CN100568882C - 无线局域网终端设备室内定位感应器系统的设计方法 - Google Patents

Abstract

一种涉及无线信号传播领域的终端设备室内定位感应器，尤指一种用于在室内局域范围和空间垂直范围进行定位的无线局域网终端设备室内定位感应器及设计方法。该系统由定位环境、定位感应点及定位设备等系统组成，包括：定位感应器、定位回传系统和定位感应点设计等硬件技术，该定位感应器的设计方法包括：时间型Beacon包发送技术，信号感应智能警告技术，定位信号增强技术及定位感应器一体化设计技术等。本发明的优点是：可在室内局域范围和空间垂直范围进行小范围的精确定位，具备一定的智能，可以对环境进行判断，改进周围的定位环境的定位能力，并实现随处随时的个性化信息推送，能够在无线局域网定位能力上得到长足提高。

Description

无线局域网终端设备室内定位感应器系统的设计方法

技术领域

本发明涉及一种无线信号传播领域的终端设备室内定位感应器，尤指一种用于在室内局域范围和空间垂直范围进行定位的无线局域网终端设备室内定位感应器及设计方法。

背景技术

定位技术一向是被热衷研究的技术之一，目前用于位置服务的技术已经发展了几代，最多的是被称为GPS(Global Position System)的全球位置系统，这种依靠24颗在空中漫游的GPS卫星给全球用户提供位置服务的系统，对大量需要定位位置的人提供了关键的信息，解决了野外位置确定和轨迹跟踪等问题。而近些年来，基于RF的广域蜂窝网络定位技术有了长足的进步，它利用在城市内覆盖面广，接受精度高的特点，采用了测量信号衰减，测量到达角(AOA)，时差分析(TDOA)的方法，逐步提高了定位精度，把城市内的定位应用推向了实用化，特别是其终端设备一手机的普及化和对终端设备的要求不如GPS这么高的特性，使得普通用户在低成本指出的情况下即能享用到定位服务，迅速推广成为了可能，例如在日本的KDDI公司采用高同公司所开发的技术，业已提供了100项不同的基于位置服务的技术，家长可以利用手机追踪其孩子在公园的位置，手机用户可以找到东京银座减价促销的商品等。在韩国，也有大约200万市民利用蜂窝网络的无线定位服务来寻觅附近朋友或方便的咖啡厅来聚会。

虽然定位技术得到了长足的发展，在市场上获得了成功，得到了收益，但目前的定位技术所能达到的精度还不是很高，它的使用场合局限在室外和部分室内，技术上的局限也就限制了应用的发展，使得需要在室内进行信息和位置信息互动的应用无法实施，而这些就需要依靠本发明专利中设计的无线局域网室内定位技术进行弥补。

发明内容

为了克服上述不足之处，本发明的主要目的旨在提供一种新的、可在室内局域范围和空间垂直范围进行小范围的精确定位的，作为无线局域网室内定位技术的弥补，用于无线局域网定位的定位感应器，及无线局域网定位系统中的定位感应器设计原理，实现随处随时的个性化信息推送，通过这项设计技术，能够在无线局域网定位能力上得到长足提高的无线局域网终端设备室内定位感应器系统及设计方法。

本发明要解决的技术问题是：要解决无线局域网技术和信号传播技术中的相关软硬件问题，要解决在无线局域网定位中，信号的输入参数不丰富，信号的匹配方式中的有关问题，要解决信号在不同位置和不同方向的信号强度，在空间的分布不完全相同的一套辅助定位系统等有关技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该系统由定位环境、定位感应点及定位设备等系统组成，包括：定位感应器、定位回传系统、定位感应器布置、信号回传无线局域网系统布置和定位感应点设计，其中：

定位感应器布置模块、信号回传无线局域网系统布置和定位感应点设计模块构成一个设计定位环境布置方案模块；设计定位环境布置方案模块、定位参数采集获取模块、定位算法设计模块、终端定位模块四者依次相连；其中：

定位感应点设计模块：当移动体到达定位感应点时会获得当前信号数值；

定位参数采集获取模块：采集信号量，形成定位的经验值数据库；

定位算法设计模块：进行室内的定位算法，基于周围信号定位感应器在这个点四个方向上分别投影的信号数值；

终端定位模块：获取室内当前概率最大的定位点。

所述的无线局域网终端设备室内定位感应器的终端定位包括：定期获取当前位置信息模块、向中央定位服务器发送模块、服务器算法分析给出位置信息模块、位置移动模块及获取新位置相关多媒体信息模块，其中：

定期获取当前位置信息模块、向中央定位服务器发送模块、服务器算法分析给出位置信息模块、位置移动模块、获取新位置相关多媒体信息(12)模块五者依次相连；其中：

定期获取当前位置信息模块：定期获取用户的当前位置信息；

中央定位服务器发送模块：通过无线局域网获取用户数据；

服务器算法分析给出位置信息模块：中央定位服务器根据终端发出的当前信号数值和经验值数据库中的数值进行匹配，得出概率最大的定位点返回给用户，即得到了精确的室内定位信息；

