為：

其中，(x_i,y_i)為第i個(gè)參考定位點(diǎn)的坐標(biāo)，為測(cè)得的當(dāng)前位置的坐標(biāo)。

得到室外或室內(nèi)定位的初步結(jié)果后，卡爾曼濾波子線程將對(duì)結(jié)果進(jìn)行濾波，提升準(zhǔn)確性。

假設(shè)系統(tǒng)模型為x(n+1)＝Ax(n)+Bu(n+1)+w(n+1)，系統(tǒng)的測(cè)量值z(mì)(n+1)＝Hx(n+1)+v(n+1)，其中w(n)和v(n)是高斯白噪聲，協(xié)方差分別為p(w)和p(v)。

在本系統(tǒng)中，x(n)可以表示為(x_n,y_n,v_x,v_y)；A作為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，具體可以表示為如下形式：

u(n+1)作為當(dāng)前狀態(tài)控制量，可以選擇為0，認(rèn)為沒有控制量；

H作為測(cè)量系統(tǒng)的參數(shù)，具體可以表示為如下形式：

由于本系統(tǒng)采取的是K近鄰法，因此

如果，現(xiàn)在系統(tǒng)狀態(tài)為n+1，根據(jù)系統(tǒng)模型，由公式計(jì)算得到n+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)值其中為上一時(shí)刻的最優(yōu)估計(jì)定位結(jié)果。

計(jì)算得到當(dāng)前狀態(tài)的協(xié)方差p(n+1|n)＝Ap(n|n)A′+p(w)；

當(dāng)前的測(cè)量值為z(n+1)，結(jié)合上述兩個(gè)步驟中的預(yù)測(cè)值計(jì)算得到卡爾曼增益Kg(n+1)＝p(n+1|n)H′/(Hp(n+1|n)H′+p(v))；

得到當(dāng)前狀態(tài)下的最優(yōu)估計(jì)

為了確?？柭鼮V波能夠不斷運(yùn)行，更新n+1狀態(tài)下的協(xié)方差p(n+1|n+1)＝(E-Kg(n+1)H)p(n+1|n)。

經(jīng)過卡爾曼濾波后，室內(nèi)外定位的結(jié)果則更加精準(zhǔn)。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。