本發(fā)明涉及一種室內(nèi)定位方法。

背景技術(shù)：

隨著WSN(Wireless Sensor Network，無線傳感器網(wǎng)絡(luò))的快速發(fā)展，室內(nèi)無線定位應(yīng)用迎來了一個(gè)嶄新的時(shí)代。在各個(gè)醫(yī)院、展館以及購物商場(chǎng)等大型建筑或公共場(chǎng)所，室內(nèi)定位能夠獲取用戶的位置信息，進(jìn)而發(fā)掘用戶行為，具有很大的應(yīng)用市場(chǎng)和商業(yè)潛能。

目前，隨著室內(nèi)定位的不斷發(fā)展，應(yīng)用廣泛的室內(nèi)定位技術(shù)主要有RFID(Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別定位)，UWB(Ultra Wide Band，超寬帶定位)，紅外線定位、藍(lán)牙定位和WiFi定位(Wireless Fidelity)。而隨著室內(nèi)和公共場(chǎng)所WiFi的大量普及，WiFi定位技術(shù)成為應(yīng)用與研究最廣泛的技術(shù)。

在定位領(lǐng)域，根據(jù)測(cè)距技術(shù)不同可分為TOA(Time of Arrival，到達(dá)時(shí)間)，TDOA(Time Difference of Arrival)，AOA(Angle of Arrival，到達(dá)角度)以及基于RSSI的定位。基于RSSI的WiFi定位技術(shù)只需要利用目前已大量普及的無線接入設(shè)備(如Access Point)即可實(shí)現(xiàn)定位，簡(jiǎn)單方便。

基于RSSI的WiFi定位技術(shù)又分為三點(diǎn)定位法和指紋定位法。指紋定位分成離線訓(xùn)練階段和在線定位階段，離線訓(xùn)練階段，對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)采集周圍無線接入點(diǎn)或終端設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度，建立指紋特征，進(jìn)而建立一個(gè)采樣點(diǎn)與指紋特征一一對(duì)應(yīng)的指紋數(shù)據(jù)庫。在線定位階段，終端設(shè)備采集周圍無線接入點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度或是無線接入點(diǎn)采集終端設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度，并與指紋數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)指紋點(diǎn)的指紋特征進(jìn)行對(duì)比，得到最相似的一個(gè)或幾個(gè)指紋點(diǎn)，進(jìn)而得到對(duì)終端設(shè)備的位置估計(jì)。三點(diǎn)定位法利用無線接入點(diǎn)采集的RSSI值采用時(shí)鐘同步或RSSI衰減模型的方式推出終端設(shè)備與無線接入點(diǎn)之間的距離，進(jìn)而根據(jù)終端設(shè)備至三個(gè)無線接入點(diǎn)的距離，進(jìn)而得到對(duì)終端設(shè)備的位置估計(jì)。

指紋定位在離線訓(xùn)練階段需要有大量的指紋采集過程，增加大量工作量，在線定位階段，每次定位都需要將采集到的RSSI值與指紋數(shù)據(jù)庫中的所有指紋特征進(jìn)行匹配，這樣會(huì)導(dǎo)致定位效率降低。三點(diǎn)定位不需要有大量的前期準(zhǔn)備工作，但會(huì)需要納秒級(jí)的時(shí)間同步或會(huì)受到室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境(如障礙物、多徑傳播等因素)的干擾。通過RSSI計(jì)算距離一般采用對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型如下：

其中，γ為路徑傳播損耗指數(shù)，d₀為參考距離，一般設(shè)為1m，d為無線信號(hào)接收端與發(fā)射端的距離，為參考距離d₀處的路徑傳播損耗，即RSSI值，可實(shí)際測(cè)量出；RSSI為實(shí)際的路徑損耗。

對(duì)于每個(gè)無線接入點(diǎn)，其對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型中的路徑傳播損耗指數(shù)γ和參考距離d₀處的路徑傳播損耗都不盡相同，而且同一個(gè)無線接入點(diǎn)隨著時(shí)間的變化，γ和也會(huì)隨著變化。所以，無論指紋定位或是三點(diǎn)定位的定位效果都不夠精確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提升WiFi定位的精度。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種通過距離校準(zhǔn)設(shè)備提升WiFi定位精度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、在定位區(qū)域的某些固定位置布置至少兩個(gè)的距離校準(zhǔn)設(shè)備，每個(gè)距離校準(zhǔn)設(shè)備具有各自的MAC地址，且距離校準(zhǔn)設(shè)備周期性地向周圍發(fā)送穩(wěn)定的無線信號(hào)；

