CN108156579A

CN108156579A - 一种基于wlan的定位方法及装置

Info

Publication number: CN108156579A
Application number: CN201611102625.4A
Authority: CN
Inventors: 胡雪南; 姜雪松
Original assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd; China Mobile Communications Co Ltd
Current assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd; China Mobile Communications Ltd Research Institute
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2018-06-12
Anticipated expiration: 2036-12-02
Also published as: CN108156579B

Abstract

本发明公开了一种基于WLAN的定位方法及装置，所述方法包括：测量周边M个AP的RSSI值，各接入点的RSSI值形成RSSI矢量；获取N个采样点的坐标，以及所述N个采样点与所述M个AP的RSSI矢量；根据测量的RSSI矢量和所述N个采样点的RSSI矢量，确定测量位置与所述N个采样点之间的RSSI矢量差异值；若差异值为0，则将差异值为0的采样点坐标作为测量位置；若差异值为非0，则根据各差异值在总差异值中所占的权重值和对应采样点的坐标值估算测量位置。

Description

一种基于WLAN的定位方法及装置

技术领域

本发明涉及定位技术，尤其涉及一种基于无线局域网(WLAN，Wireless LocalArea Network)的定位方法及装置。

背景技术

室内和高楼密布的城区等信号遮挡严重的密集环境中，由于接收机捕获不到足够强度的卫星信号，全球定位系统(GPS，Global Positioning System)的定位质量难以得到保证甚至无法完成定位，使其可用性受到严重制约。另外基于移动通信网络的定位系统因为移动基站的稀疏部署导致定位准确度大大降低，仅能提供粗略的定位服务，远不能满足用户的期望。无线局域网(WLAN，Wireless Local Area Network)在机场、校园、医院、商业区、餐饮娱乐场所和住宅小区等各种场景中的泛在分布，以及在移动终端设备的广泛支持使得基于WLAN的定位技术具有成本低、覆盖广、精度高等优势，是解决室内定位问题的良好选择。

目前的室内定位方法包括位置指纹定位，位置指纹定位过程包括离线勘测和在线定位两个阶段。在线推理阶段，采用数据库中与指纹相似度最大的位置作为目标位置，这无疑会引入较大的误差。定位误差随着定位终端所在点与采样点之间的距离增加而增大，最大误差达到两个指纹距离的一半。因此定位精度直接受限于采样点分布的疏密程度，采样点密度越高，误差越小，反之越大。但是密集的采样点的部署延长了网络的部署时间，大大提高了采样的人工成本和网络维护成本。成本的低诉求与定位精度的提升诉求之间形成一对矛盾体。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种WLAN的定位方法及装置。

本发明实施例提供的一种基于WLAN的定位方法，包括：

测量周边M个接入点(AP，Access Point)的接收信号强度指示(RSSI，ReceivedSignal Strength Indication)值，各接入点的RSSI值形成RSSI矢量；

