CN104796980A

CN104796980A - 适用于不同型号智能终端的wlan室内定位校准方法

Info

Publication number: CN104796980A
Application number: CN201510104788.5A
Authority: CN
Inventors: 张勇; 徐科宇; 李飞腾; 陆莲莲
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2015-07-22

Abstract

本发明公开了一种适用于不同型号智能终端的WLAN室内定位校准方法。通过设置校准点，使离线数据库信息内容增加了校准信息。用户终端在进行定位前，在校准点处采集定位AP的数据，并在服务器端求出校准数据；用户在需要定位过程中，用户终端再发出定位请求，服务器将用户终端采集到的定位AP的数据通过校准数据进行修正；最后，服务器利用修正后的数据进行定位运算，得出定位结果。本发明实现的WLAN室内定位校准方法能够解决目前WLAN室内定位技术中不同型号用户终端在定位过程中定位精度差异过大的问题，使WLAN定位具有更好的通用性和实用性。

Description

适用于不同型号智能终端的WLAN室内定位校准方法

技术领域

本发明涉及WLAN室内定位技术和信息服务领域，具体是一种适用于不同型号智能终端的WLAN室内定位校准方法。

背景技术

目前使用的定位技术包括GPS定位、基站定位、被动式RFID定位、超声波定位、WLAN室内定位等。GPS定位更适用于室外定位技术，基站定位的定位误差较大，被动式RFID定位的技术尚不成熟且不能适用于手持终端，超声波定位适用于小范围的定位，相比之下，近年来在室内定位技术的应用中，WLAN室内定位技术已经日趋成熟，人们对其提供的WIFI信号接入网络的方式的使用越来越普遍。WLAN网络凭借较高的传输速率，设备的安装方便，在日常生活中的WLAN信号覆盖范围越来越广。随着WLAN网络的发展，人们通过WLAN室内定位技术提供位置服务（LBS，Location Based Service），首先需要实现定位。

WLAN室内定位技术的系统分为三个阶段：RSSI信号的采集、位置的计算、定位结果的输出。首先，在RSSI信号采集阶段中，用户通过不同型号智能终端，实现对所在位置周围无线接入点（AP，Access Point）发出的信号进行采集，记录接收信号强度（RSSI，Received Signal Strength Indication）值。然后，在位置的计算阶段，通过定位算法得出终端所处的地理位置。最后，在定位结果输出阶段，通过用户终端在地图上显示当前位置。

WLAN定位技术中的算法主要有几何定位算法、最邻近AP算法、指纹算法。其中，几何定位算法包括三边测量法基于到达角度AOA、到达时间TOA、到达信号强度RSS等；最邻近AP算法把终端接收到的最强信号的AP的位置最为终端的当前位置；指纹算法将离线阶段采样得到的指纹点处接受到的AP的RSSI数据存储到数据库中，用户在在线阶段，将采集到AP的实时RSSI值发送到定位服务器端，将其同指纹点的数据进行匹配，从而得到用户的实际地理位置。本发明中采用指纹算法进行定位，由上述内容可知，影响该算法定位误差的两个数据是：采集指纹点时工作人员使用的某型号的终端（称为标准终端）在离线阶段采集的AP信号数据、用户在实际定位过程中使用不同型号的终端（称为用户终端）在线阶段定位时采集的AP信号数据。

现在WLAN室内定位的技术中存在的一个问题是：不同型号用户终端由于WIFI芯片位置不同，而且天线位置、增益及角度也不同等因素带来的不同型号用户终端在定位过程中定位精度差别过大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于不同型号智能终端的WLAN室内定位校准方法，以解决现有技术存在的问题，减少用户终端之间定位误差的差别。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

适用于不同型号智能终端的WLAN室内定位校准方法，其特征在于：用户终端进行定位时，首先在从指纹点中选取的校准点处采集定位AP的数据，并在定位服务器端与标准终端在校准点的数据进行分析，得到并存储两数据之间的差别，称为校准数据；用户终端在定位过程中发出定位请求后，定位服务器将用户终端采集到的定位AP的数据通过校准数据进行修正；最后，定位服务器利用修正后的数据通过指纹算法估算出用户终端的当前位置，并作为结果返回到用户终端；具体过程如下步骤：

