一種基于方向傳感器與wlan網(wǎng)絡(luò)的指紋定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于方向傳感器與WLAN網(wǎng)絡(luò)的指紋定位方法，在離線階段通過(guò)測(cè)量參考點(diǎn)在不同方向接收到的AP的信號(hào)強(qiáng)度生成指紋庫(kù)，在在線階段利用WLAN終端內(nèi)設(shè)的方向傳感器得到終端的方向角，最終利用指紋庫(kù)中與方向角最接近的方向上接收到的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行匹配，減小了因方向不同造成的信號(hào)強(qiáng)度的差異，由此提高定位的精確度；同時(shí)，在定位過(guò)程中對(duì)人體的遮擋情況進(jìn)行判斷，忽略與人體遮擋區(qū)域內(nèi)AP的信號(hào)強(qiáng)度的匹配，減小人體遮擋造成的定位干擾，進(jìn)一步提高定位精度。
【專利說(shuō)明】-種基于方向傳感器與WLAN網(wǎng)絡(luò)的指紋定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及導(dǎo)航定位領(lǐng)域，具體涉及一種基于方向傳感器與WLAN網(wǎng)絡(luò)的指紋定 位方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，基于位置的服務(wù)（LBS，Location Based Services)被廣泛認(rèn)為是信息產(chǎn) 業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，目前，LBS中位置的獲取主要是依靠以GPS為主要代表的GNSS系 統(tǒng)，GNSS具有定位精度高、全球24小時(shí)可用，以及不易受天氣等因素影響的優(yōu)勢(shì)，但衛(wèi)星通 信系統(tǒng)本身具有信號(hào)弱、易受遮擋的先天性不足，這使得GNSS的應(yīng)用場(chǎng)景大大受限，例如 在市區(qū)的街道和高架橋下等區(qū)域，其定位性能將嚴(yán)重受限，在室內(nèi)、地下等區(qū)域?qū)缀鯊氐?失效。因此，基于蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、WLAN (Wireless Local Area Network)網(wǎng)絡(luò)等方式的 定位手段應(yīng)用而生。
[0003] 由于WLAN網(wǎng)絡(luò)具有布網(wǎng)成本低、覆蓋廣泛和終端普及的特定，因此，基于WLAN網(wǎng) 絡(luò)的定位受到了廣泛關(guān)注。目前，基于WLAN網(wǎng)絡(luò)的定位手段主要是基于指紋匹配的技術(shù)， 這里所說(shuō)的指紋是指無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線信號(hào)的特征，以WLAN為例，其具體包括接入點(diǎn)（AP， Access Point)的ID (如SSID、MAC地址等）、是否加密、所使用的信道號(hào)、信號(hào)強(qiáng)度等，由于 這些信息在空間上具有一定的分布特征，換言之，在不同的位置點(diǎn)具有不同的信號(hào)特征，好 比不同的人之間具有不同的指紋，因此將這些信號(hào)特征信息形象地稱為指紋。
[0004] 指紋定位方法通常分為兩個(gè)步驟：離線標(biāo)定階段和在線定位階段。離線標(biāo)定階段 是指預(yù)先使用專業(yè)測(cè)量設(shè)備對(duì)目標(biāo)區(qū)域按一定的空間密度進(jìn)行指紋信息的采集，然后根據(jù) 采集的指紋和采集點(diǎn)的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)生成整個(gè)區(qū)域的指紋數(shù)據(jù)庫(kù)；在在線定位階段，WLAN 終端在目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行指紋信息測(cè)量，然后再將該指紋和指紋數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)匹配，估計(jì)出該 目標(biāo)點(diǎn)的地理位置。
[0005] 但是，由于WLAN終端的天線方向性、使用者本身遮擋等原因，即便是在相同的位 置，在不同方向上測(cè)得的指紋強(qiáng)度也有著很大的差異，因此不考慮方向性會(huì)導(dǎo)致基于WLAN 指紋定位方式的精度較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于方向傳感器與WLAN網(wǎng)絡(luò)的指紋定位方法，在傳 統(tǒng)WLAN指紋定位方法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步將方向信息作為一種指紋信息存入指紋庫(kù)，同時(shí)，在 定位過(guò)程中通過(guò)方向性來(lái)減小人體遮擋造成的干擾，提高指紋定位的精確度。
[0007] 本發(fā)明的一種基于方向傳感器與WLAN網(wǎng)絡(luò)的指紋定位方法，包括：
[0008] 步驟1、對(duì)定位區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)作為一個(gè)參考點(diǎn)；
[0009] 步驟2、利用WLAN終端對(duì)每個(gè)參考點(diǎn)在不同方向上分別進(jìn)行指紋采集，采集的指 紋信息包括：所述WLAN終端在第i個(gè)參考點(diǎn)的第k個(gè)方向上所能接收到的第j個(gè)接入點(diǎn)的 信號(hào)強(qiáng)度及該參考點(diǎn)的位置Xi，yi，Zi，表示為：
[0010] RSSI*，* = 廣，.…RSSI? x. y. z..
