CN110572777A - 一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法 - Google Patents

一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110572777A
CN110572777A CN201911003372.9A CN201911003372A CN110572777A CN 110572777 A CN110572777 A CN 110572777A CN 201911003372 A CN201911003372 A CN 201911003372A CN 110572777 A CN110572777 A CN 110572777A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positioning
rssi
point
mobile terminal
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911003372.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110572777B (zh
Inventor
武畅
游远
袁环宇
金雪敏
杨帆
吴鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201911003372.9A priority Critical patent/CN110572777B/zh
Publication of CN110572777A publication Critical patent/CN110572777A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110572777B publication Critical patent/CN110572777B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/06—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using intensity measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/021—Services related to particular areas, e.g. point of interest [POI] services, venue services or geofences
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/33—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for indoor environments, e.g. buildings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H04W64/006—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management with additional information processing, e.g. for direction or speed determination

Abstract

本发明公开了一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法，包括以下步骤：对室内定位区域进行正方形蜂窝划分，得到基础信息，并将其保存至服务器；获取移动终端与一个WIFI发射机在不同距离dz的测试信号，通过测试信号获取测距公式；通过移动终端获取定位信号和所有WIFI发射机的信息集，对定位信号进行卡尔曼滤波，并根据滤波后的定位信号，利用测距公式获取移动终端与所有WIFI发射机之间的距离；根据信息集、滤波过后的定位信号和距离，通过蜂窝区域化AP辅助定位算法得到定位点(x0,y0)，并将定位点(x0,y0)显示在UI界面。本发明在提高精度的同时，避免了时延，实现了实时高精度的定位。

Description

一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法
技术领域
本发明属于室内定位领域，具体涉及一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法。