（1）、标准终端对指纹点数据进行采集，指纹点是在定位区域内预先选定的，数据用用于创建离线数据库，具体指纹点采集过程如下：

（a）、每个定位AP分配有一个唯一的标识号，即SSID号，并将定位AP布置在室内且使得信号能够覆盖需要定位的区域；

（b）、在定位区域内选取若干指纹点；

（c）、用标准终端在指纹点处扫描定位AP信号的RSSI值，并将多次扫描的数值进行均值处理，处理的结果作为该指纹点处周围AP的RSSI值，并保存；

（d）、将上述指纹点处AP的RSSI值数据信息保存到定位服务器中，创建离线数据库；

（2）、用户终端通过通信AP在服务器端下载定位区域的客户端应用程序，其中包括指纹点信息、室内地图、人机交互软件；

（3）、用户终端，在校准点处进行校准，得到的校准数据用来对用户终端定位时采集的AP数据进行修正，具体过程如下：

（a）、在预先选定的若干指纹点中，选出一个作为校准点，该校准点需要满足的条件是：用标准终端接收到的周围定位AP的信号的RSSI值都在-30 ~ -65dBm之间；

（b）、在校准点处，用户终端的WIFI模块，开始采集周围定位AP的RSSI值；

（c）、用户终端通过WIFI芯片通信模块，将采集到的RSSI值通过通信AP发送至定位服务器端；

（d）、定位服务器计算校准数据，接收到的RSSI数据同标准终端在该校准点的RSSI数据进行计算，得出两个之间的差值，这个差值称为校准数据；

（e）、定位服务器保存校准数据，定位服务器对得出的校准数据以及这些数据对应的用户终端标识号即用户ID添加到离线数据库中；

（4）、在定位过程中，用户终端的WIFI模块采集周围定位AP的信号的RSSI值，并将这些数据以及用户ID发送给通信AP；

（5）、通信AP将这些数据发送至定位服务器端；

（6）、定位服务器进行定位，具体定位过程如下：

（a）、定位服务器判定发送过来数据中的用户ID；

（b）、从离线数据库中找出该用户ID对应的校准数据；

（c）、用该校准数据对用户终端采集并发送过来的定位数据进行校准；

（d）、校准后的RSSI数据通过指纹算法进行运算，将其同离线数据库中的指纹点数据进行匹配，从而得到该用户终端的定位结果；

（7）、定位服务器将定位结果返回到通信AP中；

（8）、通信AP将定位的结果信息返回到用户终端；

（9）、用户终端的在地图上显示当前的位置信息。

本发明的优点为：针对目前WLAN室内定位技术中由于不同型号用户终端的WIFI芯片位置、天线位置、增益及角度不同，使得各型用户终端在在线阶段接收到的AP信号不同，从而定位时存在定位精度差异过大的问题。在充分发挥现有WLAN室内定位技术的优势以及定位采用指纹算法的基础上，将用户终端定位时扫描到的AP的RSSI值进行修正，减少各型用户终端之间定位精度差异，更好地为用户提供位置服务。

附图说明

图1不同型号智能终端的WLAN室内定位校准方法框图。

图2 创建定位服务器离线数据库的示意图。

图3 在线阶段用户终端定位示意图。

具体实施方式

如图1所示。不同型号智能终端的WLAN室内定位校准方法框图包括离线阶段和在线阶段。具体实现过程如下：

1. 离线阶段进行离线数据库的建立，包括用户终端采集指纹点的数据；用户终端进行校准时，用户ID和对应的校准数据等信息，具体见图2实施方式。

2. 在线阶段，进行用户终端定位，用户获得当前位置。包括用户终端发出请求信息、用户终端扫描定位AP的RSSI值并传送到通信AP、通信AP将接收到的RSSI数据传送到定位服务器、定位服务器对当前位置的RSSI数据用校准数据进行修正再用指纹算法得出定位结果并返回定位结果、用户终端的地图上显示当前位置几个阶段，具体见图3实施方式。

