CN104427609A - 一种定位方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位方法和系统。服务器接收移动终端发送的至少一个传感器信号，根据所述传感器信号计算移动终端的行进轨迹，所述传感器信号包括线加速度和\或角加速度，所述行进轨迹包括行进速度、行进距离和行进方向；服务器接收移动终端发送的至少一个WIFI信号，所述WIFI信号包括MAC地址和RSSI，根据MAC地址、RSSI与位置点的对应关系，确定移动终端所在的位置点，并将定位结果返回给移动终端，即，移动终端所在的位置点以及在位置点之间的行进轨迹。本发明可以提高定位精度。

Description

一种定位方法和系统

技术领域

本发明涉及定位领域，尤其涉及一种定位方法和系统。

背景技术

目前的定位方法包括：AGPS（Assisted Global Positioning System，辅助全球卫星定位系统）定位法、超声波定位系统定位法、蓝牙（Bluetooth）定位法、红外线定位法、基站定位法等等。

这些定位方法在应用中也都存在一定的应用范围与局限。如AGPS定位法、基站定位法需要对基础设施进行改造，成本较高；蓝牙定位法的探测范围较小；超声波定位法与红外线定位法易受介质遮挡等等。

上述方法的定位精度较低。

发明内容

鉴于以上，本发明提出一种定位方法和系统，以提高定位精度。

根据本发明一方面，提出一种定位系统，包括服务器，其中：传感器融合定位模块，接收移动终端发送的至少一个传感器信号，根据所述传感器信号计算移动终端的行进轨迹，将所述行进轨迹发送给WIFI信号定位解算模块，所述传感器信号包括线加速度和\或角加速度，所述行进轨迹包括行进速度、行进距离和行进方向；WIFI信号定位解算模块，接收移动终端发送的至少一个WIFI信号，所述WIFI信号包括MAC地址和接收信号强度指示值，根据MAC地址、RSSI与位置点的对应关系，确定移动终端所在的位置点；将定位结果返回给移动终端，即，移动终端所在的位置点以及在位置点之间的行进轨迹。

优选地，传感器融合定位模块根据移动终端的线加速度和\或角加速度，判断移动终端为静止时，通知移动终端延长RSSI的采样周期。

优选地，传感器融合定位模块判断在采样周期内的行进距离是否大于设置的距离阈值，如果是，剔除相应的WIFI信号。

优选地，WIFI信号定位解算模块还消除WIFI信号中的正态分布噪声，并基于消除正态噪声分布的WIFI信号确定移动终端所在的位置点。

优选地，传感器融合定位模块通过对线加速度和\或角加速度进行积分计算获得行进速度，通过对速度进行积分计算获得行进距离，以及通过移动终端自带的传感器获得行进方向。

优选地，所述传感器信号为惯性传感器信号、陀螺仪信号、光传感器信号、或磁力计信号。

根据本发明另一方面，还提出一种定位系统，包括移动终端，其中：WIFI信号输出模块，向服务器输出至少一个WIFI信号，所述WIFI信号包括MAC地址和RSSI，以使服务器根据MAC地址、RSSI与位置点的对应关系，确定移动终端所在的位置点；传感器信号输出模块，向服务器输出至少一个传感器信号，所述传感器信号包括线加速度和\或角加速度，以使服务器根据所述传感器信号计算移动终端的行进轨迹，所述行进轨迹包括行进速度、行进距离和行进方向；定位结果接收单元，接收服务器返回的定位结果，即，移动终端所在的位置点以及在位置点之间的行进轨迹。

优选地，传感器信号输出模块还在移动终端静止时，接收服务器发送的延长RSSI的采样周期的通知，并根据所述通知中的采样周期进行采样。

根据本发明另一方面，还提出一种定位方法，包括：服务器接收移动终端发送的至少一个传感器信号，根据所述传感器信号计算移动终端的行进轨迹，所述传感器信号包括线加速度和\或角加速度，所述行进轨迹包括行进速度、行进距离和行进方向；服务器接收移动终端发送的至少一个WIFI信号，所述WIFI信号包括MAC地址和RSSI，根据MAC地址、RSSI与位置点的对应关系，确定移动终端所在的位置点，并将定位结果返回给移动终端，即，移动终端所在的位置点以及在位置点之间的行进轨迹。