无线局域网定位算法的基本原理是：将无线局域网在区域范围内的信号量进行采集，形成一个称为经验值数据库的数据集合，即信号地图，在这个数据集合中，每个需要定位的信号点都有一组数据，分别是周围信号感应器在这个点四个方向上分别投影的信号数值。在实际定位的时候，将用户终端发出的当前信号数值和经验值数据库中的数值进行匹配，然后得到可能概率最大的定位点返回给用户。

在这个无线局域网定位系统中，定位系统发挥作用的最基本的原理是信号在不同位置和不同方向的信号强度在空间的分布是不完全相同的，而这些不同就使得位置得以被区分开，加以算法中的辅助，一套定位系统得以建立。

虽然定位系统中存在很多比较复杂的方法和算法，但一切的基础都在于一个称为定位感应器的设备，这个定位感应器的存在，使得信号存在，信号的存在使得无线局域网定位技术有用武之地。

定位感应器本身是一台具有嵌入式处理器的设备，内附和终端以及后台定位算法服务器所交互的协议和软件，同时具备一定的智能，可以对环境进行判断。

一种无线局域网终端设备室内定位感应器系统的设计方法，该定位感应器系统的设计方法包括：将信号的发送时间附在无线局域网的Beacon包作为精确定位的技术；定位感应器将智能探测得到的信号变化结果通过Beacon包传送的技术；定位感应器收到Beacon信号后返回一个带时间标记的Beacon信号，终端收到此信号后回复一个请求信号，确认请求信号包含自身的编号后完成定位信号发送的技术；以及定位感应器一体化设计技术，该设计将无线局域网在区域范围内的信号量进行采集，形成一个经验值数据库的数据集合和信号地图，在这个数据集合中，每个需要定位的信号点都有一组数据，分别是周围信号定位感应器在这个点四个方向上分别投影的信号数值，并将用户终端发出的当前信号数值和经验值数据库中的数值进行匹配，然后得到可能概率大的定位点返回给用户；其具体工作步骤主要是：

步骤1.环境布置

首先进行定位环境的布置，通过定位感应器，定位回传系统，定位感应点的布置设计构建一个定位的环境；

步骤2.参数搜集

通过定位参数的获取，将环境中用于定位的参数进行搜集，形成定位的经验值数据库；

步骤3.算法设计

进行定位算法的设计，算法是在定位感应器系统出现时候为存在，根据不同的环境，不同的用户需求，算法的参量需要进行调整；

步骤4.终端定位

实现终端的定位，用户终端在移动过程中和定位感应器系统所布置的环境进行沟通，和定位感应器系统的服务端沟通，通过位于终端上的应用程序，将位置信息和同位置信息相关的推送信息发送到定位感应器系统中。

Beacon帧是无线局域网技术802.11协议中所定义的帧类型，Beacon传送的信号内容是一些控制的信号，它采用最小码率编制传送，确保传递的控制信息能最大可能地到达终端，定位感应器系统中的重要参量RSSI就是附在Beacon中传送和被终端获取的；

定位感应器系统中引入了一个隐藏的定位参量，时间，作为RSSI(RadioSignal Strength Indicator)的一个辅助定位参量，区分RSSI无法区别的区域，具有一定的作用，首先需要在定位感应器中的MAC层进行处理，加入特定的传递时间的信息类型，目前加入时间参量的方式是：时间量的校准和时间量传递。

时间量的校准：

发送给终端进行定位的时间量需要进行校准，虽然终端所需要的是最终的差值时间量，但时间量本身的准确程度对多个AP到达时间的差异之间有着重要的作用，因此系统需要有时间量和服务器同步，这是通过终端发送的服务器时间同步数据来完成的，在系统中创建了特定的时间同步协议LTSP(Location Time Synchronous Protocol)，由终端从服务器获取同步时间，然后通过Beacon回传送给定位感应器；

时间量传递：

通过将时间信息量附加在Beacon包的附加位上进行传递，传递的格式如附图，接收端解读Beacon包中附着的时间信息，对各个AP的时间信息进行比较，从而得出位置的可判断依据。

所述的无线局域网终端设备室内定位感应器设计方法的时间型Beacon包发送技术，是将信号的发送时间附在无线局域网的Beacon包中，为精确定位的辅助参数，其加入时间参量的方式包括：时间量的校准和时间量传递；其中：时间量的校准的具体工作步骤是：

步骤1.校准

发送给终端进行定位的时间量进行校准；

步骤2.时间量和主服务器同步

a).定位感应器系统有时间量和服务器同步，通过终端发送的服务器时间同步数据来完成；

b).创建时间同步协议LTSP，其中：

定位感应器与终端之间通过时间同步协议LTSP同步化进行无线信号控制传输，终端对服务器通过时间同步协议LTSP初始化进行信号控制传输，服务器对终端通过时间同步协议LTSP请求进行信号控制传输，终端对服务器通过时间同步协议LTSP响应进行信号控制传输；

