CN103118429A - Wifi定位方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种通过SSID和信号强度来确定WIFI终端位置的方法，AP通过广播的SSID里携带的OID、三维位置和标准信号强度信息来告诉终端AP的位置；终端通过对SSID解码得到的三维位置、标准信号强度，结合测量到的该AP的信号强度来确定与该AP的距离；通过收集三个以上信号足够强的信息后，终端可以算出其自身的精确位置；终端还可以利用其他AP的信息来对位置进行微调修正。本申请的方案能够快速实现信号定位，定位的精度比利用空间信号指纹技术的方法高，且不需要像空间信号指纹技术那样需要经常更新空间信号指纹信息，降低了维护成本。

Description

WIFI定位方法

技术领域

本申请涉及一种WIFI定位方法，尤其涉及一种能够在指定区域内进行位置估算并定位的WIFI定位方法。

背景技术

基于定位的服务(LBS)是3G通信向4G通信时代过渡时的全新商业模式，通过位置服务来为服务提供者部署精准和个性化的商业服务，能够极大地改善客户体验，促成商业交易，因此是最近流行的热门话题之一，也是各类风投的关注目标。

目前WIFI定位手段存在着先天的不足，即其难以利用GPS的时间差定位来确定终端的位置，也不能利用移动通信中的到达时间差来完成定位，只能利用信号强度来完成定位。目前WIFI定位的思路是基于空间指纹的方法，先在待定位的空间点对该点的信号强度进行测量并记录进入数据库，但是这种方法存在着操作的不方便就是需要经常性地维护数据库，因为不同的WIFI接入点会产生强度、位置变化，或者会被使用者关闭，对空间指纹产生干扰。

目前无线城市的建设试点在全国各个地方展开，运营商官方的WFI接入点布局应该是相对稳定的，但是还是需要经常性地维护数据库。因此使用其他的方法来减少这种经常性的维护操作是各种技术发展的焦点之一。

每个AP都会有Beacon(信号标识)帧广播，帧中包含该AP所属的BSS的基本信息以及AP的基本能力级，包括：BSSID(AP的MAC地址)、SSID、支持的速率、支持的认证方式，加密算法、Beacons帧发送间隔，使用的信道等。终端(STA)在未发现包含期望的SSID的BSS时，终端可以工作于IBSS状态通过侦听AP定期发送的Beacon(信号标识)帧来发现网络。这是WIFI的被动扫描过程，终端通过这种方式可以知道其在检测到的信号中有哪些AP的存在。终端也可以主动扫描以获取目标AP的基本信息及基本能力，在每个信道上发送Probe request(探测请求)报文，从Probe Response(探测回应)中获取BSS的基本信息，Probe Response(探测回应)包含的信息和Beacon帧类似。

发明内容

本专利申请要解决的技术问题是：通过对AP的位置广播和信号强度来估算终端和AP的距离，结合信号指纹，提供更方便和较少维护的定位服务，解决当前WIFI定位手段只能利用信号强度来完成定位，且需要经常性地维护数据库的不足。

本申请的技术方案是：提供一种WIFI定位方法，其工作步骤如下：

每个WIFI的AP关闭AGC，使用恒定的发射功率；通过对优化布局的AP进行位置测量，并对该AP的SSID进行编码，使其携带该AP的三维位置信息xyz和组织标识OID、信号标准强度S*，三维位置信息可以是明文方式，也可以根据部署的需要进行加密；加密后的三维位置信息只有用特定的软件解密算法才能解开。

而终端在被动的工作模式下监听各个AP的SSID和信号强度S，对SSID进行解码得到OID和三维位置信息xyz、信号标准强度S*，然后根据WIFI终端接收到的AP信号强度S来综合计算得到终端的位置信息。

用f(S*_i，S_i)来表示WIFI终端与AP的距离，由于前面已经对AP的三维信息进行了解码，因此WIFI终端与第i个AP终端的距离可以表示成如下的形式：

$f({S*}_i,S_i)=\sqrt{{(x_i-x)}^2+{(y_i-y)}^2+{(z_i-z)}^2}---\left(1\right)$

因此对于具有三个未知数的WIFI终端的坐标(x，y，z)，只需要找到三个AP的信号即可解出所有的未知数。对于多于三个的AP信号，取三个最强的信号进行计算，其他AP的信号数据用于校验和提高数据的准确度。