优选地，根据移动终端的线加速度和\或角加速度，判断移动终端为静止时，通知移动终端延长RSSI的采样周期。

优选地，判断在采样周期内的行进距离是否大于设置的距离阈值，如果是，则剔除相应的WIFI信号。

优选地，消除WIFI信号中的正态分布噪声，并基于消除正态噪声分布的WIFI信号确定移动终端所在的位置点。

优选地，通过对线加速度和\或角加速度进行积分计算获得行进速度，通过对速度进行积分计算获得行进距离，以及通过移动终端自带的传感器获得行进方向。

本发明以WIFI信号定位为主，以传感器信号定位为辅，可以对行进轨迹进行修正，并且可以对行进轨迹上的任一点进行定位，从而有效的提高了定位精度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1所示为本发明一实施例中的定位系统的结构示意图。

图2所示为本发明一实施例中的定位示意图。

图3所示为本发明另一实施例中的定位系统的结构示意图。

图4所示为本发明另一实施例中的定位系统的结构示意图。

图5所示为本发明一实施例中的定位方法的流程示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1所示为本发明一实施例中的定位系统的结构示意图。该系统包括移动终端和服务器。

移动终端向服务器发送至少一个传感器信号，所述传感器信号包括线加速度和\或角加速度等。服务器根据所述传感器信号计算移动终端的行进轨迹，所述行进轨迹包括行进速度、行进距离和行进方向。

移动终端向服务器发送至少一个WIFI信号，这里所说的WIFI信号包含移动终端能收到的所有WIFI信号，所述WIFI信号包括MAC地址和RSSI。服务器根据MAC地址、RSSI与位置点的对应关系，确定移动终端所在的位置点，并将定位结果返回给移动终端，即，移动终端所在的位置点以及在位置点之间的行进轨迹。

本发明以WIFI信号定位为主，以传感器信号定位为辅，可以对行进轨迹进行修正，并且可以对行进轨迹上的任一点进行定位，从而有效的提高了定位精度。

图2所示为本发明一实施例中的定位示意图。如图2所示，A点和B点是根据所述WIFI信号确定的移动终端所在的位置点，虚线所示的轨迹是根据所述传感器信号获得的移动终端在A点和B点之间的行进轨迹。根据图2所示的移动终端在A点和B点之间的行进轨迹，可以对该行进轨迹上的任何一点进行定位。因此，可以提高对移动终端的定位精度。

图3所示为本发明另一实施例中的定位系统的结构示意图。在图3中示出了定位系统的服务器的结构示意图。该服务器包括传感器融合定位模块和WIFI信号定位解算模块。其中：

传感器融合定位模块，接收移动终端发送的至少一个传感器信号，根据所述传感器信号计算移动终端的行进轨迹，将所述行进轨迹发送给WIFI信号定位解算模块，所述传感器信号包括线加速度和\或角加速度，所述行进轨迹包括行进速度、行进距离和行进方向。

WIFI信号定位解算模块，接收移动终端发送的至少一个WIFI信号，所述WIFI信号包括MAC地址和RSSI（received signal strengthindicator，接收信号强度指示值），根据MAC地址、RSSI与位置点的对应关系，确定移动终端所在的位置点；将定位结果返回给移动终端，即，移动终端所在的位置点以及在位置点之间的行进轨迹。

所述传感器信号为惯性传感器信号、陀螺仪信号、光传感器信号、或磁力计信号。当有多个传感器信号时，优先取速度传感器，如果有陀螺仪可以计算方向，会综合考虑。所述传感器信号包括线加速度和\或角加速度。这里所说的传感器是移动终端自带的传感器，对于不同的移动终端，所自带的传感器有所不同，而不同的传感器输出的传感器信号也有所不同。即，有的传感器输出的信号为线加速度，有的传感器输出的信号为角加速度。此外，对于不同的移动终端所自带的传感器的数量也有所不同。即，有的移动终端自带的传感器个数多于一个。因此，如果该移动终端既包括输出线加速度的传感器，也包括输出角加速度的传感器，则该移动终端输出的传感器信号包括线加速度和角加速度。

移动终端输出的传感器信号无论是线加速度，还是角加速度，都可以看作是加速度信息。传感器融合定位模块通过对线加速度和\或角加速度进行积分计算获得行进速度，通过对速度进行积分计算获得行进距离，以及通过移动终端自带的传感器获得行进方向。因此，经过上述计算，传感器融合定位模块可以获得移动终端的行进速度、行进距离和行进方向，即得到了移动终端的行进轨迹。

