CN103139902A - 一种无线定位方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线定位方法、装置及系统，获取在定位区域内的终端发送的测量信息；根据预设的匹配算法，将该测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与该测量信息最匹配的信号强度组；将最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为终端的当前位置发送给终端；相对于现有技术，本发明的无线定位方法直接使用终端测量的定位区域内接入点的信号强度与预先建立的参考数据库中的信号强度组进行匹配得到终端当前位置，由于使用的参考数据库中的数据为真实测量值，因此能够实现对终端精确地无线定位；并且由于在定位过程中终端对各接入点信号强度的测量可以使用现有的空口协议，因此无需修改终端，节省了网络建设成本。

Description

一种无线定位方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及无线技术领域，尤其涉及一种无线定位方法、装置及系统。

背景技术

目前，全球卫星定位系统(GPS)可以在室外空间提供良好的定位服务，但是对于室内空间，由于GPS在建筑物遮挡环境下信号微弱，因此不能正常提供良好的定位服务。随着无线通信网络的不断进步与完善，现在人们可以借助蜂窝网络对室内空间进行信号覆盖来完成室内的无线定位。

目前，在蜂窝网络中的无线定位技术一般需要预先获知附近基站的准确地理坐标，再通过测量不同基站的信号功率，根据信号与距离衰落模型来计算得到终端的确切位置。此方法基于标准传播模型进行测量与计算，在室内环境下，由于阻挡物众多，信号的真实传播与标准传播模型差异非常大，会导致定位精度差；另外，此方法一般需要终端进行改造以满足定位测量的需要，或者网络侧需要进行非常复杂的运算，这都会增加网络建设的成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种无线定位方法、装置及系统，用以实现在室内环境下，对终端进行精确地无线定位。

本发明实施例提供的一种无线定位方法，包括：

获取在定位区域内的终端发送的测量信息，所述测量信息包括终端测量的位于所述定位区域内的K个接入点的信号强度；

根据预设的匹配算法，将所述测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与所述测量信息最匹配的信号强度组；所述参考数据库包括在所述定位区域内选取的多个测量点的坐标以及与每个测量点对应的信号强度组，所述信号强度组包括在其对应的测量点上测量的所述K个接入点的信号强度；

将所述最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为所述终端的当前位置发送给所述终端。

本发明实施例提供的一种无线定位方法，包括：

位于定位区域内的终端测量定位区域内的K个接入点的信号强度，并向其服务小区的接入点发送所述K个接入点的信号强度；

终端接收其服务小区的接入点根据所述K个接入点的信号强度确定的当前位置信息。

本发明实施例提供的一种无线定位装置，包括：

获取模块，用于获取在定位区域内的终端发送的测量信息，所述测量信息包括终端测量的位于所述定位区域内的K个接入点的信号强度；

计算模块，用于根据预设的匹配算法，将所述测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与所述测量信息最匹配的信号强度组；所述参考数据库包括在所述定位区域内选取的多个测量点的坐标以及与每个测量点对应的信号强度组，所述信号强度组包括在其对应的测量点上测量的所述K个接入点的信号强度；

发送模块，用于将所述最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为所述终端的当前位置发送给所述终端。

本发明实施例提供的一种无线定位装置，包括：

测量单元，用于测量定位区域内的K个接入点的信号强度；

发送单元，用于向其服务小区的接入点发送所述K个接入点的信号强度；

接收单元，用于接收其服务小区的接入点根据所述K个接入点的信号强度确定的当前位置信息。

本发明实施例提供的一种定位系统，包括：

终端，位于定位区域内，用于测量定位区域内的K个接入点的信号强度，向其服务小区的接入点发送所述K个接入点的信号强度；接收其服务小区的接入点根据所述K个接入点的信号强度确定的当前位置信息；

多个接入点，针对每个接入点，用于获取在定位区域内的终端发送的测量信息，所述测量信息包括终端测量的位于所述定位区域内的K个接入点的信号强度；根据预设的匹配算法，将所述测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与所述测量信息最匹配的信号强度组；所述参考数据库包括在所述定位区域内选取的多个测量点的坐标以及与每个测量点对应的信号强度组，所述信号强度组包括在其对应的测量点上测量的所述K个接入点的信号强度；将所述最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为所述终端的当前位置发送给所述终端。

本发明实施例提供的一种无线定位系统，包括：

终端，位于定位区域内，用于测量定位区域内的K个接入点的信号强度，向其服务小区的接入点发送所述K个接入点的信号强度；接收其服务小区的接入点转发的服务器根据所述K个接入点的信号强度确定的当前位置信息；