背景技术
基于室内位置的服务(Indoor LocationBased Service，ILBS)的核心问题就在室内定位技术上面。目前主要有两种实现方式：三边与三角定位和指纹定位。
三边与三角定位技术是一种传统的定位技术，首先测距公式生成移动终端到第i给AP(Acess Point)的距离，之后结合第i个AP的位置坐标，利用几何关系，计算出移动终端的位置坐标。该方法实时性好，算法复杂度较低，但是普遍精度不高，并且测距时容易收到噪声影响。
指纹识别技术是一种新型的定位技术，首先需要多次反复测量地图上不同位置处不同AP的RSSI(Received Signal Strength Indication)信号强度，建立指纹数据库。再根据实时测量的RSSI信号强度，对RSSI信号实施匹配，通过一定的算法估算出当前位置。指纹识别技术的优点在于精度较高，但是由于算法复杂度比较高，通常需要服务器辅助计算，造成了较大的延时，并且建立指纹库需要耗费大量的时间，耗费大量的人力物力。
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蜂窝区域限制辅助定位的方法解决了现有技术不能兼顾低时延和高精度的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法，包括以下步骤：
S1、对室内定位区域进行正方形蜂窝划分，得到基础信息，并将基础信息保存至服务器；
S2、获取移动终端与一个WIFI发射机在不同距离dz的测试信号RSSIz，通过测试信号RSSIz获取测距公式；
S3、根据基础信息，通过移动终端获取定位信号RSSIn和所有WIFI发射机的信息集对定位信号RSSIn进行卡尔曼滤波，并根据滤波后的定位信号RSSIn，利用测距公式获取移动终端与所有WIFI发射机之间的距离dn；
S4、根据信息集滤波过后的定位信号RSSIn和距离dn，通过蜂窝区域化AP辅助定位算法得到定位点(x0,y0)，并将定位点(x0,y0)显示在UI界面。
进一步地，所述步骤S1中基础信息包括蜂窝位置信息和所有WIFI发射机的信息集
所述蜂窝位置信息包括(ximin,yimin)、(ximax,yimax)、Areai和{AP1,AP2,...,APn,...,APN}，其中Areai表示第i个蜂窝区域，ximin和ximax表示第i个蜂窝区域Areai在环境中x轴上的最小值和最大值，yimin和yimax表示第i个蜂窝区域Areai在环境中y轴上的最小值和最大值，i＝1,2,...,I，I为蜂窝区域总数，APn表示WIFI发射机，n＝1,2,...,N，N为WIFI发射机总数；
所述信息集表示第n个WIFI发射机的AP信息，其包括(xn,yn)、hn和Fn；其中，(xn,yn)表示第n个WIFI发射机在环境中的坐标，hn表示第n个WIFI发射机在环境中相对于参照平面的高度，Fn表示第n个WIFI发射机在多层建筑中所处的楼层数。
进一步地，所述步骤S2中测距公式为：
其中，α表示归一化处理过后的校准RSSI值，η表示归一化处理过后的路径损耗因子，所述RSSIhandle表示归一化处理过后的RSSI信号，所述RSSIcali_test表示测试时校准的RSSI值，RSSI表示输入的移动终端与WIFI发射机之间的接收信号强度，d表示移动终端与WIFI发射机之间的距离。
进一步地，所述参数α和η的获取步骤如下：
A1、获取移动终端与一个WIFI发射机在Z个不同距离dz的测试信号RSSIz，z＝1,2,...,Z；
A2、根据不同距离dz和测试信号RSSIz，得到平均距离其计算公式为：
A3、将测试信号RSSIz进行归一化处理，得到处理过后的测试信号为RSSIhandlez，并获取RSSIhandlez的平均值为：
A4、根据参数dz、RSSIhandlez和分别获取参数α和η，所述参数η的计算公式为：
所述参数α的计算公式为：
进一步地，所述步骤S3包括以下分步骤：
S3.1、获取移动终端与所有WIFI发射机之间的定位信号RSSIn，通过移动终端从服务器获取信息集
S3.2、对定位信号RSSIn进行卡尔曼滤波，且根据定位信号RSSIn，通过测距公式获取移动终端与所有WIFI发射机之间的距离dn；
其中，所述定位信号RSSIn表示第n个WIFI发射机与移动终端之间的接收信号强度。
进一步地，所述步骤S4中通过蜂窝区域化AP辅助定位算法得到定位点(x0,y0)具体为：
B1、根据滤波后的定位信号RSSIn，将WIFI发射机的信息集按照定位信号RSSIn的强度从大到小排列，得到与移动终端之间定位信号RSSIn强度最大的WIFI发射机的信息集