在本发明的一个实施例中，传感器融合定位模块根据移动终端的线加速度和\或角加速度，判断移动终端为静止时，通知移动终端延长RSSI的采样周期。在所述通知中包括延长后的采样周期。从而降低移动终端的非必要功耗。

在本发明的一个实施例中，传感器融合定位模块判断在采样周期内的行进距离是否大于设置的距离阈值，如果是，剔除相应的WIFI信号，即不参与定位解算。例如，采样周期为3秒，设置的距离阈值为10米。即，如果在3秒内的行进距离大于10米，认为此时接收到的WIFI信号存在干扰，则传感器融合定位模块判断该WIFI信号为异常信号，剔除该WIFI信号，不基于该WIFI信号计算位置点。即，将已保存的MAC地址、RSSI与位置点的对应关系删除。

本发明可以根据行进距离进行判断，以防止WIFI信号出现干扰时，定位结果出现大距离跳跃的现象。例如，用户正在某栋办公楼的2层，经过一段时间之后，用户已经从2层移动到4层，但是，在移动过程中经过了一个WIFI信号不太好的地方，如果按照现有技术的定位方法，则有可能无法对用户进行定位，或者定位结果产生较大偏差。而本发明中，由于WIFI信号定位解算模块可以将该信号不太好的WIFI信号进行剔除，并根据其他的正常的WIFI信号进行定位，从而，减少信号因干扰（例如，人为干扰）造成过大的移动终端定位误差。因此，本发明可以准确地生成连续的行进轨迹，有效避免两点间跳跃式的位置定位，提高定位精度。

进一步，WIFI信号定位解算模块还消除WIFI信号中的正态分布噪声，并基于消除正态噪声分布的WIFI信号确定移动终端所在的位置点。由于噪声会叠加在WIFI信号中，将噪声消除之后，可以保留该WIFI信号进行后续计算。在本发明的一个实施例中，可以利用均值方法消除正态分布噪声。本领域技术人员应该可以理解，还可以采用其他方法消除噪声，这里所说的均值方法只是用于举例，不应理解为对本发明的限制。均值方法，例如，移动终端连续将WIFI信号上报，WIFI信号定位解算模块将连续3次收到的WIFI信号强度做平均，用平均值来当作接到的WIFI信号强度。可以有效消除正态分布的噪声。

本发明可以剔除错误参数，减少信号因干扰造成过大的移动终端定位误差，提高定位精度。

图4所示为本发明另一实施例中的定位系统的结构示意图。在图4中示出了定位系统的移动终端的结构示意图。该移动终端包括WIFI信号输出模块、传感器信号输出模块和定位结果接收单元。其中：

WIFI信号输出模块，向服务器输出至少一个WIFI信号，所述WIFI信号包括MAC地址和RSSI，以使服务器根据MAC地址、RSSI与位置点的对应关系，确定移动终端所在的位置点。

传感器信号输出模块，向服务器输出至少一个传感器信号，所述传感器信号包括线加速度和\或角加速度，以使服务器根据所述传感器信号计算移动终端的行进轨迹，所述行进轨迹包括行进速度、行进距离和行进方向。

定位结果接收单元，接收服务器返回的定位结果，即，移动终端所在的位置点以及在位置点之间的行进轨迹。

在本发明的一个实施例中，传感器信号输出模块还在移动终端静止时，接收服务器发送的延长RSSI的采样周期的通知，并根据所述通知中的采样周期进行采样。从而降低移动终端的非必要功耗。

WIFI信号输出模块扫描场景中每个位置点能接收到的各AP点的RSSI，并将MAC地址、RSSI与位置点发送到服务器，以在服务器中保存移动终端保存MAC地址、RSSI与位置点的对应关系。

在之后的定位过程中，WIFI信号输出模块接收定位场景中各AP点的RSSI，并将RSSI和MAC地址发送到服务器。服务器根据保存的对应关系确定移动终端的位置点，即标记好的某副场景地图中的位置坐标。

图5所示为本发明一实施例中的定位方法的流程示意图。该方法包括以下步骤：

步骤51，服务器接收移动终端发送的至少一个传感器信号，根据所述传感器信号计算移动终端的行进轨迹，所述传感器信号包括线加速度和\或角加速度，所述行进轨迹包括行进速度、行进距离和行进方向。

