CN105101398A - 一种含定向天线的wifi室内定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含定向天线的wifi室内定位方法及装置，其装置部分包括：主控制模块、wifi信号发生器、定向天线，所述主控制模块包括核心控制电路，控制系统状态，涉及wifi信号发生器控制，信号传输定向切换，所述wifi信号发生器为可实现wifi基础网的AP功能，并广播信号，所述定向天线，用来定向传输wifi信号发生器所产生的广播信号，该系统单个装置可向室内空间不同方向发射不同的wifi网络，并通过wifi网络的SSID进行标识，用户终端设备扫描其所能搜索到的室内各wifi网络的SSID号和信号强度，以此实现定位。该含定向天线的wifi室内定位方法及装置，用户接入方便，定位精度高，设计成本低。

Description

一种含定向天线的wifi室内定位方法及装置

技术领域

本发明涉及定位领域，具体而言涉及到一种含定向天线的wifi室内定位方法及装置。

背景技术

随着社会需求的增加和科技的进度，信息科技已经愈发的融入到日常生活之中。而当前，对于人们的出行，实时、简易的定位方法是有着很大需求的。而传统的定位方式，已远远不能满足人们对于室内定位的需求。

简单的划分，定位可以划分为室内定位和室外定位。而当前人们所熟知的全球卫星定位系统（GPS）在户外定位中有着广泛应用，但是当人们处于室内时GPS则不能很好的使用。良好的室内定位需要其他的技术，目前的常用的技术有：红外线、超声波、蓝牙、无线射频等方案。而实际应用中，必须要考虑到用户良好的接入体验，基于此本发明应用了当前移动终端中普遍具备的wifi功能。

在当前的定位方法及装置中，在利用到无线射频方案时，包括蓝牙、wifi等，电路使用天线向室内空间辐射信号，用以定位。而本设计在此基础上考虑到设备的复用和定位的精度，将电路设计为含定向天线的wifi室内定位方法及装置。

发明内容

本发明提出了一种含定向天线的wifi室内定位方法及装置，通过该发明可以有效解决wifi室内定位的问题，可使得定位装置提供更有效的定位信息，并且可以有效控制设备成本。

本发明所使用的方案是：

一种含定向天线的wifi室内定位装置，如图1所示，其包括：主控制模块、wifi信号发射模组、定向天线。所述主控制模块控制整个装置的运行状态，涉及电路工作模式转换、wifi信号发生器控制，信号传输定向性切换；所述wifi信号发生器为专用wifi射频模块，其可实现wifi基础网的AP功能，并发射广播信号提供自身的SSID给其所在区域；所述定向天线为自行设计定向天线，用来定向传输wifi信号发生器所产生的SSID广播信号。

与现有技术相比本发明具有如下优点和有益效果：

其一，用户接入方便，该室内定位系统相对于传统室内定位方案，因其采用wifi信号提供位置信息，而wifi是广泛应用在当前的无线通讯网络，与其他设备兼容性好。

其二，定位精度和定位效率得以提高，使用多组定向天线分别传输不同有着不同网络号的wifi信号，这一设计方案有效划分室内区域，使得室内定位更为精确有效。

其三，定位方法及装置设计成本得以降低，通过单个装置的构建网络时的复用，使得在同等精度下对于定位装置的需求减少。

附图说明

图1、本发明装置结构上的基本框架。

图2、本发明实施例1中装置的安装、工作和管理流程。

图3、装置均匀摆放在室内顶部的矩形表面上的布设示意图。

附图标记列表。

1、主控模块2、wifi信号发生模块3、定向天线。

4、定位装置。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施进行详细描述。

为了解决现有技术中定位精度不足、用户接入不便等问题，本发明提供了一种含定向天线的wifi室内定位装置。

实施例1：

如图2所示，本发明装置的实施提供的室内定位方法，包括。

步骤101，定位装置的安置。设备可以选择安置在室内便于架设的位置，房间四壁或是房间顶部均可，因其放置位置区别，定向天线的方向性需相应作出相应调整，装置供电可选择市电接入或是日常电池等。

步骤102，发明装置供电运行后，会自建wifi基础网，所设计装置工作于wifi基础网的AccessPoint（AP）状态，持有带wifi功能终端的管理员，可以接入wifi网络，设定相关参数，包括：设备建立wifi网络的数量，各wifi网络的网络号（SSID），各wifi网络所使用的信道。

步骤103，管理员设定好相应参数后可通过wifi网络发送命令，使装置进入工作模式。此时，装置按照预设方式进行工作。

步骤104，设计装置按照设定参数组建wifi网络，向室内空间广播wifi信号，用户可通过移动终端上的wifi设备搜索到设计电路提供的wifi网络的网络号SSID。