B2、将第a1个WIFI发射机的所在楼层Fa1标记为移动终端所在楼层，获取与移动终端所处同一楼层的所有WIFI发射机的RSSI信号；
B3、根据与移动终端所处同一楼层的所有WIFI发射机的定位信号RSSIn，获取定位信号RSSIn强度最大的三个WIFI发射机为APa1、APa2和APa3，并得到APa1、APa2和APa3的信息集为和得到移动终端与定位信号RSSIn强度最大的三个WIFI发射机之间的高度为ha1、ha2和ha3，得到移动终端与定位信号RSSIn强度最大的三个WIFI发射机之间的距离为da1、da2和da3；
B4、根据高度ha1、高度ha2、高度ha3、距离da1、距离da2和距离da3，获取移动终端与定位信号RSSIn强度最大的三个WIFI发射机在同一地面的距离为d′a1、d′a2和d′a3；
B5、分别获取APa1与APa2之间的距离为da12、APa2与APa3之间的距离为da23以及APa1与APa3之间的距离为da13；
B6、根据步骤A1-A5的信息，获取三角定位点为(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)，利用补偿算法分别对三角定位点进行校准，且通过校准后的三角定位点获取定位坐标为(x0,y0)。
进一步地，所述步骤B6中获取三角定位点为(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)的具体步骤为：
C6.1、获取定位点(x1,y1)；
C6.11、判断d′a1+d′a2或|d′a1-d′a2|是否等于da12，若是则将半径分别为d′a1和d′a2的圆的切点坐标作为(x1,y1)，否则进入步骤C6.12；
C6.12、判断d′a1+d′a2是否小于da12，若是则分别令和且令半径分别为d″a1和d″a2的圆的切点坐标作为(x1,y1)，否则进入步骤C6.13；
C6.13、判断是否满足|d′a1-d′a2|>da12，若是则分别令和且令半径分别为d″a1和d″a2的圆的切点坐标作为(x1,y1)，否则进入步骤C6.14；
C6.14、此时(d′a1+d′a2>da12>|d′a1-d′a2|)，获取半径分别为d′a1和d′a2的圆的交点A1和B1，获取交点A1和B1与APa3的距离为dAO1和dBO1，判断是否满足dAO1>dBO1，若是则将交点A1的坐标作为(x1,y1)，否则将交点B1的坐标作为(x1,y1)；
C6.2、获取定位点(x2,y2)；
C6.21、判断d′a1+d′a3或|d′a1-d′a3|是否等于da13，若是则将半径分别为d′a1和d′a3的圆的切点坐标作为(x2,y2)，否则进入步骤C6.22；
C6.22、判断d′a1+d′a3是否小于da13，若是则分别令和且令半径分别为d″a1和d″a3的圆的切点坐标作为(x2,y2)，否则进入步骤C6.23；
C6.23、判断是否满足|d′a1-d′a3|>da13，若是则分别令和且令半径分别为d″a1和d″a3的圆的切点坐标作为(x2,y2)，否则进入步骤C6.24；
C6.24、此时(d′a1+d′a3>da13>|d′a1-d′a3|)，获取半径分别为d′a1和d′a3的圆的交点A2和B2，获取交点A2和B2与APa2的距离为dAO2和dBO2，判断是否满足dAO2>dBO2，若是则将交点A2的坐标作为(x1,y1)，否则将交点B2的坐标作为(x2,y2)；
C6.3、获取定位点(x3,y3)；
C6.31、判断d′a2+d′a3或|d′a2-d′a3|是否等于da23，若是则将半径分别为d′a2和d′a3的圆的切点坐标作为(x3,y3)，否则进入步骤C6.32；
C6.32、判断d′a2+d′a3是否小于da23，若是则分别令和且令半径分别为d″a2和d″a3的圆的切点坐标作为(x3,y3)，否则进入步骤C6.33；
C6.33、判断是否满足|d′a2-d′a3|>da23，若是则分别令和且令半径分别为d″a2和d″a3的圆的切点坐标作为(x3,y3)，否则进入步骤C6.34；
C6.34、此时(d′a2+d′a3>da23>|d′a2-d′a3|)，获取半径分别为d′a2和d′a3的圆的交点A3和B3，获取交点A3和B3与APa1的距离为dAO3和dBO3，判断是否满足dAO3>dBO3，若是则将交点A3的坐标作为(x3,y3)，否则将交点B3的坐标作为(x3,y3)。
进一步地，所述步骤B6中利用补偿算法分别对三角定位点进行校准，且通过校准后的三角定位点获取定位坐标为(x0,y0)包括以下步骤：
D1、根据APa1、APa2和APa3，获取当前移动终端所在的蜂窝区域Area0；