其中，通过对线加速度和\或角加速度进行积分计算获得行进速度，通过对速度进行积分计算获得行进距离，以及通过移动终端自带的传感器获得行进方向。

步骤52，服务器接收移动终端发送的至少一个WIFI信号，所述WIFI信号包括MAC地址和RSSI，根据MAC地址、RSSI与位置点的对应关系，确定移动终端所在的位置点，并将定位结果返回给移动终端，即，移动终端所在的位置点以及在位置点之间的行进轨迹。

在本发明的一个实施例中，服务器根据移动终端的线加速度和\或角加速度，判断移动终端是否为静止，即，在步骤51中接收到移动终端的线加速度和\或角加速度之后，可以在步骤52之前执行该判断操作，也可以在执行步骤52的同时、或者执行步骤52之后进行该判断操作。判断移动终端为静止时，通知移动终端延长RSSI的采样周期。从而降低移动终端的非必要功耗。

在本发明的一个实施例中，服务器判断在采样周期内的行进距离是否大于设置的距离阈值，即，在步骤51中计算行进距离之后，执行该判断操作，如果大于设置的距离阈值，则剔除相应的WIFI信号。之后，继续执行步骤52。如果小于设置的距离阈值，则直接执行步骤52。

本发明可以根据行进距离进行判断，以防止WIFI信号出现干扰时，定位结果出现大距离跳跃的现象。例如，用户正在某栋办公楼的2层，经过一段时间之后，用户已经从2层移动到4层，但是，在移动过程中经过了一个WIFI信号不太好的地方，如果按照现有技术的定位方法，则有可能无法对用户进行定位，或者定位结果产生较大偏差。而本发明中，由于WIFI信号定位解算模块可以将该信号不太好的WIFI信号进行剔除，并根据其他的正常的WIFI信号进行定位，从而，减少信号因干扰（例如，人为干扰）造成过大的移动终端定位误差。因此，本发明可以准确地生成连续的行进轨迹，有效避免两点间跳跃式的位置定位，提高定位精度。

进一步，在步骤52中，服务器接收移动终端发送的至少一个WIFI信号之后，服务器还消除WIFI信号中的正态分布噪声，并基于消除正态噪声分布的WIFI信号确定移动终端所在的位置点。由于噪声会叠加在WIFI信号中，将噪声消除之后，可以保留该WIFI信号进行后续计算。在本发明的一个实施例中，可以利用均值方法消除正态分布噪声。本领域技术人员应该可以理解，还可以采用其他方法消除噪声，这里所说的均值方法只是用于举例，不应理解为对本发明的限制。均值方法，例如，移动终端连续将WIFI信号上报，服务器将连续3次收到的WIFI信号强度做平均，用平均值来当作接到的WIFI信号强度。可以有效消除正态分布的噪声。

本发明可以剔除错误参数，减少信号因干扰造成过大的移动终端定位误差，提高定位精度。

下面通过一个具体实施例，对本发明的定位过程进行说明。

用户手机采集到WIFI信号和传感器信号，发送给服务器，服务器根据WIFI信号进行计算，获得用户位置A。

用户继续前进，由于每次定位之间有3秒左右的间隔，定位间隔的这段时间，服务器根据传感器信号进行计算，获得用户的行进轨迹，也就是图2中虚线所示的部分。

下次定位开始，用户手机发送WIFI信号到服务器，服务器计算获得用户位置B。

服务器将图2中A点、B点以及虚线所示的部分发送到用户的手机。用户在手机上可以看到自己的行进轨迹，并且，点到某点上，可以对该行进轨迹上的该点进行定位，即，可以对行进轨迹的任一点进行定位。而图2中所示的实线部分是现有技术的定位方法，即，现有技术只能定位到A点和B点，并简单的认为A点和B点之间的行进轨迹为直线，则用户无法对其行进轨迹上的任一点进行准确定位。

本发明以WIFI信号定位为主，以传感器信号（主要提供移动终端的运动参数，例如，轨迹、速度和加速度等）定位为辅，可以有效提高定位精度。如果WIFI信号受噪声干扰突然变化较大时，现有技术的定位结果可能会有较大误差，而本发明通过引入传感器信号作为辅助信息，以通过运动参数进行轨迹修正，可以更加有效的过滤该种噪声干扰，使得定位精度得到提高。