步骤105，设计装置可根据需要定时进行切换，每次切换均将网络的SSID进行切换，而后将传输通道切换至对应的定向天线，如此周而复始，不断循环，保持每个定向天线均与一个固定的网络号SSID相对应，这样便可以向用户提供其定位所需的信号。

步骤106，当发明装置需要关闭或是进入待机模式时，管理员同样可通过wifi网络传送命令给装置。

步骤107，发明装置通过主控模块对于整个装置的工作状态进行实时监控，当工作异常时向管理员发出警报，提交异常信心，管理员将对装置进行修复处理。

在本实例中，可参照实际空间状况，选择在室内放置该发明装置的位置、数量，并适当选择所需的wifi信号强度。对于规整的室内房间结构可以采用均匀网格的方式进行装置布设，如图3所示，可降装置均匀等距的摆放在室内顶部表面。而后使用该模块可有多种方案进行室内定位，现给出该定位装置用来定位的具体方法。

方案一：基于接收信号强度定位方法(ReceivedSignaIStrengthIndictor,RSSI)

RSSI计算两个无线设备间距离的原理是：根据接收设备捕获到信号强度和空间中传播的无线电信号的强度随着传输距离的增加而下降的这一特性给出计算两个无线设备间距离的公式：

上式中，P为经过距离d后路径的信号强度，为经过距离后的信号强度，n为信号衰减因子，范围一般为2~4，为遮蔽因子是与传播距离无关的随机距离。

通过RSSI可以估计出用户终端到定位装置间的距离d，而后结合信号的定向性可以知道用户所在在定向区域，二者结合可以估计出用户终端上相对于定位装置的大致位置。当同时利用定位网络中的多个定位装置可以进一步提高位置估计的精度。

方案二：基于传播模型的定位方法

该方案是对方案一方法的拓展，同时考虑用户终端搜索到的多个发明装置发射的多组网络号，通过多组网络信号的方向、强度的联合，进行用户位置的判定。诸如三边测量法、双曲线定位法等方案在此均可以考虑使用。

方案三：位置指纹识别算法

位置指纹识别就是先按一定的选点规则，选取特征点，然后把这些特征点上所获取到的所有AP的强度RSSI值保存起来，在需要定位时，先获取当前位置的所有AP的RSSI值，然后和预存储的特征信息进行比较，通过一定的算法，获取与其最接近的特征信息来作为本次定位的位置。其定位过程主要分为训练和定位两个阶段。其一，在训练阶段，目标在于建立一个位置指纹识别的数据库。选择合理的参考点分布，确保能为定位阶段的准确位置估计提供足够的信息。接着依次在各个参考点上测量来自不同AP信号，将相应的网络号SSID、信号强度RSSI与参考点的位置信息记录在数据库中，直至遍历关注区域内所有的参考点。其二，在定位阶段给定数据库后，依据最近邻法将待测点上接收的各AP的强度RSSI与数据库中的已有数据进行比较，计算位置估计值。假定待测点接收的RSSI观测值为，其中n代表待测点上检测到的不同AP数，数据库中的已有记录为，i为数据库中的记录数；代表第i条记录中存储的不同AP数，而后通过设定的判别方法可以做出位置判别。如比较观测值s与各采样点间的欧氏距离，将数据库中与待定位点欧式距离最小的采样点认定为当前观测点的位置。

Claims (4)

1.一种含定向天线的wifi室内定位方法及装置，其特征在于：包括主控制模块、wifi信号发生器、定向天线，所述主控制模块涉及wifi信号发生模块状态控制与切换、定向天线方向控制和整个装置的整体控制,所述定位方法及装置，将wifi信号通过无线方式传输，对于不同方向提供不同的wifi网络并以网络号SSID等方式对不同网络进行相应的标识,待定位的用户通过自身的wifi装置，扫描本系统产生的wifi信号，进而获取完成自身定位所需的不同SSID网络的wifi信号强度指示。

2.根据权利要求1所述的含定向天线的wifi室内定位方法及装置，其特征在于：所述无线传输采用wifi模块，对室内空间进行wifi网络信号广播。

3.根据权利要求1所述的含定向天线的wifi室内定位方法及装置，其特征在于：定向天线的使用，通过多个定向天线的使用使得wifi模块发射的信号具有方向上的区别。

4.根据权利要求1所述的含定向天线的wifi室内定位方法及装置，其特征在于：对wifi信号发生器的复用，使其可以产生不同网络号SSID，此项与权利要求3结合，为用户提供了各方向上网络的标识。