一種基于逆向同步感知的wifi無(wú)線定位方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及wifi無(wú)線定位技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于逆向同步感知的wifi無(wú)線定位方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]常見(jiàn)的無(wú)線定位技術(shù)包括W1-F1、藍(lán)牙、Zigbee, RFID、UffB等定位方案，但是諸如Zigbee、RFID、UWB等技術(shù)普通用戶的移動(dòng)終端大多無(wú)法支持，而W1-Fi網(wǎng)絡(luò)的普及，以及其較高的覆蓋率及較低廉的成本，成為目前室內(nèi)定位的主流技術(shù)。
[0003]傳統(tǒng)的wifi室內(nèi)定位通常需要至少三個(gè)位置固定的wifi信號(hào)源，通過(guò)被定位移動(dòng)終端對(duì)各個(gè)wifi信號(hào)源的感知，以到達(dá)時(shí)間(Time of Arrival，T0A)、到達(dá)時(shí)間差(TimeDifference of Arrival，TDOA)、信號(hào)強(qiáng)度或信號(hào)指紋的方法來(lái)定位移動(dòng)終端。圖1所示的是一個(gè)傳統(tǒng)的通過(guò)wifi信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行定位的一個(gè)示例:三個(gè)位置固定的wifi信號(hào)源wifiA、wifiB、wifiC分別向外發(fā)出wifi信號(hào)，被定位的移動(dòng)終端I同時(shí)接收wifiA、wifiB、wifiC的wifi信號(hào)，通過(guò)接收到不同的wifi信號(hào)源的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)確定與不同的wifi信號(hào)源的距離，從而確定移動(dòng)終端I位置。但是由于同一 wifi信號(hào)源會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)出強(qiáng)度波動(dòng)的wifi信號(hào)，以及網(wǎng)絡(luò)時(shí)間延時(shí)的不確定性，諸如圖1所示的傳統(tǒng)定位方法都存在定位誤差大甚至定位錯(cuò)誤等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于逆向同步感知的wifi無(wú)線定位方法及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精確定位。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的:一種基于逆向同步感知的wifi無(wú)線定位方法，其包括訓(xùn)練和定位兩大步驟；所述訓(xùn)練步驟只需執(zhí)行一次，所述訓(xùn)練步驟完成后，所述的定位步驟可以執(zhí)行任意次。
[0006]所述訓(xùn)練步驟又包括以下步驟:
(O訓(xùn)練用數(shù)據(jù)的采集，其又包括以下子步驟:
(1.1)建立定位網(wǎng)格:將定位范圍劃分成若干個(gè)大小適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)寬在8至10米的矩形定位區(qū)域，并對(duì)矩形定位區(qū)域編號(hào)；將每個(gè)矩形定位區(qū)域進(jìn)一步分割為每平米一格的正方形網(wǎng)格，并對(duì)網(wǎng)格按所在行列編號(hào)；
(1.2)設(shè)置定位設(shè)備:在每個(gè)定位區(qū)域的每個(gè)頂點(diǎn)設(shè)置Wifi信號(hào)感知器，在整個(gè)定位范圍內(nèi)設(shè)置一個(gè)同步控制器，同步控制器與wif i信號(hào)感知器之間通信連接，并設(shè)置wif i信號(hào)源發(fā)射強(qiáng)度有差異的移動(dòng)終端若干；