本发明还具有成本低的优点。首先，从终端方面来说，无需对终端设备进行改造或添加硬件设备，满足WIFI定位要求的智能移动终端普及率很高，并且，WIFI的探测范围较大。其次，从网络方面来说，在需要提供定位服务的大中城市，AP点在大型室内场所中覆盖率也越来越高。因此，无论从终端和网络而言，该定位方式对于硬件设备的投入相对于AGPS定位、超声波定位系统定位、蓝牙定位、红外线定位、基站定位等定位方法要小的多。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本发明的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种定位系统，其特征在于，包括服务器，其中：

传感器融合定位模块，接收移动终端发送的至少一个传感器信号，根据所述传感器信号计算移动终端的行进轨迹，将所述行进轨迹发送给WIFI信号定位解算模块，所述传感器信号包括线加速度和\或角加速度，所述行进轨迹包括行进速度、行进距离和行进方向；

WIFI信号定位解算模块，接收移动终端发送的至少一个WIFI信号，所述WIFI信号包括MAC地址和接收信号强度指示值（RSSI），根据MAC地址、RSSI与位置点的对应关系，确定移动终端所在的位置点；将定位结果返回给移动终端，即，移动终端所在的位置点以及在位置点之间的行进轨迹。

2.根据权利要求1所述定位系统，其特征在于：

传感器融合定位模块根据移动终端的线加速度和\或角加速度，判断移动终端为静止时，通知移动终端延长RSSI的采样周期。

3.根据权利要求1所述定位系统，其特征在于：

传感器融合定位模块判断在采样周期内的行进距离是否大于设置的距离阈值，如果是，剔除相应的WIFI信号。

4.根据权利要求1或2或3所述定位系统，其特征在于：

WIFI信号定位解算模块还消除WIFI信号中的正态分布噪声，并基于消除正态噪声分布的WIFI信号确定移动终端所在的位置点。

5.根据权利要求1或2或3所述定位系统，其特征在于：

传感器融合定位模块通过对线加速度和\或角加速度进行积分计算获得行进速度，通过对速度进行积分计算获得行进距离，以及通过移动终端自带的传感器获得行进方向。

6.根据权利要求1或2或3所述定位系统，其特征在于：

所述传感器信号为惯性传感器信号、陀螺仪信号、光传感器信号、或磁力计信号。

7.一种定位系统，其特征在于，包括移动终端，其中：

WIFI信号输出模块，向服务器输出至少一个WIFI信号，所述WIFI信号包括MAC地址和RSSI，以使服务器根据MAC地址、RSSI与位置点的对应关系，确定移动终端所在的位置点；

传感器信号输出模块，向服务器输出至少一个传感器信号，所述传感器信号包括线加速度和\或角加速度，以使服务器根据所述传感器信号计算移动终端的行进轨迹，所述行进轨迹包括行进速度、行进距离和行进方向；

定位结果接收单元，接收服务器返回的定位结果，即，移动终端所在的位置点以及在位置点之间的行进轨迹。

8.根据权利要求7所述定位系统，其特征在于：

传感器信号输出模块还在移动终端静止时，接收服务器发送的延长RSSI的采样周期的通知，并根据所述通知中的采样周期进行采样。

9.一种定位方法，其特征在于：

服务器接收移动终端发送的至少一个传感器信号，根据所述传感器信号计算移动终端的行进轨迹，所述传感器信号包括线加速度和\或角加速度，所述行进轨迹包括行进速度、行进距离和行进方向；

服务器接收移动终端发送的至少一个WIFI信号，所述WIFI信号包括MAC地址和RSSI，根据MAC地址、RSSI与位置点的对应关系，确定移动终端所在的位置点，并将定位结果返回给移动终端，即，移动终端所在的位置点以及在位置点之间的行进轨迹。

10.根据权利要求9所述定位方法，其特征在于：

根据移动终端的线加速度和\或角加速度，判断移动终端为静止时，通知移动终端延长RSSI的采样周期。

11.根据权利要求9所述定位方法，其特征在于：

判断在采样周期内的行进距离是否大于设置的距离阈值，如果是，则剔除相应的WIFI信号。

12.根据权利要求9或10或11所述定位方法，其特征在于：

消除WIFI信号中的正态分布噪声，并基于消除正态噪声分布的WIFI信号确定移动终端所在的位置点。

13.根据权利要求9或10或11所述定位方法，其特征在于：

通过对线加速度和\或角加速度进行积分计算获得行进速度，通过对速度进行积分计算获得行进距离，以及通过移动终端自带的传感器获得行进方向。