如图2所示。创建定位服务器离线数据库的示意图包括标准终端采集指纹点和用户终端校准两个阶段。具体过程如下：

1. 离线阶段标准终端指纹点采集过程中包括在WLAN室内定位区域内的定位AP（AP1、AP2、AP3……APn）、通信AP、指纹点的位置、标准终端、服务器。指纹点是在定位区域内预先选定的，采集的数据添加到定位服务器端离线数据库中。详细步骤如下：

（1）、每个定位AP（AP1、AP2、AP3……APn）分配有一个唯一的标识号，即SSID号（SSID1、SSID2、SSID3……SSIDn），并将定位AP布置在室内且使得信号能够覆盖需要定位的区域，此外，在定位区域内选取若干指纹点；

（2）、用标准终端在指纹点处扫描定位AP信号的RSSI值，并将多次扫描的数值进行均值处理，处理的结果作为该指纹点处周围AP的RSSI值，并保存；

（3）、将上述指纹点处AP的RSSI值数据信息保存到定位服务器中；

2. 用户终端（用户1终端、用户2终端、用户终端、……用户m终端）在校准点处进行校准，校准过程中包括定位AP（AP1、AP2、AP3……APn）、通信AP、校准点位置、用户终端、定位服务器，得到的校准数据用来对用户终端定位时采集的AP数据进行修正，详细步骤如下：

（1）、用户终端通过通信AP在服务器端下载定位区域的客户端应用程序，其中包括指纹点信息、室内地图、人机交互软件；

（2）、在预先选定的若干指纹点中，选出一个作为校准点，该校准点需要满足的条件是：用标准终端接收到的周围定位AP（AP1，AP2，... , APn）的信号的RSSI（RSSI1，RSSI2，... ，RSSIn）值都在-30 ~ -65dBm之间；

（3）、在校准点处，用户终端的WIFI通信模块，开始采集周围定位AP的RSSI值，并将这些数据通过通信AP发送至定位服务器端；

（4）、定位服务器接收到的RSSI数据后，将其同标准终端在该校准点（属于指纹点）的RSSI数据进行计算，得出校准数据，定位服务器对得出的校准数据以及这些数据对应的用户ID添加到离线数据库中。

如图3所示。在线阶段用户终端定位示意图中包括定位AP（同离线阶段AP的摆放位置及朝向一致）、通信AP、不同型号用户终端、定位服务器几个部分组成。具体定位过程如下：

1. 用户终端的WIFI芯片通信模块采集周围定位AP的信号的RSSI值，并将这些数据以及用户ID发送给通信AP；

2. 通信AP将这些数据发送至定位服务器端；

3. 定位服务器进行定位计算，详细步骤如下：：

（1）、定位服务器判定发送过来数据中的用户ID；

（2）、从离线数据库中找出该用户ID对应的校准数据值；

（3）、用该校准数据值对通信AP发送过来的数据中该用户终端扫描的定位AP的RSSI值进行校准；

（4）、校准后的RSSI数据通过指纹算法进行运算，将其同离线数据库中的数据进行匹配，从而得到该用户终端的定位结果；

4. 定位服务器将定位结果返回到通信AP中；

5. 通信AP将定位的结果信息返回到用户终端；

6. 用户终端的在地图上显示当前的位置信息。

本发明采用的是一种适用于不同型号智能终端的WLAN室内定位校准方法。该方法用来解决不同型号的用户终端在定位区域内进行定位时，由于同离线阶段采集指纹点的标准设备存在接收RSSI灵敏度不同，而引起的定位精度差异过大的问题。该方法比目前的WLAN室内定位技术中添加了设备校准的过程，能够降低因用户终端设备的差异而产生的定位误差过大的影响，这样就能更好地适用于使用不同型号终端的用户进行室内定位。

最后说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行详细说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征等同替换；而这些修改或者替换，并不使技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.适用于不同型号智能终端的WLAN室内定位校准方法，其特征在于：用户终端进行定位时，首先在从指纹点中选取的校准点处采集定位AP的数据，并在定位服务器端与标准终端在校准点的数据进行分析，得到并存储两数据之间的差别，称为校准数据；用户终端在定位过程中发出定位请求后，定位服务器将用户终端采集到的定位AP的数据通过校准数据进行修正；最后，定位服务器利用修正后的数据通过指纹算法估算出用户终端的当前位置，并作为结果返回到用户终端；具体过程如下步骤：