(1.3)采集能夠反映定位區(qū)域的各頂點(diǎn)與網(wǎng)格位置之間距離關(guān)系的wifi的信號(hào)數(shù)據(jù):選擇第I個(gè)矩形定位區(qū)域；打開(kāi)每一臺(tái)移動(dòng)終端的wifi信號(hào)源，將其放入此矩形定位區(qū)域的第I行第I列的網(wǎng)格中心，同步控制器向wifi信號(hào)感知器發(fā)出開(kāi)始感知的命令，記錄下從wifi信號(hào)感知器感知到的每一臺(tái)移動(dòng)終端的的wifi信號(hào)強(qiáng)度值；再將所述移動(dòng)終端放入所述矩形定位區(qū)域的第I行第2列的網(wǎng)格中心，同步控制器再向Wifi信號(hào)感知器發(fā)出開(kāi)始感知的命令，再記錄下從wifi信號(hào)感知器感知到的每一臺(tái)移動(dòng)終端的的wifi信號(hào)強(qiáng)度值。如此重復(fù)，直至將所有定位區(qū)域的所有網(wǎng)格的所述wifi信號(hào)強(qiáng)度值數(shù)據(jù)收集完畢，記錄存檔。
[0007](2)建立各個(gè)感知器信號(hào)強(qiáng)度值與移動(dòng)終端所在的區(qū)域號(hào)、網(wǎng)格行號(hào)、網(wǎng)格列號(hào)關(guān)系的回歸模型或分類模型。其又包括以下子步驟:
(2.1)構(gòu)造訓(xùn)練樣本:反映各個(gè)感知器信號(hào)強(qiáng)度值與移動(dòng)終端所在的區(qū)域號(hào)、網(wǎng)格行號(hào)、網(wǎng)格列號(hào)之間的關(guān)系可以利用回歸方法建立，也可以利用分類方法建立，通過(guò)使用回歸方法的訓(xùn)練樣本構(gòu)造方法，類似地易于得到使用分類方法的訓(xùn)練樣本構(gòu)造方法；使用回歸方法的訓(xùn)練樣本構(gòu)造方法如下所述:每一訓(xùn)練樣本均由輸入向量和輸出向量組成，假設(shè)某一所述移動(dòng)終端處于第i定位區(qū)域的第j行第k列網(wǎng)格，而此位置下各信號(hào)感知器所感知到的wifi信號(hào)強(qiáng)度值分別為wifip wifi2、…、wifin，則對(duì)應(yīng)于該所述移動(dòng)終端和該所述網(wǎng)格的訓(xùn)練樣本由WifipWifi2'…、wifin、1、j、k構(gòu)成，其中WifipWifi2'…、wifin構(gòu)成此訓(xùn)練樣本的輸入向量部分，1、j、k構(gòu)成此訓(xùn)練樣本的輸出向量部分。如果總網(wǎng)格數(shù)為m，用于采集訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)的移動(dòng)終端數(shù)為1，則訓(xùn)練樣本總數(shù)為mX I。
[0008](2.2)訓(xùn)練并建立回歸模型或分類模型:利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法，用所述訓(xùn)練樣本對(duì)回歸模型或分類模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到模型參數(shù)，存入知識(shí)庫(kù)，對(duì)于回歸模型，由回歸模型參數(shù)可以得到[1、j、k ]=f回歸(WifipWifi2'...、wifin)的函數(shù)關(guān)系；對(duì)于分類模型，由分類模型參數(shù)可以得到一組class m =f分類(WifipWifi2'…、wifin)的函數(shù)關(guān)系。
[0009]所述定位步驟又包括以下步驟:
Cl)開(kāi)啟進(jìn)入定位范圍的被定位移動(dòng)終端的Wifi信號(hào)源；
(2)移動(dòng)終端向同步控制器發(fā)送請(qǐng)求定位的無(wú)線信號(hào)；
(3)同步控制器同時(shí)向各個(gè)wifi感知器發(fā)出開(kāi)始感知命令，接收各個(gè)感知器所感知的所述移動(dòng)終端的信號(hào)強(qiáng)度值wif IipWifi2、…、Wifin。若使用回歸模型，則將wif IipWifi2、…、Wifin代入回歸模型，得到區(qū)域號(hào)1、網(wǎng)格行號(hào)j、網(wǎng)格列號(hào)k，達(dá)到定位目的；若使用分類模型，則將wifip wifi2、…、次代入所述的一組分類模型f分類，得到class i； J；k是否為1，即得到所述被定位移動(dòng)終端是否屬于區(qū)域1、網(wǎng)格行j、列k的定位信息；
