一種基于權(quán)重值選擇的wifi室內(nèi)定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于權(quán)重值選擇的WIFI室內(nèi)定位方法，包括客戶端向服務(wù)端發(fā)出定位請求和信號特征，服務(wù)端使用信號特征進(jìn)行定位計(jì)算獲得客戶端的估計(jì)位置；訓(xùn)練階段指紋特征采用RSSI均值，定位階段采用逐次累加的RSSI均值與指紋庫匹配的方法。上述方法是基于權(quán)值的快速選擇的定位算法，在一定程度上減少了由于RSSI信號隨機(jī)變化引起的定位誤差，同時(shí)大大降低了運(yùn)算的復(fù)雜度。
【專利說明】一種基于權(quán)重值選擇的WIFI室內(nèi)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通訊領(lǐng)域，一種基于權(quán)重值選擇的WIFI室內(nèi)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前全球定位系統(tǒng)(GPS, Global Positioning System)是獲取室外環(huán)境位置信息的最常用方式。近年來，隨著無線移動通信技術(shù)的快速發(fā)展，GPS和蜂窩網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的A-GPS(Assisted Global Positioning System)定位方式在緊急救援和各種基于位置服務(wù)(LBS,Location-Based ServiCeS)中逐漸得到了應(yīng)用。但由于衛(wèi)星信號容易受到各種障礙物遮擋，GPS / APGS等衛(wèi)星定位技術(shù)并不適用于室內(nèi)或高樓林立的場合，目前無線室內(nèi)定位技術(shù)迅速發(fā)展，已成為GPS的有力補(bǔ)充。
[0003]一般來講，使用無線信號強(qiáng)度獲取目標(biāo)位置信息的過程，就是建立無線信號強(qiáng)度和位置信息穩(wěn)定映射關(guān)系的過程?，F(xiàn)有室內(nèi)無線定位系統(tǒng)主要采用紅外、超聲波、藍(lán)牙、WiF1、RFID等短距離無線技術(shù)。其中基于WiFi網(wǎng)絡(luò)的無線定位技術(shù)由于部署廣泛且低成本較低，因此備受關(guān)注。而由微軟開發(fā)的RADAR系統(tǒng)則是最早的基于WiFi網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)，它采用射頻指紋匹配方法，從指紋庫中查找最接近的K個(gè)鄰居，取它們坐標(biāo)的平均作為坐標(biāo)估計(jì)。另外一種常見的室內(nèi)定位系統(tǒng)則基于RSSI信號的統(tǒng)計(jì)特性，采用貝葉斯公式，通過計(jì)算目標(biāo)位置的后驗(yàn)概率分布，來進(jìn)行定位。
[0004]在目前存在的常見室內(nèi)定位系統(tǒng)中，由于采用的技術(shù)方法本身的限制，普遍存在著由于RSSI信號隨機(jī)變化所帶來的定位誤差無法控制的問題，大大影響定位的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，定位精度普遍不高，定位精度一般在4米以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種基于權(quán)重值選擇的WIFI室內(nèi)定位方法，其是基于權(quán)值的快速選擇的定位算法，在一定程度上減少了由于RSSI信號隨機(jī)變化引起的定位誤差，同時(shí)大大降低了運(yùn)算的復(fù)雜度。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種基于權(quán)重值選擇的WIFI室內(nèi)定位方法,包括客戶端向服務(wù)端發(fā)出定位請求和信號特征，服務(wù)端使用信號特征進(jìn)行定位計(jì)算獲得客戶端的估計(jì)位置；訓(xùn)練階段指紋特征采用RSSI均值，定位階段采用逐次累加的RSSI均值與指紋庫匹配的方法，指紋匹配的具體操作為:對每個(gè)掃描到的AP的RSSI值設(shè)定一個(gè)選擇區(qū)間，在指紋庫中查找滿足該區(qū)間范圍的位置點(diǎn)，若有η個(gè)位置點(diǎn)落在此區(qū)間范圍，則這些位置點(diǎn)分別取權(quán)值為1 / η，其他的位置點(diǎn)則取權(quán)值為0 ;對所有ΑΡ做如上處理后，選取權(quán)值最大的位置點(diǎn)為估計(jì)位置；如若有多個(gè)位置點(diǎn)權(quán)值一樣，則比較信號強(qiáng)度距離，取最小者為估計(jì)位置。
[0008]具體的方案為:
[0009]客戶端與服務(wù)端采用Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0010]客戶端為移動終端或者筆記本。[0011]服務(wù)端包括Web服務(wù)器、定位服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫，Web服務(wù)器、定位服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫之間通過局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，客戶端為移動終端，移動終端向Web服務(wù)器提交GET請求，GET請求中包含了信號強(qiáng)度特征向量，Web服務(wù)器收到請求后以同樣的方式傳達(dá)給定位服務(wù)器，定位服務(wù)器查詢數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行相關(guān)的定位運(yùn)算操作從而得到移動終端的估計(jì)位置。
[0012]上述方案中采用了基于權(quán)值的快速選擇的定位算法，在一定程度上減少了由于RSSI信號隨機(jī)變化引起的定位誤差，同時(shí)大大降低了運(yùn)算的復(fù)雜度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可獲得較好的定位精度(3米之內(nèi))。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為WiFi無線信號隨時(shí)間變化的曲線圖；
[0014]圖2為RSSI值的直方分布圖；
[0015]圖3為使用本發(fā)明的定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為定位系統(tǒng)的信息交互流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，WiFi無線信號具有較強(qiáng)的時(shí)變特性，如附圖1所示，無線信號傳播衰減模型難以很好的表征距離與信號強(qiáng)度間的映射關(guān)系，本發(fā)明采用基于射頻指紋匹配定位方法，它具有較好的定位穩(wěn)定性。
[0019]現(xiàn)有的基于射頻指紋匹配定位方法主要包括確定型和概率型兩種。其中確定型定位算法一般在指紋庫中選擇與實(shí)時(shí)采集的射頻指紋距離最小的幾個(gè)點(diǎn)的質(zhì)心作為目標(biāo)的估計(jì)位置。確定型定位算法的計(jì)算效率較高，但精度較低。概率型定位算法一般采用貝葉斯估計(jì)理論，通過不同的似然函數(shù)，如基于核函數(shù)的似然函數(shù)，計(jì)算目標(biāo)位置的后驗(yàn)概率，并取后驗(yàn)概率最大的位置點(diǎn)作為目標(biāo)的最終估計(jì)位置。概率型定位算法具有較高的定位精度和定位穩(wěn)定性，但計(jì)算量相對較大。
[0020]本發(fā)明采用快速選擇的定位方法，訓(xùn)練階段指紋特征采用RSSI均值，定位階段采用逐次累加的RSSI均值與指紋庫匹配的方法，從而大大降低了運(yùn)算的復(fù)雜度。也就是，訓(xùn)練階段對同一位置點(diǎn)采集的每個(gè)AP的多次數(shù)據(jù)取平均，定位階段也是如此，區(qū)別在于訓(xùn)練階段采集數(shù)據(jù)多，以便得到盡量多的信息，定位階段采集的數(shù)據(jù)少，減少定位延時(shí)，一定程度上提高了實(shí)時(shí)性。
[0021]指紋匹配采用快速選擇的方式:對每個(gè)掃描到的AP的RSSI值，設(shè)定一個(gè)選擇區(qū)間，在指紋庫中查找滿足此區(qū)間范圍的位置點(diǎn)，若有η個(gè)位置點(diǎn)落在此區(qū)間范圍，則這些位置點(diǎn)分別取權(quán)值為1 / η，其他的位置點(diǎn)則取權(quán)值為0 ;對所有ΑΡ做如上處理后，選出權(quán)值最大的位置點(diǎn)為估計(jì)位置。如有多個(gè)位置點(diǎn)權(quán)值一樣，則比較信號強(qiáng)度距離，取最小者為估計(jì)位置。
[0022]本發(fā)明提供了一種基于權(quán)值選擇的定位方法，是建立在RSSI統(tǒng)計(jì)特性相對穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，從附圖2中可以看出，RSSI值的直方分布圖與正態(tài)分布曲線近似，因此均值在一定程度上代表了 RSSI特征。這也避免了單次掃描的信號強(qiáng)度中某個(gè)AP的RSSI不穩(wěn)定造成的定位結(jié)果偏差，一定程度上克服RSSI信號隨機(jī)擾動帶來的定位誤差，經(jīng)過實(shí)際環(huán)境的測試，多次定位實(shí)驗(yàn)的精度在3米左右。