多个接入点，针对每个接入点，用于获取在定位区域内的终端发送的测量信息，并向服务器发送所述测量信息；向所述终端转发服务器根据所述K个接入点的信号强度确定的当前位置信息；所述测量信息包括终端测量的位于所述定位区域内的K个接入点的信号强度；

服务器，用于根据预设的匹配算法，将所述测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与所述测量信息最匹配的信号强度组；所述参考数据库包括在所述定位区域内选取的多个测量点的坐标以及与每个测量点对应的信号强度组，所述信号强度组包括在其对应的测量点上测量的所述K个接入点的信号强度；将所述最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为所述终端的当前位置发送给所述终端的服务小区接入点。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种无线定位方法、装置及系统，获取在定位区域内的终端发送的测量信息；根据预设的匹配算法，将该测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与该测量信息最匹配的信号强度组；将最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为终端的当前位置发送给终端。相对于现有的室内无线定位技术使用模型进行计算终端位置，本发明实施例提供的无线定位方法直接使用终端测量的定位区域内接入点的信号强度与预先建立的参考数据库中的信号强度组进行匹配后，得到终端当前位置，由于使用的参考数据库中的数据为真实测量值，因此能够实现对终端精确地无线定位；并且由于在定位过程中终端对各接入点信号强度的测量可以使用现有的空口协议，因此无需修改终端，节省了网络建设成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无线定位方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的无线定位装置的结构示意图之一；

图3为本发明实施例提供的无线定位装置的结构示意图之二。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的无线定位方法、装置及系统的具体实施方式进行详细地说明。

在执行本发明实施例提供的无线定位方法之前，先要建立参考数据库，具体参考数据库的建立过程如下：

首先，在定位区域内设置K个接入点，接入点的个数K一般不少于3个，较佳地，K个接入点在定位区域内可以均匀的设置在定位区域的顶点上，也可以根据覆盖要求均匀地设置在定位区域内部，在此不做限定。

然后，在定位区域内选取多个测量点，记录测量点的坐标信息，在每个测量点上使用终端或路测仪等设备分别测量K个接入点的信号强度，形成与每个测量点对应的信号强度组，其中，每个信号强度组包括在其对应的测量点上测量的K个接入点的信号强度。

具体地，在定位区域内选取测量点的方法可以为：参考分辨率的需求与参考数据库的容量等情况，将定位区域均匀分成J个长宽为n×m米的数据格，较佳地，该数据格的尺寸可以为3×3米或5×5米，将测量点设置在每个数据格的中心坐标位置，在每个数据格的中心坐标位置上使用路测仪等仪器依次对所有的K个接入点的信号强度进行测量，得到与J个测量点对应的J个信号强度组(s_j1，s_j2，...s_jK)，1≤j≤J，K为接入点的个数。上述在定位区域内选取测量点的方法只是举例说明，还可以使用本领域其他方法实现对测量点的选取，在此不做限定。

最后，在参考数据库中保存各个测量点的坐标信息和与各个测量点对应的信号强度组，该参考数据库可以采用分布式设置，存储于所有的接入点中，也可以采用集中式设置，存储于一个所有接入点均可访问的单独的服务器中，在此不做限定。

在建立了上述参考数据库后，就可以使用本发明实施提供的无线定位方法进行对位于定位区域内的终端定位。

本发明实施例提供的无线定位方法，可以应用于网络侧，如图1所示，具体包括以下步骤：

S101、获取在定位区域内的终端发送的测量信息，该测量信息包括终端测量的位于定位区域内的K个接入点的信号强度；

S102、根据预设的匹配算法，将测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与测量信息最匹配的信号强度组；该参考数据库包括在定位区域内选取的多个测量点的坐标以及与每个测量点对应的信号强度组，信号强度组包括在其对应的测量点上测量的K个接入点的信号强度；

S103、将最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为终端的当前位置发送给终端。

下面对上述各步骤的具体实现方式进行详细的说明。

具体地，在执行上述步骤S101获取终端发送的测量信息之前，需要将每个接入点的广播信息中的邻小区列表配置为定位区域内其他K-1个接入点，并向终端发送携带有邻小区列表的邻小区测量信令。

