一種基于WiFi和加速度計(jì)的定位Radio Map快速建立方法
【專利摘要】一種基于WiFi和加速度計(jì)的定位Radio?Map快速建立方法，涉及一種WiFi定位的Radio?Map快速建立算法，屬于WiFi定位【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的測(cè)量方法十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力，Radio?Map數(shù)據(jù)標(biāo)定工作較難且工作量大的問題。提出了一種基于WiFi和加速度計(jì)的定位Radio?Map快速建立方法，該方法的技術(shù)要點(diǎn)為：使用計(jì)步器記錄用戶行走的步數(shù)，且在每行走一步時(shí)測(cè)量一次各AP的接收RSS值。用戶只需在相應(yīng)地圖中標(biāo)出直線行走的起點(diǎn)與終點(diǎn)，即可計(jì)算出每一次測(cè)量點(diǎn)的物理位置，從而快速建立出一條直線上的Radio?Map。本發(fā)明適用于WiFi環(huán)境下的定位服務(wù)。
【專利說明】—種基于WiFi和加速度計(jì)的定位Radio Map快速建立方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種Radio Map快速建立算法,具體涉及基于WiFi和加速度計(jì)的定位技術(shù)，屬于基于WiFi定位【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能手機(jī)的普及，位置定位服務(wù)越來越受到人們的重視。而現(xiàn)如今的衛(wèi)星定位只解決了室外定位的問題，室內(nèi)定位仍未得到統(tǒng)一。IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的提出，使得無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Networks)的部署越來越廣泛。而基于WLAN的室內(nèi)定位方法由于其部署方便，無需添加其他硬件設(shè)備而得到廣泛的關(guān)注。
[0003]WLAN室內(nèi)定位技術(shù)通過測(cè)量來自接入點(diǎn)AP(Access Point)的接收信號(hào)強(qiáng)度RSS(Received Signal Strength)估計(jì)出移動(dòng)設(shè)備的位置。通常該定位系統(tǒng)分為兩步即建立Radio Map的離線階段和在線的定位估計(jì)階段。如圖1所示，Radio Map是由參考點(diǎn)(Reference Point，簡(jiǎn)稱RP)組成。參考點(diǎn)包含兩部分信息，分別是參考點(diǎn)的物理位置和在該位置上接收到來自WiFi環(huán)境下各個(gè)AP的RSS值，其中，η表示參考點(diǎn)的個(gè)數(shù)，m表示AP個(gè)數(shù)。傳統(tǒng)的Radio Map獲取方法為，先在室內(nèi)環(huán)境下按照一定間隔均勻設(shè)置參考點(diǎn)，使其覆蓋需定位區(qū)域。然后在每個(gè)參考點(diǎn)分別朝向不同方向并在每個(gè)方向多次測(cè)量RSS值。由于這種對(duì)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和位置標(biāo)注的方式十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
[0004]由于無線電在室內(nèi)傳播易受到門的開啟及閉合，人的走動(dòng)，墻壁的阻擋等多重因素影響，為提高室內(nèi)定位精度，需要在參考點(diǎn)處多次測(cè)量來自各AP的信號(hào)強(qiáng)度彌補(bǔ)由于隨機(jī)噪聲對(duì)Radio Map產(chǎn)生的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種基于WiFi和加速度計(jì)的定位Radio Map快速建立方法，以解決現(xiàn)有的測(cè)量方法十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力，Radio Map數(shù)據(jù)標(biāo)定工作較難且工作量大的問題。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