获取N个采样点的坐标，以及所述N个采样点与所述M个AP的RSSI矢量；

根据测量的RSSI矢量和所述N个采样点的RSSI矢量，确定测量位置与所述N个采样点之间的RSSI矢量差异值；

若差异值为0，则将差异值为0的采样点坐标作为测量位置；若差异值为非0，根据各差异值在总差异值中所占的权重值和对应采样点的坐标值估算测量位置。

本发明实施例中，所述根据各差异值在总差异值中所占的权重值和对应采样点的坐标值估算测量位置，包括：

通过下式确定测量位置C_g(x,y)：

其中，C_n(x,y)为采样点n的坐标，D_n为测量位置与采样点n之间的RSSI矢量差异值，

其中，RSS_m为测量的第m个接入点的RSSI值，n的取值范围为1至N，m的取值范围为1至M。

本发明实施例中，所述方法还包括：

测量位置与所述N个采样点之间的RSSI矢量差异值均相等时，以N个采样点的坐标的平均值作为测量位置。

本发明实施例中，D₁＝D₂＝…＝D_n＝…＝D_N时，通过下式确定测量位置C_g(x,y)：

本发明实施例提供的基于WLAN的定位装置，包括：

测量单元，用于测量周边M个接入点AP的接收信号强度指示RSSI值，各接入点的RSSI值形成RSSI矢量；

获取单元，用于获取N个采样点的坐标，以及所述N个采样点与所述M个AP的RSSI矢量；

第一确定单元，用于根据测量的RSSI矢量和所述N个采样点的RSSI矢量，确定测量位置与所述N个采样点之间的RSSI矢量差异值；

第二确定单元，用于在差异值为0时，将差异值为0的采样点坐标作为测量位置；差异值为非0时，根据各差异值在总差异值中所占的权重值和对应采样点的坐标值估算测量位置。

本发明实施例中，所述第二确定单元，还用于通过下式确定测量位置C_g(x,y)：

本发明实施例中，所述第二确定单元，还用于：

在测量位置与所述N个采样点之间的RSSI矢量差异值均相等时，以N个采样点的坐标的平均值作为测量位置。

本发明实施例中，所述第二确定单元，还用于：在D₁＝D₂＝…＝D_n＝…＝D_N时，通过下式确定测量位置C_g(x,y)：

本发明实施例的技术方案中，待定位终端通过测量周边M个AP的RSSI值，并获取N个采样点的坐标，以及所述N个采样点与所述M个AP的RSSI矢量；根据测量的RSSI矢量和所述N个采样点的RSSI矢量，确定测量位置与所述N个采样点之间的RSSI矢量差异值；若差异值为0，则将差异值为0的采样点坐标作为测量位置；若差异值为非0，根据各差异值在总差异值中所占的权重值和对应采样点的坐标值估算测量位置。本发明实施例的技术方案与传统的基于最大相似的定位方法相比，求得的目标位置更接近于实际位置，大大提升了定位的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例的基于WLAN的定位方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的基于WLAN的定位装置的组成结构示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。

图1为本发明实施例的基于WLAN的定位方法的流程示意图，如图1所示，所述基于WLAN的定位方法包括以下步骤：

步骤101：测量周边M个接入点AP的接收信号强度指示RSSI值，各接入点的RSSI值形成RSSI矢量。

本发明实施例中，待定位终端如手机、平板电脑或具有接入WLAN功能的其他智能终端。待定位终端首先测量出周边M个AP的RSSI值，将该M个AP的RSSI值形成数组，作为RSSI矢量。

步骤102：获取N个采样点的坐标，以及所述N个采样点与所述M个AP的RSSI矢量。

本发明实施例中，事先设置N个采样点，确定出该N个采样点的坐标，并测量各采样点与M个AP之间的RSSI值，为每个采样点确定RSSI矢量。

步骤103：根据测量的RSSI矢量和所述N个采样点的RSSI矢量，确定测量位置与所述N个采样点之间的RSSI矢量差异值。

测量位置与所述N个采样点之间的RSSI矢量差异值D_n通过下式确定：

步骤104：若差异值为0，则将差异值为0的采样点坐标作为测量位置；若差异值为非0，则根据各差异值在总差异值中所占的权重值和对应采样点的坐标值估算测量位置。

若差异值为0时，说明测量位置即为采样点，将采样点坐标作为测量位置即可。

若差异值为非0，则通过下式确定测量位置C_g(x,y)：

测量位置与所述N个采样点之间的RSSI矢量差异值均相等时，以N个采样点的坐标的平均值作为测量位置。即D₁＝D₂＝…＝D_n＝…＝D_N时，通过下式确定测量位置C_g(x,y)：

以下通过具体示例，进一步阐明本发明实施例的技术方案的实质。

传统的指纹定位过程中，推理采用最大相似的方法，定位精度受采样疏密度的限制。为提高采样疏密度情况下，提升定位精度，本发明实施例利用插值法，建立基于AP信号强度矢量求取目标位置的估计函数(推理算法)，将估计函数求得函数值(位置坐标)所标定的位置作为待求终端的位置(目标位置)。

设目标位置坐标为Cg(x,y)；

设待定位终端位置处测量(终端自行测量)的周围M个AP的RSSI值组成信号强度矢量为(RSS₁，RSS₂…RSS_M)