这样，终端对定位区域内的K个接入点的信号强度的测量，就可以通过下述流程实现：

首先，终端会测量其服务小区的接入点的信号强度；

然后，终端会根据接收到的服务小区的接入点发送的测量信令中携带的邻小区列表，测量定位区域内除服务小区的接入点之外其他K-1个接入点的信号强度；

最后，终端将全部K个接入点的信号强度汇报给其服务小区的接入点。

其中，相对于现有的终端测量信号的技术需要对终端以及现有的通信协议进行大量的修改，本发明实施例提供的上述终端测量各个接入点的信号强度的方法中可以采用现有的空口协议，无需对终端进行改造，因此具有非常好的实现性，能够支持大量现有的终端进行无线定位操作，同时也节省了整体网络建设的成本。

较佳地，上述终端对定位区域内的K个接入点的信号强度的测量可以采用多次测量取平均值的方式，来减少测量误差以提高定位精度。在此不限定测量的次数，优选地，测量的次数可以为2、4或8次。

具体地，在上述步骤S102根据预设的匹配算法，将测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与测量信息最匹配的信号强度组，可以具体通过下述方式实现：

首先，通过公式 $d_j=|(s_1,s_2,...s_K)-(s_{j1},s_{j2},...s_{\mathrm{jK}})|=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{(s_i-s_{\mathrm{ji}})}^2},$ 分别计算终端测量的K个接入点的信号强度与参考数据库中的J个测量点对应的各信号强度组的差异参数d_j；

然后，通过公式

确定最匹配的信号强度组J_min；

其中，(s₁，s₂，...s_K)为终端测量的K个接入点的信号强度，(s_j1，s_j2，...s_jK)为参考数据库中第j个测量点对应的信号强度组，信号强度组包括在与其对应的第j个测量点上测量的K个接入点的信号强度，1≤j≤J。

具体地，上述步骤S102的计算过程可以在接入点中实现，也可以在单独的服务器中实现，在此不做限定。然后，接入点或服务器在将上述步骤S103中得到最匹配的信号强度对应的测量点的坐标作为终端的当前位置发送给终端，完成终端的无线定位。

在本发明实施例提供的无线定位方法中，将终端测量到的定位区域内的K个接入点的信号强度与预先建立的参考数据库中的信号强度组进行匹配，得到终端当前位置，由于使用的参考数据库中的数据为真实测量值，因此匹配出的终端的位置不会出现由于信号的真实传播与模型之间存在差异，导致定位误差的情况，实现了在室内空间对终端精确地无线定位。

本发明实施例提供的上述无线定位方法，可以应用于GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、WiMAX、LTE系统或其他公共无线通信系统，在此不做限定。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种无线定位装置及系统，由于该装置及系统解决问题的原理与前述一种无线定位方法相似，因此该装置和系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供了一种无线定位装置，可以应用于网络侧，如图2所示，包括：

获取模块101，用于获取在定位区域内的终端发送的测量信息，该测量信息包括终端测量的位于定位区域内的K个接入点的信号强度；

计算模块102，用于根据预设的匹配算法，将测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与测量信息最匹配的信号强度组；该参考数据库包括在定位区域内选取的多个测量点的坐标以及与每个测量点对应的信号强度组，该信号强度组包括在其对应的测量点上测量的K个接入点的信号强度；

发送模块103，用于将最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为终端的当前位置发送给终端。

进一步地，本发明实施例提供的上述无线定位装置中的发送模块103，还用于在获取终端发送的测量信息之前，将每个接入点的广播信息中的邻小区列表配置为定位区域内其他K-1个接入点，并向终端发送携带有邻小区列表的邻小区测量信令。

进一步地，本发明实施例提供的上述无线定位装置中的计算模块102，具体用于通过公式 $d_j=|(s_1,s_2,...s_K)-(s_{j1},s_{j2},...s_{\mathrm{jK}})|=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{(s_i-s_{\mathrm{ji}})}^2},$ 分别计算终端测量的K个接入点的信号强度与参考数据库中的J个测量点对应的各信号强度组的差异参数d_j；通过公式

确定最匹配的信号强度组J_min；其中，(s₁，s₂，...s_K)为终端测量的K个接入点的信号强度，(s_j1，s_j2，...s_jK)为参考数据库中第j个测量点对应的信号强度组，信号强度组包括在与其对应的第j个测量点上测量的K个接入点的信号强度，1≤j≤J。