[0007]本發(fā)明所述的一種基于WiFi和加速度計(jì)的定位Radio Map快速建立方法,所述方法基于設(shè)置有無線網(wǎng)卡及Radio Map快速建立軟件的移動(dòng)終端來實(shí)現(xiàn),所述Radio Map快速建立軟件界面包含測(cè)量區(qū)域的平面圖、并且Radio Map快速建立軟件可在點(diǎn)擊開始按鈕后調(diào)用設(shè)置在移動(dòng)終端內(nèi)的加速度計(jì)進(jìn)行計(jì)步，具體步驟如下:
[0008]步驟一:根據(jù)需要定位的環(huán)境，選擇合適的坐標(biāo)原點(diǎn)POd Ytl)，建立二維直角坐標(biāo)系，移動(dòng)終端上的坐標(biāo)位置以像素表示，移動(dòng)終端的屏幕左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，向右為X軸正方向，向下為y軸正方向；
[0009]步驟二:選擇一個(gè)行走起始位置，并通過點(diǎn)擊顯示在移動(dòng)終端屏幕上的Radio Map快速建立軟件平面圖的相應(yīng)位置選擇為起點(diǎn)，Radio Map快速建立軟件通過在移動(dòng)終端上選擇的起點(diǎn)，計(jì)算起點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，如圖2所示；
[0010]步驟三:將移動(dòng)終端水平放置，點(diǎn)擊應(yīng)用軟件界面上的“開始”按鈕后開始直線行走，此時(shí)Radio Map快速建立軟件利用加速度計(jì)獲取行走步數(shù)，并同時(shí)通過無線網(wǎng)卡測(cè)量每步落地時(shí)的RSS值；
[0011]步驟四:停止行走，并通過點(diǎn)擊顯示在移動(dòng)終端屏幕上的Radio Map快速建立軟件平面圖的相應(yīng)位置選擇為結(jié)束點(diǎn)，如圖4 ；Radio Map快速建立軟件過在移動(dòng)終端上選擇的結(jié)束點(diǎn)，計(jì)算結(jié)束點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)；
[0012]步驟五:Radio Map快速建立軟件根據(jù)步驟二確定的起點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)與步驟四確定的結(jié)束點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)，在每步的步長(zhǎng)相等前提下，并結(jié)合行走步數(shù)，計(jì)算出每一步落點(diǎn)所在位置，也就是測(cè)量點(diǎn)的物理位置，按照測(cè)量順序與步驟三中獲得的每步落地時(shí)的RSS值對(duì)應(yīng)，即完成Radio Map的快速建立。
[0013]本發(fā)明中的Radio Map快速建立軟件，界面包括平面圖，用于確定用戶位置的素材圖片，一個(gè)“開始”按鈕和一個(gè)“結(jié)束”按鈕。軟件包含兩個(gè)模塊，分別為平面圖表示模塊和計(jì)步器模塊。平面圖表示模塊可從用戶點(diǎn)擊屏幕確定的起點(diǎn)/結(jié)束點(diǎn)獲取它們?cè)诙ㄎ画h(huán)境中的坐標(biāo)；計(jì)步器模塊用于判斷用戶是否行走及記錄行走步數(shù)，并在每走一步時(shí)通過無線網(wǎng)卡測(cè)量RSS值。軟件工作過程如下:
[0014]一、將平面圖顯示在終端屏幕上，并當(dāng)用戶通過點(diǎn)擊屏幕確定起點(diǎn)時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)換公式
【權(quán)利要求】
1.一種基于WiFi和加速度計(jì)的定位Radio Map快速建立方法,所述方法基于設(shè)置有無線網(wǎng)卡及Radio Map快速建立軟件的移動(dòng)終端來實(shí)現(xiàn),所述Radio Map快速建立軟件界面包含測(cè)量區(qū)域的平面圖、并且Radio Map快速建立軟件可在點(diǎn)擊開始按鈕后調(diào)用設(shè)置在移動(dòng)終端內(nèi)的加速度計(jì)進(jìn)行計(jì)步，其特征在于所述方法包括以下步驟: 步驟一:根據(jù)需要定位的環(huán)境，選擇合適的坐標(biāo)原點(diǎn)ΡΟ^ Ytl),建立二維直角坐標(biāo)系； 步驟二:選擇一個(gè)行走起始位置，并通過點(diǎn)擊顯示在移動(dòng)終端屏幕上的Radio Map快速建立軟件平面圖的相應(yīng)位置選擇為起點(diǎn)，Radio Map快速建立軟件通過在移動(dòng)終端上選擇的起點(diǎn)，計(jì)算起點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)； 