步驟2、在同一時(shí)刻，無線接入點(diǎn)掃描到進(jìn)入定位區(qū)域的終端設(shè)備的無線信號(hào)，或距離校準(zhǔn)設(shè)備的無線信號(hào)，無線接入點(diǎn)將掃描到的無線信號(hào)上傳至定位服務(wù)器，由定位服務(wù)器上運(yùn)行的定位引擎通過MAC地址判斷無線信號(hào)是否來自距離校準(zhǔn)設(shè)備，若不是，則進(jìn)入步驟3，若是，則進(jìn)入步驟4；

步驟3、保持定位引擎所采用的對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型中的路徑傳播損耗指數(shù)γ和參考距離d₀處的路徑傳播損耗不變，進(jìn)入步驟6；

步驟4、判斷對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型中的路徑傳播損耗指數(shù)γ和參考距離d₀處的路徑傳播損耗是否達(dá)到了更新時(shí)間，若沒有達(dá)到，則返回步驟3，若達(dá)到更新時(shí)間，則進(jìn)入步驟5；

步驟5、利用距離校準(zhǔn)設(shè)備的已知信號(hào)強(qiáng)度值及已知位置坐標(biāo)反推并更新路徑傳播損耗指數(shù)γ和參考距離d₀處的路徑傳播損耗

步驟6、定位引擎依據(jù)路徑傳播損耗指數(shù)γ和參考距離d₀處的路徑傳播損耗計(jì)算得到終端設(shè)備距無線接入點(diǎn)的距離d：

式中，RSSI為實(shí)際的路徑損耗；

步驟7、定位引擎依據(jù)距離d計(jì)算得到終端設(shè)備的定位結(jié)果。

優(yōu)選地，所述距離校準(zhǔn)設(shè)備為定位標(biāo)簽、或定位區(qū)域的某個(gè)無線接入點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述步驟5包括：

步驟5.1、設(shè)所述距離校準(zhǔn)設(shè)備的數(shù)量為兩個(gè)，分別為距離校準(zhǔn)設(shè)備一及距離校準(zhǔn)設(shè)備二，則距離校準(zhǔn)設(shè)備一經(jīng)過濾波后的RSSI值為RSSI_a，有：

式中，d_a為無線接入點(diǎn)到距離校準(zhǔn)設(shè)備一的實(shí)際距離；

距離校準(zhǔn)設(shè)備二經(jīng)過濾波后的RSSI值為RSSI_b，有：

式中，d_b為無線接入點(diǎn)到距離校準(zhǔn)設(shè)備二的實(shí)際距離；

步驟5.2、參考距離d₀處的路徑傳播損耗為：

參考距離d₀處的路徑傳播損耗指數(shù)γ為：

本發(fā)明將距離校準(zhǔn)設(shè)備部署在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)，無線接入點(diǎn)掃描到距離校準(zhǔn)設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度為真實(shí)數(shù)據(jù)，通過距離校準(zhǔn)設(shè)備反推RSSI衰減模型中計(jì)算距離的兩個(gè)參數(shù)能夠反映出無線接入點(diǎn)的真實(shí)狀態(tài)，進(jìn)而通過對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型計(jì)算出的距離與之前固定參數(shù)的對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型比較更為準(zhǔn)確，進(jìn)而計(jì)算得到終端設(shè)備的距離和位置坐標(biāo)也更為準(zhǔn)確。相對(duì)于現(xiàn)有的WiFi定位方案，本發(fā)明解決了目前三點(diǎn)定位中每個(gè)無線接入點(diǎn)的RSSI衰減模型的參數(shù)會(huì)變化而導(dǎo)致定位不夠精確的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

定位引擎通過終端設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度值來計(jì)算距離，RSSI衰減模型中計(jì)算距離的兩個(gè)參數(shù)(路徑傳播損耗指數(shù)γ和路徑傳播損耗)會(huì)隨著不同品牌不同類型的無線接入點(diǎn)的不同而不同。對(duì)于定位引擎而言，如果對(duì)所有無線接入點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)測(cè)試，會(huì)增加大量的工作量。并且針對(duì)同一個(gè)無線接入點(diǎn)，其參數(shù)也會(huì)隨著時(shí)間變化而發(fā)生變化。所以，本發(fā)明通過布置距離校準(zhǔn)設(shè)備來解決此問題。

本發(fā)明中的距離校準(zhǔn)設(shè)備必須：1)能夠向外發(fā)射穩(wěn)定的無線信號(hào)；2)具有MAC地址。距離校準(zhǔn)設(shè)備優(yōu)選為無線接入點(diǎn)，若在用于定位的無線接入點(diǎn)中挑選幾個(gè)作為距離校準(zhǔn)設(shè)備，則不需要再額外布置距離校準(zhǔn)設(shè)備；若挑選不用于定位的無線接入點(diǎn)作為距離校準(zhǔn)設(shè)備，則需要額外布置距離校準(zhǔn)設(shè)備。距離校準(zhǔn)設(shè)備與無線接入點(diǎn)一同部署在定位區(qū)域內(nèi)。

