一種基于WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的定位方法，包括離線階段處理和在線階段處理；離線階段處理是采集參考點的信號強(qiáng)度并存入數(shù)據(jù)庫，獲得指紋庫；在線階段處理是根據(jù)WiFi信號強(qiáng)度的不穩(wěn)定性設(shè)置權(quán)重，根據(jù)移動物體的移動軌跡限定候選范圍，結(jié)合指紋庫確定移動物體的位置。本發(fā)明在為移動物體定位時充分考慮了WiFi信號強(qiáng)度的不穩(wěn)定性和移動物體的移動軌跡，解決了由于WiFi信號強(qiáng)度不穩(wěn)定導(dǎo)致的定位精確度較低的問題，從而提高了定位的精確度。
【專利說明】—種基于WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線定位技術(shù)，尤其涉及一種基于WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人們總是希望他們周圍的電子設(shè)備能夠感知環(huán)境，并根據(jù)環(huán)境的變化自動地做出符合用戶需求的行為。IDC(Internet Data Center)預(yù)測智能設(shè)備今年的全球銷售量將達(dá)到11億，到2016年，全球銷售量將翻一番，達(dá)到20億。種種跡象表明，阻止人們從“個人電腦時代”跳躍到“普適計算時代”的主要壁壘已經(jīng)倒塌。種種跡象表明，阻止人們從“個人電腦時代”跳躍到“普適計算時代”的主要壁壘已經(jīng)倒塌。在普適計算中，設(shè)備需要能夠感知環(huán)境，而不再是由用戶輸入信息。局域無線網(wǎng)絡(luò)是移動設(shè)備感知外部環(huán)境的一種途徑。這使得人們對建立在局域無線網(wǎng)絡(luò)上的基于位置的系統(tǒng)和服務(wù)越來越感興趣。根據(jù)用戶的物理位置向用戶提供信息和服務(wù)是這些系統(tǒng)的一個主要功能。例如，在陌生的商場中購物的用戶可能想要知道她/他喜歡的專賣店在哪里，如何可以達(dá)到。也可以根據(jù)用戶的位置進(jìn)行廣告推薦等。
[0003]隨著使用GPS的室外定位在日常生活中越來越普及，人們對室內(nèi)定位的需求變得越來越強(qiáng)烈。近年來，一些室內(nèi)定位技術(shù)被發(fā)明出來，包括藍(lán)牙、RFID、WiFi?；谒{(lán)牙和WiFi的方法主要是依賴接收到的信號強(qiáng)度來進(jìn)行定位的，而RFID則是根據(jù)讀到的活動RFID標(biāo)記來對移動物體進(jìn)行定位的。其中，WiFi有以下幾點優(yōu)點:
[0004]無處不在的覆蓋:WiFi網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)備在很多公共場所都部署，例如商場、機(jī)場、大學(xué)、醫(yī)院等。
[0005]可擴(kuò)展性:WiFi網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)備擴(kuò)展很容易，不論是添加一個AP或者減少一個AP對于網(wǎng)絡(luò)中其他的AP都不會造成影響。
[0006]不需要額外的硬件設(shè)備:大多數(shù)的移動設(shè)備都支持WiFi連接。僅需要在這些移動設(shè)備上安裝相應(yīng)的軟件就可以進(jìn)行定位，而不需要其他額外的設(shè)備。
[0007]覆蓋范圍:和其他無線技術(shù)(藍(lán)牙或RFID)相比，WiFi擁有更大的覆蓋范圍，能達(dá)到 50-100m。
[0008]沒有視線范圍限制:不像IR，WiFi不受視線范圍的限制，它可以穿越墻等障礙物。
[0009]免費測量:即使是私人的WiFi網(wǎng)絡(luò)也可以免費的檢測其信號強(qiáng)度。
[0010]正是由于WiFi所具備這些優(yōu)點，它成為室內(nèi)定位技術(shù)中一個不錯的選擇。很多基于這個方法的研究被提出，中大多數(shù)都是只考慮接收到定位請求當(dāng)時的信號強(qiáng)度集合。由于信號強(qiáng)度是不穩(wěn)定的，所以定位精確度減低，于是又提出了將WiFi與RFID、藍(lán)牙等其他設(shè)備結(jié)合以提高定位的精確度。盡管定位的精度有所提高，但是需要安置額外的設(shè)備。其中，這些方法中未使用連續(xù)監(jiān)控移動物體移動的方式提高定位精確度，也未考慮到WiFi信號強(qiáng)度自身的特點。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的定位精確度低、需借助額外設(shè)備、未使用連續(xù)監(jiān)控定位及忽視WiFi信號強(qiáng)度自身特點的缺陷，提出了一種基于WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的定位方法。
[0012]本發(fā)明提出了一種基于WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的定位方法，包括離線階段處理和在線階段處理；所述離線階段處理是采集參考點的信號強(qiáng)度并存入數(shù)據(jù)庫，獲得指紋庫；所述在線階段處理是根據(jù)WiFi信號強(qiáng)度的不穩(wěn)定性設(shè)置權(quán)重，根據(jù)移動物體的移動軌跡限定候選范圍，結(jié)合所述指紋庫確定移動物體的位置。
[0013]其中，所述離線處理階段包括如下步驟:
[0014]步驟Al:多次采集參考點處的WiFi信號強(qiáng)度；
[0015]步驟A2:取每個所述參考點多次采集的WiFi信號強(qiáng)度的均值，作為所述參考點的信號強(qiáng)度；
[0016]步驟A3:將每個所述參考點的坐標(biāo)及其信號強(qiáng)度存入數(shù)據(jù)庫，生成指紋庫。
[0017]其中，所述在線處理階段包括如下步驟:
[0018]步驟B1:將定位時獲取的信號強(qiáng)度值存入數(shù)據(jù)庫，當(dāng)距上一次定位的時間間隔達(dá)到時間閾值或接收到定位請求時，執(zhí)行步驟B2 ；