(4)同步控制器將所述被定位移動(dòng)終端所在的區(qū)域號(hào)1、網(wǎng)格行號(hào)j、網(wǎng)格列號(hào)k發(fā)送給所述被定位移動(dòng)終端，定位過(guò)程結(jié)束。
[0010]其進(jìn)一步特征在于，在執(zhí)行訓(xùn)練步驟時(shí)，所述被定位移動(dòng)終端由本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者自行準(zhǔn)備；在執(zhí)行定位步驟時(shí)，所述被定位移動(dòng)終端由用戶提供，通常是安裝了符合所述被定位的移動(dòng)終端功能之軟件的智能手機(jī)。
[0011]一種基于逆向同步感知的wifi無(wú)線定位系統(tǒng)，其特征在于，其包括:一個(gè)同步控制器，至少三個(gè)wifi信號(hào)感知器，以及被定位的移動(dòng)終端。
[0012]其進(jìn)一步特征在于，所述同步控制器同時(shí)向wifi信號(hào)感知器發(fā)送開(kāi)始感知wifi信號(hào)的命令，并接收wifi信號(hào)感知器返回的所感知的wifi信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)；所述同步控制器還接收充當(dāng)信號(hào)源的被定位的移動(dòng)終端的定位請(qǐng)求，且可發(fā)送回定位結(jié)果給被定位的移動(dòng)終端；所述同步控制器存有經(jīng)訓(xùn)練產(chǎn)生的回歸模型及其參數(shù)或分類模型及其參數(shù)，所述模型和參數(shù)反映信號(hào)強(qiáng)度與位置之間的關(guān)系；所述同步控制器在接收到感知器返回的所感知的Wifi信號(hào)的SSID及其信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)后，梳理出被定位移動(dòng)終端的SSID及其信號(hào)強(qiáng)度，依據(jù)所述模型和參數(shù)進(jìn)行定位計(jì)算，得到定位結(jié)果；所述定位信息指所述被定位移動(dòng)終端所在區(qū)域的區(qū)域號(hào)、所在網(wǎng)格的行號(hào)和列號(hào)；
所述wifi信號(hào)感知器，接收所述同步控制器的發(fā)送的開(kāi)始感知wifi信號(hào)命令，接收了所述命令后同步掃描感知到的所有wifi信號(hào)，獲取這些wifi信號(hào)的SSID及其信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并將這些SSID及其信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)返回至所述同步控制器；
被定位所述移動(dòng)終端，產(chǎn)生wifi信號(hào)，向所述同步控制器發(fā)送請(qǐng)求定位信號(hào)，接收同步控制器發(fā)送至其的定位結(jié)果。
[0013]采用本發(fā)明后，與傳統(tǒng)的通過(guò)被定位移動(dòng)終端對(duì)各個(gè)位置固定的wifi信號(hào)源的感知而達(dá)到對(duì)移動(dòng)終端定位的方法不同，本發(fā)明讓被定位移動(dòng)終端充當(dāng)wifi信號(hào)源，通過(guò)若干個(gè)位置固定的Wifi信號(hào)感知器對(duì)被定位移動(dòng)終端信號(hào)源的同步感知來(lái)定位移動(dòng)終端。在定位的過(guò)程中，傳統(tǒng)的方法是移動(dòng)點(diǎn)感知固定點(diǎn)，本發(fā)明的方法是固定點(diǎn)感知移動(dòng)點(diǎn)，與傳統(tǒng)定位方法的感知方向正好相反，這即是逆向感知的含義。同時(shí)本發(fā)明中位置固定的Wifi信號(hào)感知器對(duì)被定位移動(dòng)終端信號(hào)源的感知是同時(shí)進(jìn)行的，即逆向感知是同步的，這即是逆向同步感知的含義。由于Wifi信號(hào)源在任一瞬間的信號(hào)是穩(wěn)定的，即在同一瞬間，幾個(gè)位置固定的Wifi信號(hào)感知器所感知到的被定位移動(dòng)終端信號(hào)源的信號(hào)強(qiáng)度的比例關(guān)系是確定的，所以本發(fā)明的基于逆向同步感知的wif i無(wú)線定位方法可以實(shí)現(xiàn)更精確的定位。在其他因素不變的條件下，本發(fā)明方法的定位精度可以比傳統(tǒng)的wifi無(wú)線定位方法