设待定位终端周围N个采样点的坐标为C₁(x,y)、C₂(x,y)…C_N(x,y)；

设这N个采样点对应的矢量信号强度(离线阶段测量获取)如下：

C₁(x,y)：(RSS₁₁，RSS₁₂……RSS_1M)

C₂(x,y)：(RSS₂₁，RSS₂₂……RSS_2M)

…

C_N(x,y)：(RSS_N1，RSS_N2……RSS_NM)

设待定位终端与周围采样点在功率矢量上的差异D1、D2……DN为：

不难理解，估计函数应该满足如下边界条件：

1)如果待定位终端的功率矢量与某个采样点的功率矢量相等，那么待定位终端的位置就是采样点的位置，即：

D_n＝0，C_g(x,y)＝C_n(x,y)(n＝1，2，……，N)

2)C_g(x,y)与C₁(x,y)、C₂(x,y)、……C_N(x，y)都相关，C_g(x,y)与C_n(x,y)相关程度随Dn的增大而降低，即相关度与Dn的大小成反比。

3)当D₁＝D₂＝……＝D_N时，Cg(x,y)满足如下公式：

根据条件2)推断如下：

考虑到功率衰减与距离平方的反比关系，对公式1修订如下：

根据条件3)，对公式2修订如下：

综上可得目标位置的推理算法如下(估计函数)如下：

本发明实施例提出的定位推理算法，与传统的基于最大相似的方法相比，求得的目标位置更接近与实际位置，大大提升了定位的准确性。

图2为本发明实施例的基于WLAN的定位装置的组成结构示意图，如图2所示，本发明实施例的基于WLAN的定位装置包括：

测量单元20，用于测量周边M个接入点AP的接收信号强度指示RSSI值，各接入点的RSSI值形成RSSI矢量；

获取单元21，用于获取N个采样点的坐标，以及所述N个采样点与所述M个AP的RSSI矢量；

第一确定单元22，用于根据测量的RSSI矢量和所述N个采样点的RSSI矢量，确定测量位置与所述N个采样点之间的RSSI矢量差异值；

第二确定单元23，用于在差异值为0时，将差异值为0的采样点坐标作为测量位置；差异值为非0时，根据各差异值在总差异值中所占的权重值和对应采样点的坐标值估算测量位置。

本发明实施例中，所述第二确定单元23，还用于通过下式确定测量位置C_g(x,y)：

其中，C_n(x,y)为采样点n的坐标，D_n为测量位置与采样点n之间的RSSI矢量差异值，其中，RSS_m为测量的第m个接入点的RSSI值，n的取值范围为1至N，m的取值范围为1至M。

本发明实施例中，所述第二确定单元23，还用于：

本发明实施例中，所述第二确定单元23，还用于：在D₁＝D₂＝…＝D_n＝…＝D_N时，通过下式确定测量位置C_g(x,y)：

本领域技术人员应当理解，前述的测量单元20可通过CPU、FPGA、微处理器及DSP等而实现，如在处理器上安设对应的功率测量应用等。获取单元21、第一确定单元22及第二确定单元23等可通过CPU、FPGA、微处理器及DSP等而实现。图2所示的基于WLAN的定位装置中的各单元的实现功能可参照前述各实施例的基于WLAN的定位方法的相关描述而理解。

本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和智能设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个第二处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于无线局域网WLAN的定位方法，其特征在于，所述方法包括：

测量周边M个接入点AP的接收信号强度指示RSSI值，各接入点的RSSI值形成RSSI矢量；

若差异值为0，则将差异值为0的采样点坐标作为测量位置；若差异值为非0，则根据各差异值在总差异值中所占的权重值和对应采样点的坐标值估算测量位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各差异值在总差异值中所占的权重值和对应采样点的坐标值估算测量位置，包括：

通过下式确定测量位置C_g(x,y)：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，D₁＝D₂＝…＝D_n＝…＝D_N时，通过下式确定测量位置C_g(x,y)：

5.一种基于WLAN的定位装置，其特征在于，所述装置包括：

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元，还用于通过下式确定测量位置C_g(x,y)：

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元，还用于：

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元，还用于：在D₁＝D₂＝…＝D_n＝…＝D_N时，通过下式确定测量位置C_g(x,y)：