CN102970747B - 一种提高wlan定位精度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高WLAN定位精度的方法和装置。通过在室内需要提高WLAN定位精度的重点区域补充设置Beacon AP，此Beacon AP正常参与WLAN的定位，如果无线终端感知此Beacon AP的信号强度大于设定的阈值，则根据预定策略提高此AP的权重。通过本发明，可以提升复杂电磁环境下重点区域的定位精度。

Description

一种提高WLAN定位精度的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种提高复杂电磁环境下WLAN定位精度的方法和装置。

背景技术

由于GPS（Global Positioning System，全球定位系统）信号无法穿透建筑物，无法在室内定位使用，WLAN定位系统在此场景下就可以发挥相应的用途。鉴于无线终端在不同的物理位置，感知到各个AP（Access Point，无线接入点）的信号强度存在差异，通过比较这种差别，就可以实现一定精度的室内无线定位，方便人们跟踪资产、人员的位置。但如果在某应用场景下，室内环境复杂，多径、射频干扰严重，可能会造成无线信号波动很大，导致WLAN无线定位时出现较大偏差。而实际环境中存在一些重点区域，要求在前述复杂环境下依然能够保持较高的定位精度。因此，需要有效的方法来保证该重点区域无线定位的准确性。

目前常用的定位方法为：在重点区域增加红外节点，当定位tag（标签）感知到了红外信号后，就可以知道定位tag在此红外节点附近，进而实现较为精确的定位。但是使用红外节点的无线定位方式，不仅需要增加特殊物理设备（红外节点），而且定位时需要使用特殊的定位tag，无法实现普通应用场景下对无线终端的定位，在实际使用中局限性很大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种提高WLAN定位精度的方法和装置。通过本发明，可以有效提高重点区域的WLAN定位精度，且支持普通应用场景下对无线终端的定位。

为实现本发明目的，本发明实现方案具体如下：

一种提高WLAN定位精度的方法，所述方法应用于室内复杂电磁环境下无线终端的定位，当室内电磁环境复杂时，采用普通的WLAN定位方法无法满足人们对于WLAN定位精度的需求时，所述方法在需要提高定位精度的重点区域补充设置Beacon AP，所述方法包括：

接收无线终端收集的各个AP的信号强度信息；

判断无线终端收集到的Beacon AP的信号强度大于设定的阈值，如是，则依预定策略提高此Beacon AP定位的权值，否则按普通定位方式进行定位。

优选地，为了提高无线终端收集的各个AP的信号强度信息的精度，通过多次记录无线终端上报的各个AP的RSSI信号强度信息，并计算各AP在不同时间下RSSI信号的平均值来实现。

优选地，所述方法为提高室内环境下WLAN的定位精度，在离Beacon AP比较近的地方，专门进行信号强度信息采样，并将不同的信号强度信息对应不同的定位权值。

优选地，所述方法为提高室内环境下WLAN的定位精度，在所述BeaconAP上进一步设置定向天线。

本发明同时提供一种提高WLAN定位精度的装置，所述装置应用于室内复杂电磁环境下无线终端的定位，当室内电磁环境复杂时，采用普通的WLAN定位方法无法满足人们对于WLAN定位精度的需求时，在需要提高定位精度的重点区域补充设置Beacon AP，所述装置包括：

AP信号强度信息收集模块，用于接收来自无线终端收集的各个AP的信号强度信息；

判断及定位计算模块，用于判断无线终端收集到的Beacon AP的信号强度大于设定的阈值，如是，则依预定策略提高此Beacon AP定位的权值，否则按普通定位方式进行定位。

优选地，为了提高无线终端收集的各个AP的信号强度信息的精度，所述AP信号强度信息收集模块通过多次记录无线终端上报的各个AP的RSSI信号强度信息，并计算各AP在不同时间下RSSI信号的平均值来实现。

优选地，为提高室内环境下WLAN的定位精度，在离Beacon AP比较近的地方，所述AP信号强度信息收集模块专门进行信号强度信息采样，并对应不同的信号强度赋予不同的定位权值。

优选地，为提高所述装置在室内环境下WLAN的定位精度，在所述Beacon AP上进一步设置定向天线。

与现有的技术方案相比，本发明通过在室内需要提高WLAN定位精度的重点区域补充设置Beacon AP，此Beacon AP正常参与WLAN的定位，当无线终端感知此Beacon AP的信号强度大于设定的阈值时，根据预定策略提高此AP的权值。通过本发明，可以提升复杂电磁环境下重点区域无线终端的定位精度。

附图说明

图1是本发明提高WLAN定位精度的方法流程示意图。

图2是本发明提高WLAN定位精度的装置示意图。

具体实施方式

为了实现本发明目的，本发明采用的核心思想为：在室内需要提高WLAN定位精度的重点区域补充设置Beacon AP，此Beacon AP正常参与WLAN的定位，当无线终端感知此Beacon AP的信号强度大于设定的阈值时，根据预定策略提高此AP的权值。通过本发明，可以提升复杂电磁环境下重点区域无线终端的定位精度。

