CN109005503B - 一种基于WiFi与PDR的融合定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于WiFi与PDR的融合定位方法，其包括以下步骤：分别通过WiFi和PDR进行定位，在时间容忍度T内，若未接收到WiFi定位数据，则将PDR定位数据视为定位结果；若同一时刻基于WiFi定位结果和基于PDR的定位结果误差超出阈值，则获取自初始位置起至当前时刻的传感器数据，得到基于PDR的定位结果，即移动终端的位置；若误差未超出阈值，则重置该时刻基于PDR的定位结果，将基于WiFi的定位结果作为PDR定位的初始位置，并根据该时刻到当前时刻的传感器数据，重新计算基于PDR的定位结果，即移动终端的位置，重复上述步骤进行连续定位。本发明提高了室内定位的准确度，降低了室内定位的成本。

Description

一种基于WiFi与PDR的融合定位方法
技术领域
本发明涉及室内定位领域，具体涉及一种基于WiFi与PDR的融合定位方法。
背景技术
随着社会的进步，大型商场、室内会展中心、大型娱乐场所不断涌现，人们对于室内位置服务的需求也日益强烈。但是由于室内环境复杂多变，现有室内定位技术尚未达到较高的精度。步行者航位推算方法(PDR)为通过移动终端的传感器对步行者行走的步数、步长、方向进行测量和统计，推算出步行者行走轨迹和位置等信息。
现有的室内定位技术主要有：红外、超声波、RFID、蓝牙、WiFi、ZigBee、地磁、惯导等。其中涉及红外、超声波、RFID、蓝牙和ZigBee的定位技术需要在室内环境中部署相应的信号接收装置，在大型定位场景中实施将耗费大量的人力和财务成本。而利用地磁进行定位的方法，对设备精度要求较高不易操作。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于WiFi与PDR的融合定位方法解决了室内定位成本高、定位不准的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种基于WiFi与PDR的融合定位方法，其包括以下步骤：
S1、根据WiFi接收信号强度得到移动终端的初始位置，并对移动终端的传感器进行校正；
S2、通过服务器获取自初始位置起t1时间后移动终端的WiFi接收信号强度，得到基于WiFi的定位结果，并将基于WiFi的定位结果发送至移动终端；
S3、判断自初始位置起T时间内移动终端是否收到基于WiFi的定位结果，若是则进入步骤S6，否则进入步骤S4；其中时间T＞时间t1；
S4、通过移动终端获取传感器数据，得到自初始位置起T时刻基于PDR的估计位置，并将自初始位置起T时刻基于PDR的估计位置作为自初始位置起移动终端在T时刻的定位结果，进入步骤S5；
S5、判断是否需要继续定位，若是则将自初始位置起移动终端在T时刻的定位结果作为新的初始位置并返回步骤S2，否则将自初始位置起T时刻移动终端的定位结果作为最终定位结果，结束定位；
S6、获取自初始位置起至接收基于WiFi的定位结果的时间t2，根据t1时刻的传感器数据得到自初始位置起t1时刻基于PDR的定位结果；其中时间t1＜时间t2≤时间T；
S7、判断基于WiFi的定位结果与自初始位置起t1时刻基于PDR的定位结果的误差是否超出阈值，若是则进入步骤S8，否则进入步骤S9；
S8、获取自初始位置起至t2时刻的传感器数据，得到t2时刻基于PDR的定位结果，进入步骤S10；
S9、将基于WiFi的定位结果作为t1时刻基于PDR的定位结果，获取并根据t1时刻至t2时刻的传感器数据，得到t2时刻基于PDR的定位结果，进入步骤S10；
S10、判断是否需要继续定位，若是则将t2时刻基于PDR的定位结果作为新的初始位置并返回步骤S2，实现连续定位，否则将t2时刻基于PDR的定位结果作为最终定位结果，结束定位。
进一步地，步骤S1的具体方法为：