步骤3.获取同步时间

由终端从服务器获取同步时间；

步骤4.回传送

通过Beacon回传送给定位感应器；

其中：时间量传递的具体工作步骤是：

步骤1.传递

将时间信息量附加在Beacon包的附加位上进行传递；

步骤2.创建格式

附加时间信息的Beacon包依次插入为：Beacon包头、Beacon数据包、RSSI信号强度、Beacon数据包及附加时间信息；

步骤3.解读

接收端解读Beacon包中附着的时间信息；

步骤4.比较

对各个接入点AP的时间信息进行比较；

步骤5.得出依据

比较后，得出位置的可判断依据。

信号感应智能警告技术：信号感应器是在无线局域网定位环境中位置基本保持不变，具有稳定性能的设备，这一点可以加以利用实施信号的智能警告，进行智能警告的设备处于一种成为“警告模式”的状态，在这个状态中，定位感应器不提供定位服务，而通常定位感应器处于“定位模式”。

所述的无线局域网终端设备室内定位感应器系统设计方法的信号感应智能警告技术方法是：定位感应器之间的智能探测，一旦发现信号发生变化，则定位感应器通过Beacon包将探测结果传送给终端，由终端发送给定位服务器，其智能警告技术的具体步骤包括：警告阀值信息搜集、警告阀值信息设置和智能警告信息发送；其中：警告阀值信息搜集的具体工作步骤是：

步骤1.搜集信号数值

搜集周围环境中可获取信号量的其它定位感应器的信号数值；

步骤2.模式切换

a)、定位感应器定位模式状态；

b)、定位感应器警告模式状态；

c)、切换激活条件

客户模式的切换激活条件等于周围环境信号未活动时间大于30分钟或系统接收到强制进入智能警告模式命令模块；

d)、间隔阀值

到达客户模式切换间隔阀值等于小于5秒；

步骤3.信号数值获得

信号数值是通过将定位感应器模式切换至无线局域网客户模式来获得的；

其中：警告阀值信息设置的具体工作步骤是：

步骤1.设置

智能警告阀值的设置是在中心服务器中获取；

步骤2.回复

中心服务器中回复由定位感应器发出的警告阀值询问请求；

步骤3.连接

定位感应器通过将自身切换至客户模式，并和周围的无线网络接入服务点连接进入命令加以设置；

步骤4.同步

将定位感应器系统的阀值设置和定位感应器的阀值设置进行同步；

其中：智能警告信息发送的具体工作流程是：

步骤1.设置定位模式模块；

步骤2.若定位模式模块被激活，则进入警告阀值信息搜集模块；

步骤3.若警告阀值信息搜集模块被激活，则进入和已有阀值比较判断是否有问题模块；

步骤4.判断

若有问题，则进入和中心取得联系，发送警告信息，等待中心命令模块；

若无问题，则反馈进入定位模式模块；

步骤5.获取

若和中心取得联系，发送警告信息，等待中心命令模块被激活，则进入超时或获取中心命令之行完成模块；

步骤6.进入定位模式

超时或获取中心命令之行完成模块进入定位模式。

定位信号增强技术：定位信号Beacon的丢失，在定位感应器系统中的损失是不可预估的，而这在传统的无线局域网技术中没有保障信号Beacon顺利到达终端的技术，在本专利申请的定位感应器中，设计了定位信号增强技术以保障定位Beacon信号的传送；

所述的无线局域网终端设备室内定位感应器系统设计方法的定位信号增强技术的具体工作步骤是：

步骤1.发出定位Beacon

收到客户端发出的Beacon信号请求后，定位感应器返回附带时间标记的Beacon，定位终端在接收端到Beacon回复后，将发一个Beacon信号请求包；

步骤2.等待定位回复

定位感应器同时将已收到的定位感应器编号附着在内，等待定位感应器主动发出的Beacon回复请求，重复的Beacon请求，附加相应情况信息；

步骤3.确认定位回复

查看获取的Beacon请求，确认是否包含自身的编号，如果有效，则完成定位信号发送；如果无效，则转至重复定位回复模块；

步骤4.查询是否完成

定时器激活模块，查询是否已经完成定位信号发送，如果完成，则停止计时器，如果未完成，则转至重复定位回复模块；

步骤5.重发达到设定限制

若重发达到设定限制，则完成定位信号发送，否则重发Beacon请求回复给定位终端，跳转至发出定位Beacon模块。

所述的无线局域网终端设备室内定位感应器系统设计方法的定位感应器一体化设计技术是：定位感应器和一般的用于无线局域网的无线接入点不同，这个不同点一方面是内部的技术不同，在硬体设计上，定位感应器有其特殊的设计需求和技术。

本发明的有益效果是：该方法是基于无线局域网Wireless Local AreaNetwork上的终端定位技术中所使用的定位算法，可在室内局域范围和空间垂直范围进行小范围的精确定位，具备一定的智能，可以对环境进行判断，改进周围的定位环境的定位能力，并实现随处随时的个性化信息推送，通过这项设计技术，能够在无线局域网定位能力上得到长足提高。

