CN109769298A - 一种基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法及系统，包括如下步骤：步骤1，在WiFi覆盖的室内环境内分别使用多种型号手机在同一位置采集能搜索到的各个AP的RSSI值；步骤2，经数据分析，选择RSSI值波动区间最小的手机作为标准手机，再分别使用其余手机和标准手机在同一采集点采集所有AP的RSSI值，并对RSSI值进行预处理，建立其余手机与标准手机之间RSSI值的线性模型；步骤3，使用经标定后的手机采集WiFi的RSSI值时会自动调用对应的模型，将RSSI值校正为标准手机的RSSI值；本发明使用标定方法修正每款手机接收的WiFi的RSSI值，从而使用于定位的手机和标准手机在相同位置接收的WiFi的RSSI值趋于一致，可有效减小由于手机异构性带来的误差，提高室内定位精度。

Description

一种基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法及系统

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，特别是涉及一种基于手机接收WiFi的RSSI值（信号强度指示）的定位线性标定方法及系统。

背景技术

随着普适计算和无线传感器网络技术的发展，人们对于定位的需求逐渐增大，基于位置服务进入飞速发展时期。然而，随着时代不断发展，人们大部分时间都处于室内环境，如地铁站、办公楼等。由于在室内条件下用于定位的卫星信号被建筑物遮挡，人们无法获得精确的定位服务，因此，室内定位技术应运而生，但是其精度仍有待提高。

WiFi由于其部署成本低和定位精度较高等因素常被用于室内定位领域，但另一方面，由于软硬件异构，同一位置不同手机接收到的WiFi的RSSI值存在差异，这已经被认为是影响定位系统性能的关键因素。

发明内容

为了减小由于手机异构性造成的误差，就需要使用标定方法修正每款手机的RSSI值，从而使用于定位的手机和标准手机在相同位置的RSSI值趋于一致。本发明的目的在于提出一种基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施方式的一方面提供一种基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法，包括如下步骤：

步骤1，在WiFi覆盖的室内环境内分别使用多种型号手机在同一位置采集能搜索到的各个AP的RSSI值。

步骤2，使用每种手机在同一位置同时采集各个AP的RSSI值，经数据分析，选择RSSI值波动区间最小的手机作为标准手机，再分别使用其余手机和标准手机在同一采集点采集所有AP的RSSI值，并对RSSI值进行预处理，建立其余手机与标准手机之间RSSI值的线性模型。

步骤3，使用经标定后的手机进行标定时，首先获取当前手机的型号，然后通过型号获取对应的标定线性模型，采集WiFi的RSSI值时，系统将自动调用相关模型，将RSSI值作为模型的输入参数，标定后的值为模型的输出值，即标准手机采集的RSSI值。

进一步地，对于每种手机，所述采集能搜索到的各个AP的 RSSI值的步骤包括：

将室内环境作为采集区域，并分为若干场景，并在每个场景中分别挑选若干个采集点，将这些采集点进行编号，并使用每款手机分别在每个采集点对能搜索到的各个AP的 RSSI值进行采集，对于手机在采集点采集的数据，其格式如下：

其中，为编号为的采集点，为手机在该采集点采集到的编号为的WiFi无线路由器AP，m为该采集点采集到的AP的总个数，为该采集点第次采集到的RSSI值，为该采集点对应一个AP的采集总次数。

进一步地，所述每款手机WiFi采集周期为3秒，所述每款手机在每个采集点的WiFi采集时间为5分钟。

进一步地，所述每个场景中的采集点数量为6个。

进一步地，所述对RSSI值进行预处理的步骤为：

（1）选取每种手机在同一个采集点采集的同一AP的RSSI值，根据公式对这些RSSI值进行求均值操作，并记录与之匹配的，对于任一采集点，其采集数据的样式如下：

其中为编号为采集点，为手机在该采集点采集到的编号为的AP，为该采集点采集到的RSSI平均值，为该采集点对应一个AP的采集总次数，为该采集点第次采集到的RSSI值。

（2）选取标准手机和除标准手机之外的任意一种手机作为用户手机，筛选出两款手机在每一个采集点能同时搜索到的以及对应的RSSI平均值，其数据的样式如下:

其中，为两款手机在同一采集点能同时搜索到的同一AP，为该的RSSI平均值，为采集手机的型号。

进一步地，所述建立其余手机与标准手机之间RSSI值的线性模型为：

将用户手机在某个采集点所有AP的RSSI平均值作为自变量，并将标准手机在该采集点对应AP的RSSI平均值作为因变量，通过Matlab建立线性模型=A+B，并记录下对应的用户手机型号。

为实现上述目的，本发明实施方式的另一方面还提供一种基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定系统，包括手机、与手机通信的服务器；所述手机包括RSSI值获取功能和WiFi的RSSI值标定功能，所述与手机通信的服务器包括存储功能和建模功能。