本发明实施例还提供了一种无线定位装置，可以应用于终端，如图3所示，包括：

测量单元201，用于测量定位区域内的K个接入点的信号强度；

发送单元202，用于向其服务小区的接入点发送K个接入点的信号强度；

接收单元203，用于接收其服务小区的接入点根据K个接入点的信号强度确定的当前位置信息。

进一步地，本发明实施例提供的上述无线定位装置中的测量单元201，具体用于测量其服务小区的接入点的信号强度；根据接收到服务小区的接入点发送的测量信令中携带的邻小区列表，测量定位区域内除服务小区的接入点之外其他K-1个接入点的信号强度。

本发明实施例提供了一种定位系统，包括：

终端，位于定位区域内，用于测量定位区域内的K个接入点的信号强度，向其服务小区的接入点发送K个接入点的信号强度；接收其服务小区的接入点根据K个接入点的信号强度确定的当前位置信息；

多个接入点，针对每个接入点，用于获取在定位区域内的终端发送的测量信息，测量信息包括终端测量的位于定位区域内的K个接入点的信号强度；根据预设的匹配算法，将测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与测量信息最匹配的信号强度组；参考数据库包括在定位区域内选取的多个测量点的坐标以及与每个测量点对应的信号强度组，信号强度组包括在其对应的测量点上测量的K个接入点的信号强度；将最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为终端的当前位置发送给终端。

本发明实施例提供的另一种定位系统，包括：

终端，位于定位区域内，用于测量定位区域内的K个接入点的信号强度，向其服务小区的接入点发送K个接入点的信号强度；接收其服务小区的接入点转发的服务器根据K个接入点的信号强度确定的当前位置信息；

多个接入点，针对每个接入点，用于获取在定位区域内的终端发送的测量信息，并向服务器发送测量信息；向终端转发服务器根据K个接入点的信号强度确定的当前位置信息；测量信息包括终端测量的位于定位区域内的K个接入点的信号强度；

服务器，用于根据预设的匹配算法，将测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与测量信息最匹配的信号强度组；参考数据库包括在定位区域内选取的多个测量点的坐标以及与每个测量点对应的信号强度组，信号强度组包括在其对应的测量点上测量的K个接入点的信号强度；将最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为终端的当前位置发送给终端的服务小区接入点。

本发明实施例提供的一种无线定位方法、装置及系统，获取在定位区域内的终端发送的测量信息；根据预设的匹配算法，将该测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与该测量信息最匹配的信号强度组；将最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为终端的当前位置发送给终端。相对于现有的室内无线定位技术使用模型进行计算，本发明实施例提供的无线定位方法直接使用终端测量的定位区域内接入点的信号强度与预先建立的参考数据库中的信号强度组进行匹配后，得到终端当前位置，由于使用的参考数据库中的数据为真实测量值，因此能够实现对终端精确地无线定位；并且由于在定位过程中终端对各接入点信号强度的测量可以使用现有的空口协议，因此无需修改终端，节省了网络建设成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种无线定位方法，其特征在于，包括：

获取在定位区域内的终端发送的测量信息，所述测量信息包括终端测量的位于所述定位区域内的K个接入点的信号强度；

根据预设的匹配算法，将所述测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与所述测量信息最匹配的信号强度组；所述参考数据库包括在所述定位区域内选取的多个测量点的坐标以及与每个测量点对应的信号强度组，所述信号强度组包括在其对应的测量点上测量的所述K个接入点的信号强度；

将所述最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为所述终端的当前位置发送给所述终端。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取所述终端发送的测量信息之前，还包括：

将每个接入点的广播信息中的邻小区列表配置为所述定位区域内其他K-1个接入点，并向所述终端发送携带有所述邻小区列表的邻小区测量信令。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定与所述测量信息最匹配的信号强度组，具体包括：

通过公式 $d_j=|(s_1,s_2,...s_K)-(s_{j1},s_{j2},...s_{\mathrm{jK}})|=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{(s_i-s_{\mathrm{ji}})}^2},$ 分别计算所述终端测量的所述K个接入点的信号强度与所述参考数据库中的J个测量点对应的各信号强度组的差异参数d_j；

通过公式

确定所述最匹配的信号强度组J_min；

其中，(s₁，s₂，...s_K)为所述终端测量的所述K个接入点的信号强度，(s_j1，s_j2，...s_jK)为所述参考数据库中第j个测量点对应的信号强度组，所述信号强度组包括在与其对应的第j个测量点上测量的所述K个接入点的信号强度，1≤j≤J。