附图说明

下面结合附图说明和实施例对本发明进一步说明。

附图1为本发明的定位方法流程方框图；

附图2为本发明的时间量校准-LTSP协议示意图；

附图3为本发明的附加时间信息的Beacon包结构示意图；

附图4为本发明的阀值警告信息搜集模式切换方框示意图；

附图5为本发明的智能警告信息发送流程流程示意图；

附图6为本发明的定位信号增强流程示意图；

附图标号说明：

1-定位感应器布置；

2-信号回传无线局域网系统布置；

3-定位感应点设计；

4-设计定位环境布置方案；

5-定位参数采集获取；

6-定位算法设计；

7-终端定位；

8-定期获取当前位置信息；

9-向中央定位服务器发送；

10-服务器算法分析给出位置信息；

11-位置移动？

12-获取新位置相关多媒体信息；

13-服务器；

14-终端；

15-定位感应器；

16-LTSP初始化；

17-LTSP请求；

18-LTSP响应；

19-LTSP同步化；

20-Beacon包头；

21-Beacon数据包；

22-RSSI信号强度；

23-附加时间信息；

24-到达客户模式切换间隔阀值；

25-定位感应器定位模式；

26-定位感应器警告模式；

27-周围环境信号未活动时间大于30分钟或系统接受到强制进入智能警告模式命令；

28-定位模式；

29-被激活；

30-警告阀值信息搜集；

31-和已有阀值比较判断是否有问题；

32-和中心取得联系，发送警告信息，等待中心命令；

33-超时或获取中心命令之行完成；

34-发出定位Beacon；

35-等待定位回复；

36-确认定位回复；

37-是否完成？

38-有效；

39-无效；

40-完成；

41-定时器激活；

42-重复定位回复；

具体实施方式：

请参阅附图1所示，本发明由定位环境、定位感应点及定位设备等系统组成，该系统包括：定位感应器、定位回传系统、定位感应器布置(1)、信号回传无线局域网系统布置(2)和定位感应点设计(3)等技术，其中：

定位感应器布置(1)模块、信号回传无线局域网系统布置(2)和定位感应点设计(3)模块分别与设计定位环境布置方案(4)模块相连接，设计定位环境布置方案(4)模块依次与定位参数采集获取(5)模块、定位算法设计(6)模块及终端定位(7)模块相连接。

所述的无线局域网终端设备室内定位感应器的终端定位(7)包括：定期获取当前位置信息(8)模块、向中央定位服务器发送(9)模块、服务器算法分析给出位置信息(10)模块、位置移动(11)模块及获取新位置相关多媒体信息(12)模块等模块，其中：

定期获取当前位置信息(8)模块依次与向中央定位服务器发送(9)模块、服务器算法分析给出位置信息(10)模块、位置移动(11)模块及获取新位置相关多媒体信息(12)模块相连接。

请参阅附图2、3所示，无线局域网定位算法的基本原理是：将无线局域网在区域范围内的信号量进行采集，形成一个称为经验值数据库的数据集合，即信号地图，在这个数据集合中，每个需要定位的信号点都有一组数据，分别是周围信号感应器在这个点四个方向上分别投影的信号数值。在实际定位的时候，将用户终端发出的当前信号数值和经验值数据库中的数值进行匹配，然后得到可能概率最大的定位点返回给用户。

在这个无线局域网定位系统中，定位系统发挥作用的最基本的原理是信号在不同位置和不同方向的信号强度在空间的分布是不完全相同的，而这些不同就使得位置得以被区分开，加以算法中的辅助，一套定位系统得以建立。

虽然定位系统中存在很多比较复杂的方法和算法，但一切的基础都在于一个称为定位感应器的设备，这个定位感应器的存在，使得信号存在，信号的存在使得无线局域网定位技术有用武之地。需要保护的是无线局域网定位系统中的定位感应器设计原理，定位感应器本身是一台具有嵌入式处理器的设备，内附和终端以及后台定位算法服务器所交互的协议和软件，同时具备一定的智能，可以对环境进行判断，改进周围的定位环境的定位能力。

一种无线局域网终端设备室内定位感应器设计方法，该定位感应器的设计方法包括：时间型Beacon包发送技术，信号感应智能警告技术，定位信号增强技术及定位感应器一体化设计技术等，该设计将无线局域网在区域范围内的信号量进行采集，形成一个经验值数据库的数据集合和信号地图，在这个数据集合中，每个需要定位的信号点都有一组数据，分别是周围信号感应器在这个点四个方向上分别投影的信号数值，并将用户终端发出的当前信号数值和经验值数据库中的数值进行匹配，然后得到可能概率大的定位点返回给用户；其具体工作步骤主要是：

步骤1.环境布置

系统首先进行定位环境的布置，通过定位感应器，定位回传系统，定位感应点的布置设计构建一个定位的环境；

步骤2.参数搜集

通过定位参数的获取，将环境中即将用于定位的参数进行搜集，形成定位的经验值数据库；

步骤3.算法设计

进行定位算法的设计，算法是在定位系统出现时候为存在，但根据不同的环境，不同的用户需求，这些算法的参量需要进行一系列调整；

步骤4.终端定位

实现终端的定位，用户终端在移动过程中和系统所布置的环境进行沟通，和系统服务端沟通，通过位于终端上的应用程序，将位置信息和同位置信息相关的推送信息发送到系统中。

Beacon帧是无线局域网技术802.11协议中所定义的帧类型，Beacon传送的信号内容是一些控制的信号，它采用最小码率编制传送，确保传递的控制信息能最大可能地到达终端，定位系统中的重要参量RSSI就是附在Beacon中传送和被终端获取的；