[0023]整個(gè)定位系統(tǒng)的架構(gòu)和實(shí)施過程如下:
[0024]定位系統(tǒng)的架構(gòu)體系附圖3所示，服務(wù)端主要負(fù)責(zé)定位計(jì)算和響應(yīng)移動終端的定位請求?；谪?fù)載均衡考慮，響應(yīng)位置請求的Web服務(wù)器和運(yùn)行定位計(jì)算的定位服務(wù)器分離，數(shù)據(jù)交換方式采用客戶端和Web服務(wù)器相同的數(shù)據(jù)交換方式?？蛻舳艘栏接诰唧w對象，主要負(fù)責(zé)采集周邊AP的無線信號強(qiáng)度，并向服務(wù)端提交信號特征，服務(wù)器使用客戶端采集的信號特征進(jìn)行定位計(jì)算，獲得移動終端的估計(jì)位置?？蛻舳撕头?wù)端通信采用標(biāo)準(zhǔn)的HTTP協(xié)議，編程方便，可擴(kuò)展性好，客戶端程序功能可根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)充。
[0025]具體的為:
[0026]圖4為定位系統(tǒng)的信息交互流程圖，服務(wù)端包括Web服務(wù)器、定位服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫，Web服務(wù)器、定位服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫之間通過局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，客戶端為移動終端，移動終端向Web服務(wù)器提交GET請求，GET請求中包含了信號強(qiáng)度特征向量，Web服務(wù)器收到請求后以同樣的方式傳達(dá)給定位服務(wù)器，定位服務(wù)器查詢數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行相關(guān)的定位運(yùn)算操作從而得到移動終端的估計(jì)位置。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于權(quán)重值選擇的WIFI室內(nèi)定位方法，包括客戶端向服務(wù)端發(fā)出定位請求和信號特征，服務(wù)端使用信號特征進(jìn)行定位計(jì)算獲得客戶端的估計(jì)位置；訓(xùn)練階段指紋特征采用RSSI均值，定位階段采用逐次累加的RSSI均值與指紋庫匹配的方法，指紋匹配的具體操作為:對每個(gè)掃描到的AP的RSSI值設(shè)定一個(gè)選擇區(qū)間，在指紋庫中查找滿足該區(qū)間范圍的位置點(diǎn)，若有η個(gè)位置點(diǎn)落在此區(qū)間范圍，則這些位置點(diǎn)分別取權(quán)值為1 / η，其他的位置點(diǎn)則取權(quán)值為0 ;對所有ΑΡ做如上處理后，選取權(quán)值最大的位置點(diǎn)為估計(jì)位置；如若有多個(gè)位置點(diǎn)權(quán)值一樣，則比較信號強(qiáng)度距離，取最小者為估計(jì)位置。
2.如權(quán)利要求1所述的基于權(quán)重值選擇的WIFI室內(nèi)定位方法，其特征在于:客戶端與服務(wù)端采用Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
3.如權(quán)利要求1所述的基于權(quán)重值選擇的WIFI室內(nèi)定位方法，其特征在于:客戶端為移動終端或者筆記本。
4.如權(quán)利要求1所述的基于權(quán)重值選擇的WIFI室內(nèi)定位方法，其特征在于:服務(wù)端包括Web服務(wù)器、定位服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫，Web服務(wù)器、定位服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫之間通過局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，客戶端為移動終端，移動終端向Web服務(wù)器提交GET請求，GET請求中包含了信號強(qiáng)度特征向量，Web服務(wù)器收到請求后以同樣的方式傳達(dá)給定位服務(wù)器，定位服務(wù)器查詢數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行相關(guān)的定位運(yùn)算操作從而得到移動終端的估計(jì)位置。
【文檔編號】H04W64/00GK103698740SQ201410010203
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】閆宗寶 申請人:上海臻圖信息技術(shù)有限公司