[0019]步驟B2:從所述數(shù)據(jù)庫中查出最近一段時間接收到的信號強(qiáng)度的記錄； [0020]步驟B3:將所述記錄的信號強(qiáng)度值進(jìn)行平滑處理，得到平滑后的信號強(qiáng)度值；
[0021]步驟B4:根據(jù)所述記錄的信號強(qiáng)度值計算每個所述記錄的信號強(qiáng)度值的權(quán)重；
[0022]步驟B5:根據(jù)上一次定位的信號強(qiáng)度值與移動軌跡，計算出最遠(yuǎn)運動距離，限定定位的候選區(qū)域；
[0023]步驟B6:根據(jù)所述平滑后的信號強(qiáng)度值與所述指紋庫中信號強(qiáng)度相匹配，找出在所述候選區(qū)域中信號強(qiáng)度最相似的參考點的坐標(biāo)作為該用戶的位置。
[0024]其中，所述步驟B3中將這些信號強(qiáng)度值按時間順序進(jìn)行平滑:
[0025]步驟Cl:按時間順序檢查所述記錄的信號強(qiáng)度值，若所述記錄的信號強(qiáng)度值出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時，執(zhí)行步驟C2 ;否則執(zhí)行步驟C3 ；
[0026]步驟C2:利用所述數(shù)據(jù)異常的信號強(qiáng)度值前后信號強(qiáng)度值的均值替代所述數(shù)據(jù)異常的信號強(qiáng)度值后，重新執(zhí)行所述步驟Cl ；
[0027]步驟C3:對所有信號強(qiáng)度值進(jìn)行平滑處理。
[0028]其中，所述步驟B4中各信號強(qiáng)度值的權(quán)重通過以下公式計算得到:
【權(quán)利要求】
1.一種基于WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的定位方法，其特征在于，包括離線階段處理和在線階段處理；所述離線階段處理是采集參考點的信號強(qiáng)度并存入數(shù)據(jù)庫，獲得指紋庫；所述在線階段處理是根據(jù)WiFi信號強(qiáng)度的不穩(wěn)定性設(shè)置權(quán)重，根據(jù)移動物體的移動軌跡限定候選范圍，結(jié)合所述指紋庫確定移動物體的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述離線處理階段包括如下步驟: 步驟Al:多次采集參考點處的WiFi信號強(qiáng)度； 步驟A2:取每個所述參考點多次采集的WiFi信號強(qiáng)度的均值，作為所述參考點的信號強(qiáng)度； 步驟A3:將每個所述參考點的坐標(biāo)及其信號強(qiáng)度存入數(shù)據(jù)庫，生成指紋庫。
3.如權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述在線處理階段包括如下步驟: 步驟B1:將定位時獲取的信號強(qiáng)度值存入數(shù)據(jù)庫，當(dāng)距上一次定位的時間間隔達(dá)到時間閾值或接收到定位請求時，執(zhí)行步驟B2 ； 步驟B2:從所述數(shù)據(jù)庫中查出最近一段時間接收到的信號強(qiáng)度的記錄； 步驟B3:將所述記錄的信號強(qiáng)度值進(jìn)行平滑處理，得到平滑后的信號強(qiáng)度值； 步驟B4:根據(jù)所述記錄的信號強(qiáng)度值計算每個所述記錄的信號強(qiáng)度值的權(quán)重； 步驟B5:根據(jù)上一次定位的信號強(qiáng)度值與移動軌跡，計算出最遠(yuǎn)運動距離，限定定位的候選區(qū)域； 步驟B6:根據(jù)所述平滑后的信號強(qiáng)度值與所述指紋庫中信號強(qiáng)度相匹配，找出在所述候選區(qū)域中信號強(qiáng)度最相似的參考點的坐標(biāo)作為該用戶的位置。
4.如權(quán)利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述步驟B3中將這些信號強(qiáng)度值按時間順序進(jìn)行平滑: 步驟Cl:按時間順序檢查所述記錄的信號強(qiáng)度值，若所述記錄的信號強(qiáng)度值出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時，執(zhí)行步驟C2 ;否則執(zhí)行步驟C3 ； 步驟C2:利用所述數(shù)據(jù)異常的信號強(qiáng)度值前后信號強(qiáng)度值的均值替代所述數(shù)據(jù)異常的信號強(qiáng)度值后，重新執(zhí)行所述步驟Cl ； 步驟C3:對所有信號強(qiáng)度值進(jìn)行平滑處理。
5.如權(quán)利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述步驟B4中各信號強(qiáng)度值的權(quán)重通過以下公式計算得到:
6.如權(quán)利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述步驟B5中的運動方式包括運動速度信息，根據(jù)所述運動速度信息計算出的最遠(yuǎn)運動距離。
7.如權(quán)利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述步驟B6中匹配過程中的相似度是通過以下公式計算得到:
8.如權(quán)利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)異常的信號強(qiáng)度值是同時高于或低于前后兩個信號強(qiáng)度值的幅度超過強(qiáng)度閾值的信號強(qiáng)度值。
9.如權(quán)利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述平滑處理的方法包括移動平均法、指數(shù)平滑法。`
【文檔編號】H04W64/00GK103874191SQ201210533087
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月11日
【發(fā)明者】周遙, 金澈清, 周傲英 申請人:華東師范大學(xué)