为了能够提高定位系统的精确度，定位系统中引入了一个隐藏的定位参量，时间。虽然目前这个时间参量在系统定位中所起的作用还不是很大，但是作为RSSI(Radio Signal Strength Indicator)的一个辅助定位参量，区分RSSI无法区别的区域，具有一定的作用，而这个技术首先需要在定位感应器中的MAC层进行处理，加入特定的传递时间的信息类型，目前加入时间参量的方式是：时间量的校准和时间量传递。其中：

时间量的校准：

发送给终端进行定位的时间量需要进行校准，虽然终端所需要的是最终的差值时间量，但时间量本身的准确程度对多个AP到达时间的差异之间有着重要的作用，因此系统需要有时间量和主服务器同步，这是通过终端发送的主服务器时间同步数据来完成的，在系统中创建了特定的时间同步协议LTSP(Location Time Synchronous Protocol)，由终端从主服务器获取同步时间，然后通过Beacon回传送给定位感应器；

时间量传递：

通过将时间信息量附加在Beacon包的附加位上进行传递，传递的格式如附图3，接受端解读Beacon包中附着的时间信息，对各个AP的时间信息进行比较，从而得出位置的可判断依据。

请参阅附图2、3所示，所述的无线局域网终端设备室内定位感应器设计方法的时间型Beacon包发送技术，是将信号的发送时间附在无线局域网的Beacon包中，为精确定位的辅助参数，其加入时间参量的方式包括：时间量的校准和时间量传递；其中：时间量的校准的具体工作步骤是：

步骤1.校准

发送给终端进行定位的时间量进行校准；

步骤2.时间量和主服务器同步

a).系统有时间量和主服务器同步，通过终端发送的主服务器时间同步数据来完成；

b).创建时间同步协议LTSP，其中：

定位感应器(15)与终端(14)之间通过时间同步协议LTSP同步化(19)进行无线信号控制传输，终端(14)对服务器(13)通过时间同步协议LTSP初始化(16)进行信号控制传输，服务器(13)对终端(14)通过时间同步协议LTSP请求(17)进行信号控制传输，终端(14)对服务器(13)通过时间同步协议LTSP响应(18)进行信号控制传输；

步骤3.获取同步时间

由终端(14)从主服务器获取同步时间；

步骤4.回传送

通过Beacon回传送给定位感应器(15)；

其中：时间量传递的具体工作步骤是：

步骤1.传递

将时间信息量附加在Beacon包的附加位上进行传递；

步骤2.创建格式

附加时间信息的Beacon包依次插入为：Beacon包头(20)、Beacon数据包(21)、RSSI信号强度(22)、Beacon数据包(21)及附加时间信息(23)；

步骤3.解读

接受端解读Beacon包中附着的时间信息；

步骤4.比较

对各个接入点AP的时间信息进行比较；

步骤5.得出依据

比较后，得出位置的可判断依据。

信号感应智能警告技术：信号感应器是在无线局域网定位环境中位置基本保持不变，具有稳定性能的设备，这一点可以加以利用实施信号的智能警告，进行智能警告的设备处于一种成为“警告模式”的状态，在这个状态中，定位感应器不提供定位服务，而通常定位感应器处于“定位模式”。其中：

警告阀值信息搜集：搜集周围环境中可获取信号量的其它定位感应器的信号数值，这些数值是通过将定位感应器模式切换至无线局域网客户模式来获得的；

客户模式的切换激活条件＝周围环境信号未活动时间＞30分钟|系统接受到强制进入智能警告模式命令；

客户模式切换间隔阀值＝{＜5秒}

警告阀值信息设置：智能警告阀值的设置是在中心服务器中获取，中心服务器中回复由定位感应器发出的警告阀值询问请求。定位服务器通过将自身切换至客户模式并和周围的无线网络接入服务点连接进入命令加以设置，将系统的阀值设置和服务器的阀值设置进行同步；

智能警告信息发送：一旦警告阀值信息搜集中搜集到的信号数值和系统中已有的信号阀值设置不符合，这个时候则认为发生了一场情况，智能警告系统即可切换自身状态进入警告模式，将警告信息发送给定位服务中心，由定位服务中心实施预设置的智能调节方法。

请参阅附图4、5所示，所述的无线局域网终端设备室内定位感应器设计方法的信号感应智能警告技术方法是：感应器之间的智能探测，一旦发现信号发生变化，则感应器通过Beacon包将探测结果传送给终端，由终端发送给定位服务器，其智能警告技术的具体步骤包括：警告阀值信息搜集、警告阀值信息设置和智能警告信息发送；其中：警告阀值信息搜集的具体工作步骤是：