[0011] 其中，i = 1，2，. . .，M，M表示參考點(diǎn)個(gè)數(shù)；j = 1，2, . . .，N，N為該定位區(qū)域中能接 收到的接入點(diǎn)的數(shù)量；k = 1，2, . . .，K，K為選取的參考點(diǎn)的方向個(gè)數(shù)，其中第k個(gè)方向與地 磁北極的夾角為k360° /K;
[0012] 將Μ個(gè)參考點(diǎn)的指紋信息存入指紋庫(kù)；
[0013] 步驟3、在待測(cè)點(diǎn)利用WLAN終端的方向傳感器獲得WLAN終端當(dāng)前的方向角α，即 WLAN終端取向與地磁北極的夾角，根據(jù)WLAN終端與人體距離及人體寬度獲得人體對(duì)接入 點(diǎn)信號(hào)的遮擋角β，然后再根據(jù)WLAN終端的當(dāng)前位置確定人體對(duì)接入點(diǎn)的遮擋區(qū)域；
[0014] 步驟4、根據(jù)WLAN終端的方位角α，在所述指紋庫(kù)中每個(gè)參考點(diǎn)的κ個(gè)方向中找 到與該方位角α最接近的一個(gè)方向，記為方向k';在所述指紋庫(kù)中提取每個(gè)參考點(diǎn)在所 述方向k'上接收到的且位于所述遮擋區(qū)域外的接入點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度和參考點(diǎn)位置，作為比 對(duì)集合；
[0015] 步驟5、獲取當(dāng)前WLAN終端在待測(cè)點(diǎn)接收到的遮擋區(qū)域外的接入點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度 JiSSt = RSSI^RSSI-，…,RSSF；，…,，肪燈:;表示在方向角α上接收到的遮擋區(qū)域外 的第j個(gè)接入點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度，m表示遮擋區(qū)域內(nèi)的接入點(diǎn)個(gè)數(shù)，N-m表示處于遮擋區(qū)域之外 的接入點(diǎn)數(shù)量；并與所述比對(duì)集合中參考點(diǎn)接收的接入點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行匹配，最后根據(jù)匹 配結(jié)果和參考點(diǎn)位置確定待測(cè)點(diǎn)的當(dāng)前精確位置。
[0016] 進(jìn)一步的，在對(duì)WLAN終端每一次的定位過(guò)程中，在第一次定位時(shí)，所述步驟3中的 WLAN終端的當(dāng)前位置通過(guò)已有指紋定位方法得到；從第二次定位開(kāi)始，采用上一次定位中 步驟5得到的當(dāng)前位置信息作為本次定位中步驟3的當(dāng)前位置或者根據(jù)已有指紋定位方法 得到。
[0017] 進(jìn)一步的所述待測(cè)點(diǎn)的當(dāng)前位置信息的確定方法為：得到所述待測(cè)點(diǎn)與所有參考 點(diǎn)的歐式距離 ：
[0018]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于方向傳感器與WLAN網(wǎng)絡(luò)的指紋定位方法，其特征在于，包括： 步驟1、對(duì)定位區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)作為一個(gè)參考點(diǎn)； 步驟2、利用WLAN終端對(duì)每個(gè)參考點(diǎn)在不同方向上分別進(jìn)行指紋采集，采集的指紋信 息包括：所述WLAN終端在第i個(gè)參考點(diǎn)的第k個(gè)方向上所能接收到的第j個(gè)接入點(diǎn)的信號(hào) 強(qiáng)度及該參考點(diǎn)的位置Xi，Yi，Zi，表示為：