所述RSSI值获取功能，用于获取某一采集点周围的WiFi列表及RSSI值。

所述WiFi的RSSI值标定功能，用于以所述采集的RSSI值针对每款手机接收的WiFi的RSSI值进行标定。

所述存储功能，用于存储每款手机搜索的RSSI值及其对应的AP。

所述建模功能，用于将用户手机搜索到AP的RSSI值作为自变量，并将标准手机搜索到对应AP的RSSI值作为因变量，通过Matlab建立线性模型=A+B，并记录下对应的用户手机型号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明使用标定方法修正每款手机接收的WiFi的RSSI值，从而使用于定位的手机和标准手机在相同位置接收的WiFi的RSSI值趋于一致，可有效减小由于手机异构性带来的误差，提高室内定位精度。

附图说明

图1为本发明提出的基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法流程图；

图2为本发明实施例中数据采集及处理流程图；

图3为本发明实施例中线性标定模型建立流程图；

图4为本发明提出的基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定系统结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

为了减小由于手机软硬件异构造成的误差，就需要使用标定方法修正每款手机的RSSI值，从而使用于定位的手机和标准手机在相同位置接收的WiFi的RSSI值趋于一致。

建立线性标定模型，经试验，线性标定模型可减少定位误差33.4%，且支持实时标定，所以使用线性模型进行标定。

本发明实施方式的一方面提供一种基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法，如图1所示，包括如下步骤：

S101，接收所述手机采集到的RSSI值数据，并对所述RSSI值数据进行预处理，其中所述RSSI值数据包含多次采集的RSSI值以及对应的AP。

本实施例中需要用户所持手机及可与手机通信的服务器，其中用户所持手机具有搜索WiFi功能，并可通过无线或者有线方式与服务器进行通信，即服务器、手机均具有网络连接模块和信息收发模块。

在此需要指出的是，在对手机进行标定之前，室内环境已布置多个WiFi无线路由器（AP）。在本实施例中，默认手机上均搭载有WiFi信号接收器。每个手机均能接收到AP所发送的RSSI值。

将室内环境作为采集区域，并分为若干场景，包括走廊、办公室、拐角等，并在每个场景中分别挑选若干个采集点。将这些采集点进行编号，并使用每款手机分别在采集点对RSSI值进行采集。

手机将采集到的RSSI值发送至服务器，对于每个采集点，其格式如下：

其中，为编号为的采集点，为手机在该采集点采集到的编号为的AP，m为该采集点采集到的AP的总个数，为该采集点第次采集到的RSSI值，为该采集点对应一个AP的采集总次数。

服务器在收到手机发送的RSSI值后，会对接收到的RSSI值进行预处理。在本实施例中，将对接收到的RSSI值进行求均值处理。

选取每种手机在同一个采集点采集的同一AP的RSSI值，记录下相应的，并根据如下公式对与之匹配的RSSI值进行求均值操作。

其中为该采集点采集到的RSSI平均值，为该采集点对应一个AP的采集总次数，为该采集点第次采集到的RSSI值。

在求均值操作后，得到每个采集点能搜索到的AP以及对应的RSSI平均值，数据格式如下：

其中为编号为采集点，为手机在该采集点采集到的编号为的AP，为该采集点采集到的RSSI平均值。

服务器在处理完上述操作后，会将AP以及对应的RSSI平均值和对应的手机型号存储至数据库，具体格式如下：

其中，为两款手机在同一采集点能同时搜索到的同一AP，为该的RSSI平均值，为采集手机的型号。

S102，利用数据库内的数据进行建立用户手机与标准手机之间的线性标定模型，当用户使用手机搜索WiFi时，系统将自动获取当前手机型号并且根据不同的型号使用不同的标定模型。

所述建立线性模型，将用户手机搜索到的所有AP的RSSI平均值作为自变量，并将标准手机搜索到对应AP的RSSI平均值作为因变量，通过Matlab建立线性模型=A+B，并记录下对应的用户手机型号。

需要说明的是，在同一位置的两个手机，理应接收到相同的RSSI值。但是由于手机型号不同，搭载的WiFi接收器不同，其硬件结构也有所差异，所以接收的RSSI值也会有所差异。所以要对不同型号的手机进行标定，目的是将其他手机接收的WiFi的RSSI值修正为标准手机接收的WiFi的RSSI值，以统一观测标准。

例如，手机与手机，由于这两个手机为型号不同的手机，搭载了不同型号的WiFi接收器，其硬件结构存在一定的差异，虽然其处于相近位置，但分别所搜索到的RSSI值仍存在一定的差异，因此需要对检测到的RSSI值进行标定以统一观测标准。