D2、分别判断定位点(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)是否在蜂窝区域Area0中；
D2.1、判断定位点(x1,y1)是否在蜂窝区域Area0中，若是则不采取操作，否则将(x1,y1)更新为蜂窝区域Area0边界上离定位点(x1,y1)最近的一点；
D2.2、判断定位点(x2,y2)是否在蜂窝区域Area0中，若是则不采取操作，否则将(x2,y2)更新为蜂窝区域Area0边界上离定位点(x2,y2)最近的一点；
D2.3、判断定位点(x3,y3)是否在蜂窝区域Area0中，若是则不采取操作，否则将(x3,y3)更新为蜂窝区域Area0边界上离定位点(x3,y3)最近的一点；
D3、通过更新过后的定位点(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)计算定位坐标(x0,y0)，其计算公式为：
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过将室内定位区域进行蜂窝划分，降低了定位过程中的运算量和所需缓存的数据量，实现的低时延定位。
(2)本发明先通过AP辅助定位算法定位到具体的蜂窝，再对定位点进行校准，降低了定位误差，从而实现高精度定位。
(3)本发明所需要的WIFI发射机数量少，容易实现，且经济性较高，有着广阔的应用前景。
(4)本发明拥有实时定位的效果，且能够实现高精度定位。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法流程图。
图2为本发明中蜂窝区域示意图。
图3为本发明中定位点校准示意图。
图4为本发明的实验结果示意图。
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。
下面结合附图详细说明本发明的实施例。
如图1所示，一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法，包括以下步骤：
S1、对室内定位区域进行正方形蜂窝划分，得到基础信息，并将基础信息保存至服务器；
S2、获取移动终端与一个WIFI发射机在不同距离dz的测试信号RSSIz，通过测试信号RSSIz获取测距公式；
S3、根据基础信息，通过移动终端获取定位信号RSSIn和所有WIFI发射机的信息集对定位信号RSSIn进行卡尔曼滤波，并根据滤波后的定位信号RSSIn，利用测距公式获取移动终端与所有WIFI发射机之间的距离dn；
S4、根据信息集滤波过后的定位信号RSSIn和距离dn，通过蜂窝区域化AP辅助定位算法得到定位点(x0,y0)，并将定位点(x0,y0)显示在UI界面。
步骤S1中基础信息包括蜂窝位置信息和所有WIFI发射机的信息集
所述蜂窝位置信息包括(ximin,yimin)、(ximax,yimax)、Areai和{AP1,AP2,...,APn,...,APN}，其中Areai表示第i个蜂窝区域，ximin和ximax表示第i个蜂窝区域Areai在环境中x轴上的最小值和最大值，yimin和yimax表示第i个蜂窝区域Areai在环境中y轴上的最小值和最大值，i＝1,2,...,I，I为蜂窝区域总数，APn表示WIFI发射机，n＝1,2,...,N，N为WIFI发射机总数；
所述信息集表示第n个WIFI发射机的AP信息，其包括(xn,yn)、hn和Fn；其中，(xn,yn)表示第n个WIFI发射机在环境中的坐标，hn表示第n个WIFI发射机在环境中相对于参照平面的高度，Fn表示第n个WIFI发射机在多层建筑中所处的楼层数。
如图2所示，在本实施例中，一共有25个WIFI发射机，即N＝25，一共有16个蜂窝区域，即I＝16。
步骤S2中测距公式为：
其中，α表示归一化处理过后的校准RSSI值，η表示归一化处理过后的路径损耗因子，所述RSSIhandle表示归一化处理过后的RSSI信号，所述RSSIcali_test表示测试时校准的RSSI值，RSSI表示输入的移动终端与WIFI发射机之间的接收信号强度，d表示移动终端与WIFI发射机之间的距离。
参数α和η的获取步骤如下：
A1、获取移动终端与一个WIFI发射机在Z个不同距离dz的测试信号RSSIz，z＝1,2,...,Z；
A2、根据不同距离dz和测试信号RSSIz，得到平均距离其计算公式为：
A3、将测试信号RSSIz进行归一化处理，得到处理过后的测试信号为RSSIhandlez，并获取RSSIhandlez的平均值为：
A4、根据参数dz、RSSIhandlez和分别获取参数α和η，所述参数η的计算公式为：