4.一种无线定位方法，其特征在于，包括：

位于定位区域内的终端测量定位区域内的K个接入点的信号强度，并向其服务小区的接入点发送所述K个接入点的信号强度；

终端接收其服务小区的接入点根据所述K个接入点的信号强度确定的当前位置信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，位于定位区域内的终端测量定位区域内的K个接入点的信号强度，具体包括：

终端测量其服务小区的接入点的信号强度；

终端根据接收到所述服务小区的接入点发送的测量信令中携带的邻小区列表，测量所述定位区域内除所述服务小区的接入点之外其他K-1个接入点的信号强度。

6.一种无线定位装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取在定位区域内的终端发送的测量信息，所述测量信息包括终端测量的位于所述定位区域内的K个接入点的信号强度；

计算模块，用于根据预设的匹配算法，将所述测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与所述测量信息最匹配的信号强度组；所述参考数据库包括在所述定位区域内选取的多个测量点的坐标以及与每个测量点对应的信号强度组，所述信号强度组包括在其对应的测量点上测量的所述K个接入点的信号强度；

发送模块，用于将所述最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为所述终端的当前位置发送给所述终端。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述发送模块，还用于在获取终端发送的测量信息之前，将每个接入点的广播信息中的邻小区列表配置为所述定位区域内其他K-1个接入点，并向所述终端发送携带有所述邻小区列表的邻小区测量信令。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于通过公式 $d_j=|(s_1,s_2,...s_K)-(s_{j1},s_{j2},...s_{\mathrm{jK}})|=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{(s_i-s_{\mathrm{ji}})}^2},$ 分别计算所述终端测量的所述K个接入点的信号强度与所述参考数据库中的J个测量点对应的各信号强度组的差异参数d_j；通过公式

确定所述最匹配的信号强度组J_min；其中，(s₁，s₂，...s_K)为所述终端测量的所述K个接入点的信号强度，(s_j1，s_j2，...s_jK)为所述参考数据库中第j个测量点对应的信号强度组，所述信号强度组包括在与其对应的第j个测量点上测量的所述K个接入点的信号强度，1≤j≤J。

9.一种无线定位装置，其特征在于，包括：

测量单元，用于测量定位区域内的K个接入点的信号强度；

发送单元，用于向其服务小区的接入点发送所述K个接入点的信号强度；

接收单元，用于接收其服务小区的接入点根据所述K个接入点的信号强度确定的当前位置信息。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述测量单元，具体用于测量其服务小区的接入点的信号强度；根据接收到所述服务小区的接入点发送的测量信令中携带的邻小区列表，测量所述定位区域内除所述服务小区的接入点之外其他K-1个接入点的信号强度。

11.一种定位系统，其特征在于，包括：

终端，位于定位区域内，用于测量定位区域内的K个接入点的信号强度，向其服务小区的接入点发送所述K个接入点的信号强度；接收其服务小区的接入点根据所述K个接入点的信号强度确定的当前位置信息；

多个接入点，针对每个接入点，用于获取在定位区域内的终端发送的测量信息，所述测量信息包括终端测量的位于所述定位区域内的K个接入点的信号强度；根据预设的匹配算法，将所述测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与所述测量信息最匹配的信号强度组；所述参考数据库包括在所述定位区域内选取的多个测量点的坐标以及与每个测量点对应的信号强度组，所述信号强度组包括在其对应的测量点上测量的所述K个接入点的信号强度；将所述最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为所述终端的当前位置发送给所述终端。

12.一种定位系统，其特征在于，包括：

终端，位于定位区域内，用于测量定位区域内的K个接入点的信号强度，向其服务小区的接入点发送所述K个接入点的信号强度；接收其服务小区的接入点转发的服务器根据所述K个接入点的信号强度确定的当前位置信息；

多个接入点，针对每个接入点，用于获取在定位区域内的终端发送的测量信息，并向服务器发送所述测量信息；向所述终端转发服务器根据所述K个接入点的信号强度确定的当前位置信息；所述测量信息包括终端测量的位于所述定位区域内的K个接入点的信号强度；

服务器，用于根据预设的匹配算法，将所述测量信息分别与预先建立的参考数据库中的各信号强度组进行计算，确定与所述测量信息最匹配的信号强度组；所述参考数据库包括在所述定位区域内选取的多个测量点的坐标以及与每个测量点对应的信号强度组，所述信号强度组包括在其对应的测量点上测量的所述K个接入点的信号强度；将所述最匹配的信号强度组对应的测量点的坐标作为所述终端的当前位置发送给所述终端的服务小区接入点。

Images