为使本发明技术方案更加清楚和明白，以下结合本发明具体实施例加以详细说明。请参考图1所示，为本发明提高WLAN定位精度的方法。所述方法应用于室内复杂电磁环境下无线终端的定位，当室内电磁环境复杂时，采用普通的WLAN定位方法无法满足人们对于WLAN定位精度的需求时，为实现本发明目的，在需要提高定位精度的重点区域补充设置相应的AP，为与室内环境中其他的AP区别，在此称该补充设置的AP为Beacon AP。另外，如果想要进一步提高室内环境下WLAN的定位精度，优选地，在所述BeaconAP上进一步设置定向天线。所述方法包括：

步骤1、接收无线终端收集的各个AP的信号强度信息。

具体地，本步骤中，所述无线终端可以采用现有技术中最常使用的最近邻居算法收集与之最接近的前几个AP的RSSI信号强度信息（其中AP的数量可以根据预定策略自由设定。另外，由于这些AP离无线终端最近，因此这些AP的RSSI信号强度也最强），并将收集到各AP的RSSI信号强度信息上报给网管系统。

为了提高无线终端收集的各个AP的信号强度信息的精度，所述网管系统可以通过多次记录无线终端上报的各个AP的RSSI信号强度信息，并计算各AP在不同时间下RSSI信号的平均值来实现。

另外，为进一步提高本发明WLAN定位精度，所述网管系统在离BeaconAP比较近的地方，还可以专门进行信号强度信息采样，并对应不同的信号强度赋予不同的定位权值。

步骤2、判断无线终端收集到的Beacon AP的信号强度大于设定的阈值，如是，则依预定策略提高此Beacon AP定位的权值，否则按普通定位方式进行定位。

为实现本发明目的，在本发明中，当网管系统判断无线终端收集到在重点区域补充设置的Beacon AP的信号强度大于设定的阈值，表明此时BeaconAP在本次WLAN定位过程中起到关键作用。此时，需要依预定策略提高此Beacon AP的定位权值。

反之，如果无线终端采集到此Beacon AP的信号强度小于阈值K，此时定位方式与现有技术采用的定位方式没有区别，即不必通过增加AP权值的方式来修正该无线终端的位置。

在完成上述无线终端定位权值的修正后，网管系统进一步采用现有标准的定位算法来计算无线终端的位置。下面以贝叶斯概率法为例，来说明本发明无线终端的最终定位实现过程：

贝叶斯概率法的定位原理是：网管系统计算一个信号强度出现在某位置的贝叶斯概率的公式为：(P(A|B)=P(B|A)*P(A)/P(B)。

进一步地，通过如下公式求出P(B|A)：

公式 $y=f\left(x\right|\mathrm{\μ},\mathrm{\σ})=\frac{1}{\mathrm{\σ}\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{\frac{-{(x-\mathrm{\μ})}^2}{{2\mathrm{\σ}}^2}}$

通过该公式计算反推出P(A|B))，如果在此位置上多个AP的贝叶斯概率之和最大，说明此位置为可能的最优位置。例如：无线终端在位置A收集到AP1、AP2、AP3、AP4的信号强度分别为R1、R2、R3、R4。此信号强度在位置A的概率分别为P1、P2、P3、P4。如果P1+P2+P3+P4最大，则说明此位置为最有可能的位置。

例如：假设在某应用场景下，AP4为Beacon AP，当网管系统检测到无线终端上报的AP4的信号强度R4大于预先设定的阈值K之后（并且此采样点AP4的信号强度也大于阈值K（其中阈值可配置，例如设置该阈值为-40dbm），则依预定策略提高此Beacon AP定位无线终端的权值。假设在此场景下令P4=M（M根据需要可以自由取值，一般情况下M取10即可）。这样，该位置的整体权值将会大幅提高，其他AP的信号在此次定位过程中将属于辅助定位的角色，从而降低其他AP对定位结果的干扰。

通过本发明方法，可以保证定位在Beacon AP附近的概率大幅增加，从而实现提高在复杂电磁环境下重点区域定位的精度。

本发明同时提供了一种提高WLAN定位精度的装置，所述装置应用于室内复杂电磁环境下无线终端的定位，当室内电磁环境复杂时，采用普通的WLAN定位方法无法满足人们对于WLAN定位精度的需求时，为实现本发明目的，在需要提高定位精度的重点区域补充设置相应的AP，为与室内环境中其他的AP区别，在此称该补充设置的AP为Beacon AP。另外，如果想要进一步提高室内环境下WLAN的定位精度，优选地，在所述Beacon AP上进一步设置定向天线。所述装置包括：

AP信号强度信息收集模块，用于接收来自无线终端收集的各个AP的信号强度信息。

具体地，所述无线终端可以采用现有技术中最常使用的最近邻居算法收集与之最接近的前几个AP的RSSI信号强度信息（其中AP的数量可以根据预定策略自由设定。另外，由于这些AP离无线终端最近，因此这些AP的RSSI信号强度也最强），并将收集到各AP的RSSI信号强度信息上报给所述装置的AP信号强度信息收集模块。