在本實(shí)施例中每1000平方米的定位區(qū)域內(nèi)均部署兩個(gè)距離校準(zhǔn)設(shè)備。在位于后端的定位服務(wù)器中同步更新距離校準(zhǔn)設(shè)備的點(diǎn)位信息，包括信號(hào)強(qiáng)度以及位置坐標(biāo)。距離校準(zhǔn)設(shè)備周期性地向周圍發(fā)送無線信號(hào)，距離校準(zhǔn)設(shè)備與終端設(shè)備均可被無線接入點(diǎn)掃描到。無線接入點(diǎn)將掃描到的距離校準(zhǔn)設(shè)備和終端設(shè)備的RSSI值通過網(wǎng)絡(luò)傳輸上報(bào)給定位服務(wù)器。定位引擎通過MAC地址判斷信號(hào)強(qiáng)度是否屬于距離校準(zhǔn)設(shè)備，如果屬于距離校準(zhǔn)設(shè)備并且達(dá)到更新時(shí)間，則對(duì)對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型的路徑傳播損耗指數(shù)γ和參考距離d₀處的路徑傳播損耗進(jìn)行更新。參數(shù)更新時(shí)，利用距離校準(zhǔn)設(shè)備的位置坐標(biāo)與RSSI值反推每個(gè)無線接入點(diǎn)的對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型中的參數(shù)γ和進(jìn)而提升WiFi定位精度。

結(jié)合圖1，基于上述原理的通過校準(zhǔn)距離參數(shù)提升WiFi定位精度的方法，包括以下步驟：

步驟1、在定位區(qū)域的某些固定位置布置兩個(gè)距離校準(zhǔn)設(shè)備，每個(gè)距離校準(zhǔn)設(shè)備具有各自的MAC地址，距離校準(zhǔn)設(shè)備周期性地向周圍發(fā)送穩(wěn)定的無線信號(hào)；

步驟2、在同一時(shí)刻，無線接入點(diǎn)掃描到進(jìn)入定位區(qū)域的終端設(shè)備的無線信號(hào)，或距離校準(zhǔn)設(shè)備的無線信號(hào)，無線接入點(diǎn)將掃描到的無線信號(hào)上傳至定位服務(wù)器，由定位服務(wù)器上運(yùn)行的定位引擎通過MAC地址判斷無線信號(hào)是否來自距離校準(zhǔn)設(shè)備，若不是，則進(jìn)入步驟3，若是，則進(jìn)入步驟4；

步驟3、保持定位引擎所采用的對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型中路徑傳播損耗指數(shù)γ和參考距離d₀處的路徑傳播損耗不變，進(jìn)入步驟6；

步驟4、判斷對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型中路徑傳播損耗指數(shù)γ和參考距離d₀處的路徑傳播損耗是否達(dá)到了更新時(shí)間，若沒有達(dá)到，則返回步驟3，若達(dá)到更新時(shí)間，則進(jìn)入步驟5；

步驟5、利用距離校準(zhǔn)設(shè)備的已知信號(hào)強(qiáng)度值及已知位置坐標(biāo)反推并更新γ和

例如：一個(gè)無線接入點(diǎn)掃描到距離校準(zhǔn)設(shè)備一和距離校準(zhǔn)設(shè)備二的無線信號(hào)，得到：

其中，RSSI_a和RSSI_b分別為無線接入點(diǎn)掃描到距離校準(zhǔn)設(shè)備一和距離校準(zhǔn)設(shè)備二經(jīng)過濾波后的RSSI值，d_a和d_b分別為無線接入點(diǎn)到距離校準(zhǔn)設(shè)備一和距離校準(zhǔn)設(shè)備二的實(shí)際距離。由于距離校準(zhǔn)設(shè)備一、距離校準(zhǔn)設(shè)備二及無線接入點(diǎn)的位置固定，因此其位置坐標(biāo)均已知，所以d_a和d_b也是已知的，即：

其中，x和y分別為無線接入點(diǎn)的x坐標(biāo)與y坐標(biāo)，x_a和y_a分別為距離校準(zhǔn)設(shè)備一的x坐標(biāo)與y坐標(biāo)，x_b和y_b距離校準(zhǔn)設(shè)備二的x坐標(biāo)與y坐標(biāo)。

進(jìn)而，反推出參考距離d₀處的路徑傳播損耗為：

路徑傳播損耗指數(shù)γ為：

步驟6、定位引擎依據(jù)γ和計(jì)算得到終端設(shè)備距無線接入點(diǎn)的距離d：

步驟7、定位引擎依據(jù)距離d計(jì)算得到終端設(shè)備的定位結(jié)果。