根据指纹匹配法和WiFi接收信号强度得到初始位置，并重置包括加速度计、磁力计和陀螺仪在内的传感器，完成对传感器的校正，其中校正的数据包括目标对象移动时的加速度、磁偏角和角速度。
进一步地，步骤S3中时间T的取值公式为：T＝ts+Δt，其中，ts表示WiFi扫描间隔，由移动终端底层协议决定；Δt表示服务器根据WiFi接受信号强度进行指纹匹配并将位置反馈至移动终端的最大时间。
进一步地，步骤S7中判断基于WiFi的定位结果与自初始位置起t1时刻基于PDR的定位结果的误差是否超出阈值的具体方法为：
根据自初始位置起至t1时刻的传感器数据获取基于PDR的目标对象位移量s，并以自初始位置起t1时刻基于PDR的定位结果为圆心、位移量s的1.2倍为半径构建圆，若基于WiFi的定位结果在该圆内，则表示误差未超出阈值并进入步骤S9，否则表示误差超出阈值并进入步骤S8。
本发明的有益效果为：本发明解决了WiFi与PDR的定位结果在时序上的异步反馈问题，使得同一时刻两种定位方法的定位结果能够有机的融合，起到了相互校正的效果，也进一步提高了室内定位的准确度，降低了室内定位的成本。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，该基于WiFi与PDR的融合定位方法包括以下步骤：
S1、根据WiFi接收信号强度得到移动终端的初始位置，并对移动终端的传感器进行校正；
S2、通过服务器获取自初始位置起t1时间后移动终端的WiFi接收信号强度，得到基于WiFi的定位结果，并将基于WiFi的定位结果发送至移动终端；
S3、判断自初始位置起T时间内移动终端是否收到基于WiFi的定位结果，若是则进入步骤S6，否则进入步骤S4；其中时间T＞时间t1；
S4、通过移动终端获取传感器数据，得到自初始位置起T时刻基于PDR的估计位置，并将自初始位置起T时刻基于PDR的估计位置作为自初始位置起移动终端在T时刻的定位结果，进入步骤S5；
S5、判断是否需要继续定位，若是则将自初始位置起移动终端在T时刻的定位结果作为新的初始位置并返回步骤S2，否则将自初始位置起T时刻移动终端的定位结果作为最终定位结果，结束定位；
S6、获取自初始位置起至接收基于WiFi的定位结果的时间t2，根据t1时刻的传感器数据得到自初始位置起t1时刻基于PDR的定位结果；其中时间t1＜时间t2≤时间T；
S7、判断基于WiFi的定位结果与自初始位置起t1时刻基于PDR的定位结果的误差是否超出阈值，若是则进入步骤S8，否则进入步骤S9；
S8、获取自初始位置起至t2时刻的传感器数据，得到t2时刻基于PDR的定位结果，进入步骤S10；
S9、将基于WiFi的定位结果作为t1时刻基于PDR的定位结果，获取并根据t1时刻至t2时刻的传感器数据，得到t2时刻基于PDR的定位结果，进入步骤S10；
S10、判断是否需要继续定位，若是则将t2时刻基于PDR的定位结果作为新的初始位置并返回步骤S2，实现连续定位，否则将t2时刻基于PDR的定位结果作为最终定位结果，结束定位。
步骤S1的具体方法为：根据指纹匹配法和WiFi接收信号强度得到初始位置，并重置包括加速度计、磁力计和陀螺仪在内的传感器，完成对传感器的校正，其中校正的数据包括目标对象移动时的加速度、磁偏角和角速度。加速度数据可以得到持有移动终端对象的步长和步数，进而得到移动终端(对象)的位移量；磁力计和陀螺仪可以得到移动终端(对象)的行进方向。
步骤S3中时间T的取值公式为：T＝ts+Δt，其中，ts表示WiFi扫描间隔，由移动终端底层协议决定；Δt表示服务器根据WiFi接受信号强度进行指纹匹配并将位置反馈至移动终端的最大时间，在实际过程中，Δt的取值不小于t2-t1的值，即可以采取t2-t1的最大值。
步骤S7中判断基于WiFi的定位结果与自初始位置起t1时刻基于PDR的定位结果的误差是否超出阈值的具体方法为：根据自初始位置起至t1时刻的传感器数据获取基于PDR的目标对象位移量s，并以自初始位置起t1时刻基于PDR的定位结果为圆心、位移量s的1.2倍为半径构建圆，若基于WiFi的定位结果在该圆内，则表示误差未超出阈值并进入步骤S9，否则表示误差超出阈值并进入步骤S8。