为了提高获知无线终端收集的各个AP的信号强度信息的精度，所述AP信号强度信息收集模块还可以通过多次收集无线终端上报的各个AP的RSSI信号强度信息，并计算各AP在不同时间下RSSI信号的平均值来实现。

另外，为进一步提高本发明WLAN定位精度，所述AP信号强度信息收集模块在离Beacon AP比较近的地方，还需要专门进行信号强度信息的收集，并对应不同的信号强度赋予不同的定位权值。

判断及定位计算模块，用于判断无线终端收集到的Beacon AP的信号强度大于设定的阈值，如是，则依预定策略提高此Beacon AP定位的权值，否则按普通定位方式进行定位。

为实现本发明目的，在本发明中，当所述判断及定位计算模块首先需要判断无线终端收集到在重点区域补充设置的Beacon AP的信号强度大于设定的阈值，表明此时Beacon AP在本次WLAN定位过程中起到关键作用。此时，需要依预定策略提高此Beacon AP的定位权值。

反之，如果无线终端采集到此Beacon AP的信号强度小于阈值K，此时定位方式与现有技术采用的定位方式没有区别，即不必通过增加AP权值的方式来修正该无线终端的位置。

在完成上述无线终端定位权值的修正后，所述判断及定位计算模块进一步采用现有标准的定位算法来计算无线终端的位置。下面以贝叶斯概率法为例，来说明本发明无线终端的最终定位实现过程：

贝叶斯概率法的定位原理是：所述判断及定位计算模块计算一个信号强度出现在某位置的贝叶斯概率的公式为：(P(A|B)=P(B|A)*P(A)/P(B)。

进一步地，通过如下公式求出P(B|A)：

公式 $y=f\left(x\right|\mathrm{\μ},\mathrm{\σ})=\frac{1}{\mathrm{\σ}\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{\frac{-{(x-\mathrm{\μ})}^2}{{2\mathrm{\σ}}^2}}$

通过该公式计算反推出P(A|B))，如果在此位置上多个AP的贝叶斯概率之和最大，说明此位置为可能的最优位置。例如：无线终端在位置A收集到AP1、AP2、AP3、AP4的信号强度分别为R1、R2、R3、R4。此信号强度在位置A的概率分别为P1、P2、P3、P4。如果P1+P2+P3+P4最大，则说明此位置为最有可能的位置。

例如：假设在某应用场景下，AP4为Beacon AP，当所述判断及定位计算模块检测到无线终端上报的AP4的信号强度R4大于预先设定的阈值K之后（并且此采样点AP4的信号强度也大于阈值K（其中阈值可配置，例如设置该阈值为-40dbm），则所述判断及定位计算模块依预定策略提高此BeaconAP定位无线终端的权值。假设在此场景下令P4=M（M根据需要可以自由取值，一般情况下M取10即可）。这样，该位置的整体权值将会大幅提高，其他AP的信号在此次定位过程中将属于辅助定位的角色，从而降低其他AP对定位结果的干扰。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种提高WLAN定位精度的方法，所述方法应用于室内复杂电磁环境下无线终端的定位，当室内电磁环境复杂时，采用普通的WLAN定位方法无法满足人们对于WLAN定位精度的需求时，所述方法在需要提高定位精度的重点区域补充设置Beacon AP，其特征在于，所述方法包括：

接收无线终端收集的各个AP的信号强度信息；进行信号强度信息采样，并对应不同的信号强度赋予不同的定位权值；

判断无线终端收集到的Beacon AP的信号强度大于设定的阈值，如是，则依预定策略提高此Beacon AP定位的权值，否则按普通定位方式进行定位。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法为了提高所接收的无线终端收集的各个AP的信号强度信息的精度，通过多次记录无线终端上报的各个AP的RSSI信号强度信息，并计算各AP在不同时间下RSSI信号的平均值来实现。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法为了提高在室内环境下WLAN的定位精度，在所述Beacon AP上进一步设置定向天线。

4.一种提高WLAN定位精度的装置，所述装置应用于室内复杂电磁环境下无线终端的定位，当室内电磁环境复杂时，采用普通的WLAN定位方法无法满足人们对于WLAN定位精度的需求时，在需要提高定位精度的重点区域补充设置Beacon AP，其特征在于，所述装置包括：

AP信号强度信息收集模块，用于接收来自无线终端收集的各个AP的信号强度信息；所述AP信号强度信息收集模块进行信号强度信息采样，并将不同的信号强度信息对应不同的定位权值；

判断及定位计算模块，用于判断无线终端收集到的Beacon AP的信号强度大于设定的阈值，如是，则依预定策略提高此Beacon AP定位的权值，否则按普通定位方式进行定位。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，为了提高接收的无线终端收集的各个AP的信号强度信息的精度，所述AP信号强度信息收集模块通过多次记录无线终端收集的各个AP的RSSI信号强度信息，并计算各AP在不同时间下RSSI信号的平均值来实现。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，为提高所述装置在室内环境下WLAN的定位精度，在所述Beacon AP上进一步设置定向天线。