,Xi，Yi，Zi； 其中，i = 1, 2，. . .，Μ,Μ表示參考點(diǎn)個(gè)數(shù)；j = 1, 2,. . . ,N，N為該定位區(qū)域中能接收到 的接入點(diǎn)的數(shù)量；k = 1，2, ...，Κ，Κ為選取的參考點(diǎn)的方向個(gè)數(shù)，其中第k個(gè)方向與地磁北 極的夾角為k360° /K; 將Μ個(gè)參考點(diǎn)的指紋信息存入指紋庫(kù)； 步驟3、在待測(cè)點(diǎn)利用WLAN終端的方向傳感器獲得WLAN終端當(dāng)前的方向角α，即WLAN 終端取向與地磁北極的夾角，根據(jù)WLAN終端與人體距離及人體寬度獲得人體對(duì)接入點(diǎn)信 號(hào)的遮擋角β，然后再根據(jù)WLAN終端的當(dāng)前位置確定人體對(duì)接入點(diǎn)的遮擋區(qū)域； 步驟4、根據(jù)WLAN終端的方位角α，在所述指紋庫(kù)中每個(gè)參考點(diǎn)的K個(gè)方向中找到與 該方位角α最接近的一個(gè)方向，記為方向k';在所述指紋庫(kù)中提取每個(gè)參考點(diǎn)在所述方 向k'上接收到的且位于所述遮擋區(qū)域外的接入點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度和參考點(diǎn)位置，作為比對(duì)集 合； 步驟5、獲取當(dāng)前WLAN終端在待測(cè)點(diǎn)接收到的遮擋區(qū)域外的接入點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度
表示在方向角α上接收到的遮擋區(qū)域外 的第j個(gè)接入點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度，m表示遮擋區(qū)域內(nèi)的接入點(diǎn)個(gè)數(shù)，N-m表示處于遮擋區(qū)域之外 的接入點(diǎn)數(shù)量；并與所述比對(duì)集合中參考點(diǎn)接收的接入點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行匹配，最后根據(jù)匹 配結(jié)果和參考點(diǎn)位置確定待測(cè)點(diǎn)的當(dāng)前精確位置。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于方向傳感器與WLAN網(wǎng)絡(luò)的指紋定位方法，其特征在 于，在對(duì)WLAN終端每一次的定位過(guò)程中，在第一次定位時(shí)，所述步驟3中的WLAN終端的當(dāng) 前位置通過(guò)已有指紋定位方法得到；從第二次定位開(kāi)始，采用上一次定位中步驟5得到的 當(dāng)前位置信息作為本次定位中步驟3的當(dāng)前位置或者根據(jù)已有指紋定位方法得到。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種基于方向傳感器與WLAN網(wǎng)絡(luò)的指紋定位方法，其特征 在于，所述待測(cè)點(diǎn)的當(dāng)前位置信息的確定方法為：得到所述待測(cè)點(diǎn)與所有參考點(diǎn)的歐式距 離：
其中，表示W(wǎng)LAN終端在第i個(gè)參考點(diǎn)的第k'個(gè)方向上所能接收到的第j個(gè)接 入點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度； 然后根據(jù)所述歐式距離采用最臨近法NN、K鄰近法KNN或加權(quán)K鄰近法WKNN確定待測(cè) 點(diǎn)的位置。
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK104144495SQ201410318421
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】魏東巖, 張曉光, 來(lái)奇峰, 公續(xù)平, 李祥紅, 陳夏蘭, 徐穎, 袁洪 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電研究院