步骤1.搜集信号数值

搜集周围环境中可获取信号量的其它定位感应器的信号数值；

步骤2.模式切换

a)、定位感应器定位模式(25)状态；

b)、定位感应器警告模式(26)状态；

c)、切换激活条件

客户模式的切换激活条件等于周围环境信号未活动时间大于30分钟或系统接受到强制进入智能警告模式命令(27)模块；

d)、间隔阀值

到达客户模式切换间隔阀值(24)等于小于5秒；

步骤3.信号数值获得

信号数值是通过将定位感应器模式切换至无线局域网客户模式来获得的；

其中：警告阀值信息设置的具体工作步骤是：

步骤1.设置

智能警告阀值的设置是在中心服务器中获取；

步骤2.回复

中心服务器中回复由定位感应器发出的警告阀值询问请求；

步骤3.连接

定位服务器通过将自身切换至客户模式，并和周围的无线网络接入服务点连接进入命令加以设置；

步骤4.同步

将系统的阀值设置和服务器的阀值设置进行同步；

其中：智能警告信息发送的具体工作流程是：

步骤1.设置定位模式(28)模块；

步骤2.若被激活(29)，则进入警告阀值信息搜集(30)模块；

步骤3.若被激活(29)，则进入和已有阀值比较判断是否有问题(31)模块；

步骤4.判断

若有问题，则进入和中心取得联系，发送警告信息，等待中心命令(32)模块；

若无问题，则反馈进入定位模式(28)模块；

步骤5.获取

若和中心取得联系，发送警告信息，等待中心命令(32)模块被激活(29)，则进入超时或获取中心命令之行完成(33)模块；

步骤6.进入定位模式(28)

超时或获取中心命令之行完成(33)模块进入定位模式(28)。

定位信号增强技术：定位信号Beacon的丢失，在定位系统中的损失是不可预估的，而这在传统的无线局域网技术中没有保障信号Beacon顺利到达终端的技术，在本专利申请的定位感应器中，设计了定位信号增强技术以保障定位Beacon信号的传送；

定位信号增强技术，在无线局域网802.11技术中，Beacon信号的发送是在客户端发送请求数据包后进行的，而Beacon是否被终端接受到，无线接入点也并不需要了解，这样Beacon包在接受过程中的可靠性就无法完全满足定位需求，在申请者设计的无线局域网定位感应器中，设计了一套定位信号增强技术，以此保障定位系统定位信息的可靠。

请参阅附图6所示，所述的无线局域网终端设备室内定位感应器设计方法的定位信号增强技术的具体工作步骤是：

步骤1.发出定位Beacon(34)

收到客户端发出的Beacon信号请求后，定位感应器返回附带时间标记的Beacon，定位终端在接受端到Beacon回复后，将发一个Beacon信号请求包；

步骤2.等待定位回复(35)

定位感应器同时将已收到的定位感应器编号附着在内，等待定位感应器主动发出的Beacon回复请求，重复的Beacon请求，附加相应情况信息；

步骤3.确认定位回复(36)

查看获取的Beacon请求，确认是否包含自身的编号，如果有效(38)，则完成(40)定位信号发送；如果无效(39)，则转至重复定位回复(42)模块；

步骤4.查询是否完成(37)

定时器激活(41)模块，查询是否已经完成定位信号发送，如果完成，则停止计时器，如果未完成，则转至重复定位回复(42)模块；

步骤5.重发达到设定限制

若重发达到设定限制，则完成定位信号发送，否则重发Beacon请求回复给定位终端，跳转至发出定位Beacon(34)模块。

所述的无线局域网终端设备室内定位感应器设计方法的定位感应器一体化设计技术是：定位感应器和一般的用于无线局域网的无线接入点不同，这个不同点一方面是内部的技术不同，在硬体设计上，定位感应器有其特殊的设计需求和技术。

定位感应器一体化规格技术，融合了以上几项专利技术的定位感应器，最后是以产品的形式出现在应用环境中，这项能实现定位功能的产品，必须满足申请者所设计的规格要求，这些特定的规格被涵盖在专利申请内。

定位感应器的一体化规格技术具体为：

结构规格部分：

1.220V内置电源

不使用通常无线接入点使用的变压器模式，这是为了简化安装的过程，由于定位的精确化需要依靠定位感应器在一些特定位置的补充，因此能够很方便地被安装到任何位置是定位系统是否能实现的一个很重要的方面，采用了220V内置电源，简化了安装中所需的即插即用便利。

2.外壳可更换

和电源采用的规格的原因一致，外壳可更换也是为了能够系统能够更具有灵活性，定位感应器无需有线网络的连接，他只需要能够提供实时供电即可，但是在供电电源的墙体上突兀地安装一个设备，并不是能让所有的场所拥有者满意的，可更换外壳的设计思想可以让设备和墙体融为一体，让系统能够更“隐形”地布设到各处。

技术规格部分

3.无线部分采用国家无委会2.4G规格，不超过100mW发射功率；

4.和通常的无线局域网接入点不同，定位感应器不具有有线网络接口；

5.采用无线DSSS扩频技术，编码部分采用802.11b的BPSK、QPSK和CCK；

内置自有技术部分

6.时间型Beacon包发送技术

7.信号感应智能警告技术

8.定位信号增强技术

这些技术规格，是无线局域网定位技术的关键部件-定位感应器的关键技术规格，通过这些规格的实现，无线感应器得以在无线局域网定位系统中得以发挥其作用，最终通过信号的布设和同终端，服务端的交互，创造一个高进度定位的环境和应用。

无线局域网定位简介

作为被广泛接受的一项新兴技术，WIFI技术如今风头正劲，技术不断发展，速度不断提升，使用其简化上网手续，提升上网品质的案例比比皆是，随着使用人群数量的不断提升，使用用户依赖度的增加，这项无线局域网技术已经开始走进我们的日常生活，成为像电视，电线，网络一样的基础电信服务网络的一部分，给我们带来了更多可以发挥想象力的空间.虽然现在无线局域网技术尚未达到象手机网络，电网如此普遍，但其高速，易用的平民化服务能力已经被广泛接受，成为下一代网络的一个重要的可选标准.