步骤S9中基于WiFi的定位结果作为t1时刻基于PDR的定位结果，获取并根据t1时刻至t2时刻的传感器数据，得到t2时刻基于PDR的定位结果的具体方法为：根据t1时刻至t2时刻的传感器数据得到t1时刻至t2时刻基于PDR的移动方向和移动量，将该移动量加在基于WiFi的定位结果上，得到t2时刻基于PDR的定位结果。
综上所述，本发明解决了WiFi与PDR的定位结果在时序上的异步反馈问题，使得同一时刻两种定位方法的定位结果能够有机的融合，起到了相互校正的效果，也进一步提高了室内定位的准确度，降低了室内定位的成本。

Claims (4)

1.一种基于WiFi与PDR的融合定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据WiFi接收信号强度得到移动终端的初始位置，并对移动终端的传感器进行校正；
S2、通过服务器获取自初始位置起t1时间后移动终端的WiFi接收信号强度，得到基于WiFi的定位结果，并将基于WiFi的定位结果发送至移动终端；
S3、判断自初始位置起T时间内移动终端是否收到基于WiFi的定位结果，若是则进入步骤S6，否则进入步骤S4；其中时间T＞时间t1；
S4、通过移动终端获取传感器数据，得到自初始位置起T时刻基于PDR的估计位置，并将自初始位置起T时刻基于PDR的估计位置作为自初始位置起移动终端在T时刻的定位结果，进入步骤S5；
S5、判断是否需要继续定位，若是则将自初始位置起移动终端在T时刻的定位结果作为新的初始位置并返回步骤S2，否则将自初始位置起T时刻移动终端的定位结果作为最终定位结果，结束定位；
S6、获取自初始位置起至接收基于WiFi的定位结果的时间t2，根据t1时刻的传感器数据得到自初始位置起t1时刻基于PDR的定位结果；其中时间t1＜时间t2≤时间T；
S7、判断基于WiFi的定位结果与自初始位置起t1时刻基于PDR的定位结果的误差是否超出阈值，若是则进入步骤S8，否则进入步骤S9；
S8、获取自初始位置起至t2时刻的传感器数据，得到t2时刻基于PDR的定位结果，进入步骤S10；
S9、将基于WiFi的定位结果作为t1时刻基于PDR的定位结果，获取并根据t1时刻至t2时刻的传感器数据，得到t2时刻基于PDR的定位结果，进入步骤S10；
S10、判断是否需要继续定位，若是则将t2时刻基于PDR的定位结果作为新的初始位置并返回步骤S2，实现连续定位，否则将t2时刻基于PDR的定位结果作为最终定位结果，结束定位。
2.根据权利要求1所述的基于WiFi与PDR的融合定位方法，其特征在于，所述步骤S1的具体方法为：
根据指纹匹配法和WiFi接收信号强度得到初始位置，并重置包括加速度计、磁力计和陀螺仪在内的传感器，完成对传感器的校正，其中校正的数据包括目标对象移动时的加速度、磁偏角和角速度。
3.根据权利要求1所述的基于WiFi与PDR的融合定位方法，其特征在于，所述步骤S3中时间T的取值公式为：T＝ts+Δt，其中，ts表示WiFi扫描间隔，由移动终端底层协议决定；Δt表示服务器根据WiFi接受信号强度进行指纹匹配并将位置反馈至移动终端的最大时间。
4.根据权利要求1所述的基于WiFi与PDR的融合定位方法，其特征在于，所述步骤S7中判断基于WiFi的定位结果与自初始位置起t1时刻基于PDR的定位结果的误差是否超出阈值的具体方法为：
根据自初始位置起至t1时刻的传感器数据获取基于PDR的目标对象位移量s，并以自初始位置起t1时刻基于PDR的定位结果为圆心、位移量s的1.2倍为半径构建圆，若基于WiFi的定位结果在该圆内，则表示误差未超出阈值并进入步骤S9，否则表示误差超出阈值并进入步骤S8。
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