步驟三:將移動(dòng)終端水平放置，點(diǎn)擊應(yīng)用軟件界面上的“開始”按鈕后開始直線行走，此時(shí)Radio Map快速建立軟件利用加速度計(jì)獲取行走步數(shù)，并同時(shí)通過無線網(wǎng)卡測(cè)量每步落地時(shí)的RSS值； 步驟四:停止行走，并通過點(diǎn)擊顯示在移動(dòng)終端屏幕上的Radio Map快速建立軟件平面圖的相應(yīng)位置選擇為結(jié)束點(diǎn)，Radio Map快速建立軟件過在移動(dòng)終端上選擇的結(jié)束點(diǎn)，計(jì)算結(jié)束點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)； 步驟五:Radio Map快速建立軟件根據(jù)步驟二確定的起點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)與步驟四確定的結(jié)束點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)，在每步的步長(zhǎng)相等前提下，并結(jié)合行走步數(shù)，計(jì)算出每一步落點(diǎn)所在位置，也就是測(cè)量點(diǎn)的物理位置，按照測(cè)量順序與步驟三中獲得的每步落地時(shí)的RSS值對(duì)應(yīng)，SP完成Radio Map的快速建立。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于WiFi和加速度計(jì)的定位RadioMap快速建立方法，其特征在于步驟二的具體實(shí)現(xiàn)過程為: 步驟二一一、在需要定位的環(huán)境內(nèi)任選兩點(diǎn)P1，P2，測(cè)量獲得這兩點(diǎn)相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的實(shí)際物理坐標(biāo)位置(X1, Y1)、(X2, Y2)； 步驟二一二、確定Pl，P2在平面圖上對(duì)應(yīng)的位置(X1, Y1)、(x2, J2)； 步驟二一三、通過轉(zhuǎn)換公式，將起點(diǎn)轉(zhuǎn)換為定位環(huán)境中的坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于WiFi和加速度計(jì)的定位RadioMap快速建立方法，其特征在于步驟二一二所述的轉(zhuǎn)換公式為:
(X1Zh O I( X1(X1-X2)) rXs〕 X2 - X1(Xs) 1 X2- X1 Js) 。 ? Ur Ji Md)⑴
Vy1-yj I 1 ^2-Ji y 其中，Xs，Ys表示起點(diǎn)在定位環(huán)境中的實(shí)際坐標(biāo)，Xs, Is表示起點(diǎn)的坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于WiFi和加速度計(jì)的定位RadioMap快速建立方法，其特征在于步驟三所述的利用加速度計(jì)獲取行走步數(shù)的具體過程為: 步驟三一、通過移動(dòng)終端中的加速度計(jì)實(shí)時(shí)獲取垂直于移動(dòng)終端方向的加速度； 步驟三二、根據(jù)步行習(xí)慣，當(dāng)加速度值增加并超過重力加速度，隨后降低并低于重力加速度，最后回到重力加速度時(shí)，便認(rèn)為走了一步，在此時(shí)通過無線網(wǎng)卡測(cè)量一次RSS值，并將行走步數(shù)加一。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于WiFi和加速度計(jì)的定位RadioMap快速建立方法，其特征在于步驟四所述的計(jì)算結(jié)束點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，是通過如下公式實(shí)現(xiàn)的:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于WiFi和加速度計(jì)的定位RadioMap快速建立方法，其特征在于步驟五所述的計(jì)算出每一步落點(diǎn)所在位置是通過如下公式完成的:
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK104023398SQ201410283591
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】馬琳, 蘇邵麟, 徐玉濱, 崔揚(yáng), 張立曄 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)