所述参数α的计算公式为：
在本实施例中，α＝1.044，η＝-0.2553。
步骤S3包括以下分步骤：
S3.1、获取移动终端与所有WIFI发射机之间的定位信号RSSIn，通过移动终端从服务器获取信息集
S3.2、对定位信号RSSIn进行卡尔曼滤波，且根据定位信号RSSIn，通过测距公式获取移动终端与所有WIFI发射机之间的距离dn；
其中，所述定位信号RSSIn表示第n个WIFI发射机与移动终端之间的接收信号强度。
步骤S4中通过蜂窝区域化AP辅助定位算法得到定位点(x0,y0)具体为：
B1、根据滤波后的定位信号RSSIn，将WIFI发射机的信息集按照定位信号RSSIn的强度从大到小排列，得到与移动终端之间定位信号RSSIn强度最大的WIFI发射机的信息集
B2、将第a1个WIFI发射机的所在楼层Fa1标记为移动终端所在楼层，获取与移动终端所处同一楼层的所有WIFI发射机的RSSI信号；
B3、根据与移动终端所处同一楼层的所有WIFI发射机的定位信号RSSIn，获取定位信号RSSIn强度最大的三个WIFI发射机为APa1、APa2和APa3，并得到APa1、APa2和APa3的信息集为和得到移动终端与定位信号RSSIn强度最大的三个WIFI发射机之间的高度为ha1、ha2和ha3，得到移动终端与定位信号RSSIn强度最大的三个WIFI发射机之间的距离为da1、da2和da3；
B4、根据高度ha1、高度ha2、高度ha3、距离da1、距离da2和距离da3，获取移动终端与定位信号RSSIn强度最大的三个WIFI发射机在同一地面的距离为d′a1、d′a2和d′a3；
B5、分别获取APa1与APa2之间的距离为da12、APa2与APa3之间的距离为da23以及APa1与APa3之间的距离为da13；
B6、根据步骤A1-A5的信息，获取三角定位点为(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)，利用补偿算法分别对三角定位点进行校准，且通过校准后的三角定位点获取定位坐标为(x0,y0)。
步骤B6中获取三角定位点为(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)的具体步骤为：
C6.1、获取定位点(x1,y1)；
C6.11、判断d′a1+d′a2或|d′a1-d′a2|是否等于da12，若是则将半径分别为d′a1和d′a2的圆的切点坐标作为(x1,y1)，否则进入步骤C6.12；
C6.12、判断d′a1+d′a2是否小于da12，若是则分别令和且令半径分别为d″a1和d″a2的圆的切点坐标作为(x1,y1)，否则进入步骤C6.13；
C6.13、判断是否满足|d′a1-d′a2|>da12，若是则分别令和且令半径分别为d″a1和d″a2的圆的切点坐标作为(x1,y1)，否则进入步骤C6.14；
C6.14、此时(d′a1+d′a2>da12>|d′a1-d′a2|)，获取半径分别为d′a1和d′a2的圆的交点A1和B1，获取交点A1和B1与APa3的距离为dAO1和dBO1，判断是否满足dAO1>dBO1，若是则将交点A1的坐标作为(x1,y1)，否则将交点B1的坐标作为(x1,y1)；
C6.2、获取定位点(x2,y2)；
C6.21、判断d′a1+d′a3或|d′a1-d′a3|是否等于da13，若是则将半径分别为d′a1和d′a3的圆的切点坐标作为(x2,y2)，否则进入步骤C6.22；
C6.22、判断d′a1+d′a3是否小于da13，若是则分别令和且令半径分别为d″a1和d″a3的圆的切点坐标作为(x2,y2)，否则进入步骤C6.23；
C6.23、判断是否满足|d′a1-d′a3|>da13，若是则分别令和且令半径分别为d″a1和d″a3的圆的切点坐标作为(x2,y2)，否则进入步骤C6.24；
C6.24、此时(d′a1+d′a3>da13>|d′a1-d′a3|)，获取半径分别为d′a1和d′a3的圆的交点A2和B2，获取交点A2和B2与APa2的距离为dAO2和dBO2，判断是否满足dAO2>dBO2，若是则将交点A2的坐标作为(x1,y1)，否则将交点B2的坐标作为(x2,y2)；
C6.3、获取定位点(x3,y3)；
C6.31、判断d′a2+d′a3或|d′a2-d′a3|是否等于da23，若是则将半径分别为d′a2和d′a3的圆的切点坐标作为(x3,y3)，否则进入步骤C6.32；
C6.32、判断d′a2+d′a3是否小于da23，若是则分别令和且令半径分别为d″a2和d″a3的圆的切点坐标作为(x3,y3)，否则进入步骤C6.33；