具体的，在进行标定时，例如手机检测到的RSSI值为x。在本实施例中，我们将手机作为标准手机，也即将该手机所检测到的RSSI值y作为标定的标准RSSI值。

S103，对于手机进行WiFi的RSSI值标定时，均以所搜索的RSSI值作为自变量x，并调用系统中手机的标定线性模型，即得到标定后的标准RSSI值。

本发明实施方式的另一方面还提供一种基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定系统，如图4所示，包括手机10、与手机通信的服务器20；所述手机10包括RSSI值获取功能11和WiFi的RSSI值标定功能12，所述与手机通信的服务器20包括存储功能21和建模功能22。

所述RSSI值获取功能11用于获取某一采集点周围的WiFi列表及RSSI值。

所述WiFi的RSSI值标定功能12用于把所搜索的RSSI值作为自变量x，并调用系统中手机的标定线性模型，即得到标定后的标准RSSI值。

所述存储功能21用于存储每款手机搜索的RSSI值及其对应的AP。

所述建模功能22用于将用户手机搜索到的所有AP的RSSI值作为自变量，并将标准手机搜索到对应AP的RSSI值作为因变量，通过Matlab建立线性模型=A+B，并记录下对应的用户手机型号。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，在WiFi覆盖的室内环境内分别使用多种型号手机在同一位置采集能搜索到的各个AP的RSSI值；

步骤2，使用每种手机在同一位置同时采集各个AP的RSSI值，经数据分析，选择RSSI值波动区间最小的手机作为标准手机，再分别使用其余手机和标准手机在同一采集点采集所有AP的RSSI值，并对RSSI值进行预处理，建立其余手机与标准手机之间RSSI值的线性模型；

步骤3，使用经标定后的手机进行标定时，首先获取当前手机的型号，然后通过型号获取对应的标定线性模型，采集WiFi的RSSI值时，系统将自动调用相关模型，将RSSI值作为模型的输入参数，标定后的值为模型的输出值，即标准手机采集的RSSI值。

2.根据权利要求1所述的基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法，其特征在于：对于每种手机，所述采集能搜索到的各个AP的 RSSI值的步骤包括：

将室内环境作为采集区域，并分为若干场景，并在每个场景中分别挑选若干个采集点，将这些采集点进行编号，并使用每款手机分别在每个采集点对能搜索到的各个AP的 RSSI值进行采集，对于手机在采集点采集的数据，其格式如下：

其中，为编号为的采集点，为手机在该采集点采集到的编号为的WiFi无线路由器AP，m为该采集点采集到的AP的总个数，为该采集点第

次采集到的RSSI值，为该采集点对应一个AP的采集总次数。

3.根据权利要求2所述的基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法，其特征在于：所述每款手机WiFi采集周期为3秒，所述每款手机在每个采集点的WiFi采集时间为5分钟。

4.根据权利要求2所述的基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法，其特征在于：所述每个场景中的采集点数量为6个。

5.根据权利要求1所述的基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法，其特征在于：所述对RSSI值进行预处理的步骤为：

（1）选取每种手机在同一个采集点采集的同一AP的RSSI值，根据公式对这些RSSI值进行求均值操作，并记录与之匹配的，对于任一采集点，其采集数据的样式如下：

其中为编号为采集点，为手机在该采集点采集到的编号为的AP，为该采集点采集到的RSSI平均值，为该采集点对应一个AP的采集总次数，为该采集点第次采集到的RSSI值；

（2）选取标准手机和除标准手机之外的任意一种手机作为用户手机，筛选出两款手机在每一个采集点能同时搜索到的以及对应的RSSI平均值，其数据的样式如下:

其中，为两款手机在同一采集点能同时搜索到的同一AP，为该的RSSI平均值，为采集手机的型号。

6.根据权利要求1所述的基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定方法，其特征在于：所述建立其余手机与标准手机之间RSSI值的线性模型为：

将用户手机在某个采集点所有AP的RSSI平均值作为自变量，并将标准手机在该采集点对应AP的RSSI平均值作为因变量，通过Matlab建立线性模型=A+B，并记录下对应的用户手机型号。

7.一种基于手机接收WiFi的RSSI值的定位线性标定系统，其特征在于：包括手机、与手机通信的服务器；所述手机包括RSSI值获取功能和WiFi的RSSI值标定功能，所述与手机通信的服务器包括存储功能和建模功能；

所述RSSI值获取功能，用于获取某一采集点周围的WiFi列表及RSSI值；

所述WiFi的RSSI值标定功能，用于以所述采集的RSSI值针对每款手机接收的WiFi的RSSI值进行标定；

所述存储功能，用于存储每款手机搜索的RSSI值及其对应的AP；

所述建模功能，用于将用户手机搜索到AP的RSSI值作为自变量，并将标准手机搜索到对应AP的RSSI值作为因变量，通过Matlab建立线性模型=A+B，并记录下对应的用户手机型号。