一项需要普及的技术，包括我们现在谈论的定位技术，都是要具有足够的受众人群，才能使实际使用成为现实可能，而无线局域网技术在近几年的的迅速普及，使得利用WLAN的局域化定位成为了可能，目前无线局域网在全世界已经形成了一个广泛的定位局端覆盖网络，在美国，日本，韩国，中国，繁华城市中已经慢慢地逐步铺设成一张可以在未来同GSM，3G竞争的服务性网络，正是这张大网的存在，孕育了众多使用高带宽局域上网的用户，而这些用户，就能够享用到比GPS，CDMA 1X等更灵活，定位精度更高，可以在局域环境下使用的网络。

无线局域网在发展之初，并没有将定位的需求作为一项具体的功能需求提出，因此在这项技术上构造定位实现，就不是一件很容易实现的事情，这也是目前无线局域网上的定位并未发展得如火如荼的原因。为此，要实现这项能够带来众多方便的功能，就需要对无线局域网所具备的参数上进行充分的分析，同时构造一套定位的方法来实现无线局域网的定位，本发明专利申请保护的就是具有独创性的无线局域网定位技术中的定位感应器部分。

Claims (4)

1、一种无线局域网终端设备室内定位感应器系统的设计方法，该定位感应器系统包括：定位感应器、定位回传系统、定位感应器布置(1)、信号回传无线局域网系统布置(2)和定位感应点设计(3)，其中：

定位感应器布置(1)模块、信号回传无线局域网系统布置(2)和定位感应点设计(3)模块构成一个设计定位环境布置方案(4)模块；设计定位环境布置方案(4)模块、定位参数采集获取(5)模块、定位算法设计(6)模块、终端定位(7)模块四者依次相连；

其中：

定位感应点设计(3)模块：当移动体到达定位感应点时会获得当前信号数值；

定位参数采集获取(5)模块：采集信号量，形成定位的经验值数据库；

定位算法设计(6)模块：进行室内的定位算法，基于周围定位感应器在这个点四个方向上分别投影的信号数值；

终端定位(7)模块：获取室内当前概率最大的定位点；

所述的终端定位(7)包括：定期获取当前位置信息(8)模块、向中央定位服务器发送(9)模块、服务器算法分析给出位置信息(10)模块、位置移动(11)模块及获取新位置相关多媒体信息(12)模块，其中：

定期获取当前位置信息(8)模块、向中央定位服务器发送(9)模块、服务器算法分析给出位置信息(10)模块、位置移动(11)模块、获取新位置相关多媒体信息(12)模块五者依次相连；

其中：

定期获取当前位置信息(8)模块：定期获取用户终端的当前位置信息；

中央定位服务器发送(9)模块：通过无线局域网获取用户终端数据；

服务器算法分析给出位置信息(10)模块：中央定位服务器根据用户终端发出的当前信号数值和经验值数据库中的数值进行匹配，得出概率最大的定位点返回给用户终端，即得到了精确的室内定位信息；

其特征在于：该定位感应器系统的设计方法包括：将信号的发送时间附在无线局域网的Beacon包作为精确定位的技术；定位感应器将智能探测得到的信号变化结果通过Beacon包传送的技术；定位感应器收到Beacon信号后返回一个带时间标记的Beacon信号，用户终端收到此信号后回复一个请求信号，确认请求信号包含自身的编号后完成定位信号发送的技术；以及定位感应器一体化设计技术，该设计将无线局域网在区域范围内的信号量进行采集，形成一个经验值数据库的数据集合和信号地图，在这个数据集合中，每个需要定位的信号点都有一组数据，分别是周围定位感应器在这个点四个方向上分别投影的信号数值，并将用户终端发出的当前信号数值和经验值数据库中的数值进行匹配，然后得到可能概率大的定位点返回给用户终端；其具体工作步骤主要是：

步骤1.环境布置

首先进行定位环境的布置，通过定位感应器，定位回传系统，定位感应点的布置设计构建一个定位的环境；

步骤2.参数搜集

通过定位参数的获取，将环境中用于定位的参数进行搜集，形成定位的经验值数据库；

步骤3.算法设计

进行定位算法的设计，算法是在定位感应器系统出现时候为存在，根据不同的环境，不同的用户需求，算法的参量需要进行调整；

步骤4.终端定位

实现用户终端的定位，用户终端在移动过程中和定位感应器系统所布置的环境进行沟通，和定位感应器系统的中央定位服务器沟通，通过位于用户终端上的应用程序，将位置信息和同位置信息相关的推送信息发送到定位感应器系统中。

2、根据权利要求1所述的无线局域网终端设备室内定位感应器系统的设计方法，其特征在于：所述将信号的发送时间附在无线局域网的Beacon包作为精确定位的技术，是将信号的发送时间附在无线局域网的Beacon包中，作为精确定位的辅助参数，其加入时间参量的方式包括：时间量的校准和时间量传递；其中：时间量的校准的具体工作步骤是：