f(S*_i，S_i)的计算过程有一套标准流程，也可以通过不同的实验来进行确定一系列的标准值以便于进行换算。

对于RFID，如果其能够通过其RFID标签与信号检测器的交互过程得到RFID标签的位置和信号强度信息，也可以按照本申请的方法来进行确定标签或者检测器的位置。

本专利申请的有益效果：

不需要反复地测量和更新各个地点的信号强度和指纹信息，维护起来方便，运营成本低廉，并且测量的准确性保持在0.5米以内，可以在秒级甚至亚秒级的时间内迅速定位。

对于RFID，可以将AP换成RFID标签，通过合适的方式读到RFID的位置和强度信息后，再利用公式(1)来确定RFID标签的位置或者信号强度检测器的位置。

附图说明

附图1给出了WIFI的定位的原理图

附图2给出了WIFI的AP的部署过程

附图3给出了WIFI终端的定位过程

具体实施方式

本申请的具体实施步骤如下：

附图1为整个WIFI的定位的原理图：(1)101为对AP的部署位置进行优化后对AP进行安装部署；(2)102为对每个AP的三维坐标和信号强度进行标定；(3)103为让AP广播的SSID报文里携带上AP的三维坐标、信号标准强度和OID的信息；前面三个步骤完成了AP端的工作。(4)104为终端接收广播信息；(5)105为终端根据接收到的SSID解码AP的三维坐标和信号标准强度；(6)106为终端测量SSID对应的AP的信号强度；(7)107为终端根据多个AP的三维坐标、信号标准强度、信号强度信息计算终端的位置；(8)108为终端根据前面105、106的其他AP信息，结合104检测到的其他AP的信息，微调修正终端的位置并输出。

附图2为AP的部署和SSID生成过程：(1)101为优化布局设计后部署AP，以保证部署区域内的任何地方都可以收到有三颗以上足够强的信号的AP；(2)102为测量AP的三维位置和信号标准强度；(3)1031为将AP的三维位置和信号标准强度，结合组织OID的信息，对其进行加密以生成SSID；(4)1032为设置AP的SSID；(5)1033为AP广播SSID；(6)1034为长周期的信号校准或者临时移动位置后的位置信息、信号强度信息的更新。

附图3给出了WIFI终端的定位过程：(1)104为监听SSID广播；(2)105为对监听到第i个的SSID进行解码，计算得到的OID和AP的位置信息xyz_i、标准信号强度S*_i，其数据流向为虚线所示；对每一个AP信号均会有一个105过程；(3)106为测量AP的信号强度S_i；对每一个AP的信号均会有一个106过程；(4)重复(2)和(3)将监听到的能解开编码的所有AP的SSID解码得到三维位置信息、标准信号强度信息并测量其信号强度；(5)1071为取信号最强的三个AP，根据xyz_i、S*_i、S_i计算终端到每个AP的距离；(6)1072为计算WIFI终端的三维位置信息xyz；(7)1082为利用去掉三个信号最强的AP后的其他次强AP的信息微调修正xyz；(8)1083为利用不属于本组织的OID的AP的SSID及强度微调修正xyz；(9)1084为输出最终的xyz信息。

以上实施方案的说明只适用于帮助理解本专利申请的原理，同时对本领域的一般技术人员，依据本专利申请的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，例如，无线WIFI终端对接收到的SSID可以先检测该AP强度再解码SSID中的信息等，也可以并发进行；对不同AP的上述过程可以串行也可以并行进行。终端检测到其他非本OID的AP与隶属于本OID的AP的次序也可以改变。利用不同组织OID中的AP的SSID解码得到了三维坐标和标准信号强度也可以计算终端的xyz；在SSID中还可以加入校验位等其他用途的信息；对SSID中的信息加密和解密的方法可以指定也可以另行约定；AP不采用广播的方式传送SSID，或者终端不采用监听的方式获得SSID，本申请的方案均可以正常工作，也就是说是否有SSID广播不是本专利申请工作原理的前提条件。综上所述，本说明书内容不应理解为对本专利申请的限制。

Claims (5)

1.WIFI定位方法，其特征是：AP通过广播的SSID里携带的OID、三维位置和标准信号强度信息来告诉终端AP的位置；终端通过对SSID解码得到的三维位置、标准信号强度，结合测量到的该AP的信号强度来确定与该AP的距离；通过收集三个以上信号后，终端算出其自身的精确位置。 

2.如权利要求1所述的WIFI定位方法，其特征是：终端通过测量到第i个AP的信号强度S_i和获知AP的标准信号强度S*_i后，将其换算为终端与AP的距离f(S*_i，S_i)。 

3.如权利要求2所述的WIFI定位方法，其特征是：i表示第i个AP，终端在获知三个以上的AP的三维坐标，并分别换算出终端与这三个AP的距离以后，通过公式 

计算出终端的三维位置(x，y，z)。 

4.如权利要求3所述的WIFI定位方法，其特征是：终端选用信号最强的三个AP的三维坐标和与该AP的距离信息来求解位置方程。 

5.如权利要求1所述的WIFI定位方法，其特征是：三维位置信息可以是明文方式，也可以根据部署的需要进行加密，加密后的三维位置信息只有用特定的软件解密算法才能解开。 

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