步骤1.校准

发送给用户终端进行定位的时间量进行校准；

步骤2.时间量和中央定位服务器同步

a).定位感应器系统有时间量和中央定位服务器同步，通过用户终端发送的中央定位服务器时间同步数据来完成；

b).创建定位时间同步协议LTSP，其中：

定位感应器(15)与用户终端(14)之间通过定位时间同步协议LTSP同步化(19)进行无线信号控制传输，用户终端(14)对中央定位服务器(13)通过定位时间同步协议LTSP初始化(16)进行信号控制传输，中央定位服务器(13)对用户终端(14)通过定位时间同步协议LTSP请求(17)进行信号控制传输，用户终端(14)对中央定位服务器(13)通过定位时间同步协议LTSP响应(18)进行信号控制传输；

步骤3.获取同步时间

由用户终端(14)从中央定位服务器(13)获取同步时间；

步骤4.回传送

通过Beacon回传送给定位感应器(15)；

其中：时间量传递的具体工作步骤是：

步骤1.传递

将时间信息附加在Beacon包的附加位上进行传递；

步骤2.创建格式

附加时间信息的Beacon包依次插入为：Beacon包头(20)、Beacon数据包(21)、RSSI信号强度(22)、Beacon数据包(21)及附加时间信息(23)；

步骤3.解读

接收端解读Beacon包中附着的时间信息；

步骤4.比较

对各个接入点AP的时间信息进行比较；

步骤5.得出依据

比较后，得出位置的可判断依据。

3、根据权利要求1所述的无线局域网终端设备室内定位感应器系统的设计方法，其特征在于：所述的定位感应器将智能探测得到的信号变化结果通过Beacon包传送的技术方法是：定位感应器之间的智能探测，发现信号发生变化，则定位感应器通过Beacon包将探测结果传送给用户终端，由用户终端发送给中央定位服务器，无线局域网终端设备室内定位感应器系统设计方法的信号感应智能警告技术的具体步骤包括：警告阀值信息搜集、警告阀值信息设置和智能警告信息发送；其中：警告阀值信息搜集的具体工作步骤是：

步骤1.搜集信号数值

搜集周围环境中可获取信号量的其它定位感应器的信号数值；

步骤2.模式切换

a)、定位感应器定位模式(25)状态；

b)、定位感应器警告模式(26)状态；

c)、切换激活条件

警告模式切换至定位模式的激活条件是到达定位模式切换间隔阀值；定位模式切换至警告模式的激活条件是周围环境信号未活动时间大于30分钟或系统接收到强制进入警告模式命令(27)；

d)、间隔阀值

定位模式切换间隔阀值(24)＜5秒；

步骤3.信号数值获得

信号数值是通过将定位感应器警告模式切换至定位感应器定位模式来获得的；

其中：警告阀值信息设置的具体工作步骤是：

步骤1.设置

智能警告阀值的设置是在中央定位服务器中获取；

步骤2.回复

中央定位服务器中回复由定位感应器发出的警告阀值询问请求；

步骤3.连接

定位感应器通过将自身切换至定位模式，并和周围的无线网络接入服务点连接进入命令加以设置；

步骤4.同步

将定位感应器系统的阀值设置和中央定位服务器的阀值设置进行同步；

其中：智能警告信息发送的具体工作流程是：

步骤1.设置定位模式(28)模块；

步骤2.若定位模式(28)模块被激活(29)，则进入警告阀值信息搜集(30)模块；

步骤3.若警告阀值信息搜集(30)模块被激活(29)，则进入和已有阀值比较判断是否有问题(31)模块；

步骤4.判断

若有问题，则进入和中央定位服务器取得联系，发送警告信息，等待中央定位服务器命令(32)模块；

若无问题，则反馈进入定位模式(28)模块；

步骤5.获取

若和中央定位服务器取得联系，发送警告信息，等待中央定位服务器命令(32)模块被激活(29)，则进入超时或获取中央定位服务器命令之行完成(33)模块；

步骤6.进入定位模式(28)

超时或获取中央定位服务器命令之行完成(33)模块进入定位模式(28)。

4、根据权利要求3所述的无线局域网终端设备室内定位感应器系统设计方法，其特征在于：所述的定位感应器收到Beacon信号后返回一个带时间标记的Beacon信号，用户终端收到此信号后回复一个请求信号，确认请求信号包含自身的编号后完成定位信号发送的技术，该技术的具体工作步骤是：

步骤1.发出定位Beacon(34)

收到用户终端发出的Beacon信号请求后，定位感应器返回附带时间标记的Beacon回复，定位感应器同时将定位感应器编号附着在内，用户终端在接收到Beacon回复后，将发一个Beacon回复请求；

步骤2.等待定位回复(35)

定位感应器等待用户终端主动发出的Beacon回复请求；

步骤3.确认定位回复(36)

定位感应器查看获取的Beacon回复请求，确认是否包含自身的编号，如果有效(38)，则完成(40)定位信号发送；如果无效(39)，则转至重复定位回复(42)模块；

步骤4.查询是否完成(37)

定时器激活(41)模块，查询是否已经完成定位信号发送，如果完成，则停止计时器，如果未完成，则转至重复定位回复(42)模块；

步骤5.重发达到设定限制

若重发达到设定限制，则完成定位信号发送，否则重发Beacon回复给用户终端，跳转至发出定位Beacon(34)模块。

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