C6.33、判断是否满足|d′a2-d′a3|>da23，若是则分别令和且令半径分别为d″a2和d″a3的圆的切点坐标作为(x3,y3)，否则进入步骤C6.34；
C6.34、此时(d′a2+d′a3>da23>|d′a2-d′a3|)，获取半径分别为d′a2和d′a3的圆的交点A3和B3，获取交点A3和B3与APa1的距离为dAO3和dBO3，判断是否满足dAO3>dBO3，若是则将交点A3的坐标作为(x3,y3)，否则将交点B3的坐标作为(x3,y3)。
步骤B6中利用补偿算法分别对三角定位点进行校准，且通过校准后的三角定位点获取定位坐标为(x0,y0)包括以下步骤：
D1、根据APa1、APa2和APa3，获取当前移动终端所在的蜂窝区域Area0；
D2、分别判断定位点(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)是否在蜂窝区域Area0中；
D2.1、判断定位点(x1,y1)是否在蜂窝区域Area0中，若是则不采取操作，否则将(x1,y1)更新为蜂窝区域Area0边界上离定位点(x1,y1)最近的一点；
D2.2、判断定位点(x2,y2)是否在蜂窝区域Area0中，若是则不采取操作，否则将(x2,y2)更新为蜂窝区域Area0边界上离定位点(x2,y2)最近的一点；
D2.3、判断定位点(x3,y3)是否在蜂窝区域Area0中，若是则不采取操作，否则将(x3,y3)更新为蜂窝区域Area0边界上离定位点(x3,y3)最近的一点；
D3、通过更新过后的定位点(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)计算定位坐标(x0,y0)，其计算公式为：
如图3所示，在本实施例中，O点为移动终端实际位置，定位目标蜂窝区域为蜂窝区域Area2，定位点T(xi,yi)偏离目标蜂窝区域Area2，通过补偿算法将其校正至R点处。
在本实施例中，通过误差公式来判断定位的误差，误差公式error为：
其中，(xreal,yreal)表示移动终端的实际坐标，(xtest,ytest)表示本发明所定位的坐标。
如图4所示，在本实施例中，分别采用本发明提出的定位方法和传统三角定位方法对某一点进行若干次定位，a图为本发明提出的定位方法的实验结果图，b图为传统三角定位方法的实验结果图，其中，本发明提出的定位方法的实验结果平均误差为0.96001米，传统三角定位方法的实验结果平均误差为1.27360米。从a图和b图可以看出，本发明提出的定位方法的实验结果更收敛，精度更高，更适用于实际场景中的定位。
本发明通过将室内定位区域进行蜂窝划分，降低了定位过程中的运算量和所需缓存的数据量，实现的低时延定位。本发明先通过AP辅助定位算法定位到具体的蜂窝，再对定位点进行校准，降低了定位误差，从而实现高精度定位。本发明所需要的WIFI发射机数量少，容易实现，且经济性较高，有着广阔的应用前景。本发明拥有实时定位的效果，且能够实现高精度定位。

Claims (8)

1.一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对室内定位区域进行正方形蜂窝划分，得到基础信息，并将基础信息保存至服务器；
S2、获取移动终端与一个WIFI发射机在不同距离dz的测试信号RSSIz，通过测试信号RSSIz获取测距公式；
S3、根据基础信息，通过移动终端获取定位信号RSSIn和所有WIFI发射机的信息集对定位信号RSSIn进行卡尔曼滤波，并根据滤波后的定位信号RSSIn，利用测距公式获取移动终端与所有WIFI发射机之间的距离dn；
S4、根据信息集滤波过后的定位信号RSSIn和距离dn，通过蜂窝区域化AP辅助定位算法得到定位点(x0,y0)，并将定位点(x0,y0)显示在UI界面。
2.根据权利要求1所述的基于蜂窝区域限制辅助定位的方法，其特征在于，所述步骤S1中基础信息包括蜂窝位置信息和所有WIFI发射机的信息集
所述蜂窝位置信息包括(ximin,yimin)、(ximax,yimax)、Areai和{AP1,AP2,...,APn,...,APN}，其中Areai表示第i个蜂窝区域，ximin和ximax表示第i个蜂窝区域Areai在环境中x轴上的最小值和最大值，yimin和yimax表示第i个蜂窝区域Areai在环境中y轴上的最小值和最大值，i＝1,2,...,I，I为蜂窝区域总数，APn表示WIFI发射机，n＝1,2,...,N，N为WIFI发射机总数；
所述信息集表示第n个WIFI发射机的AP信息，其包括(xn,yn)、hn和Fn；其中，(xn,yn)表示第n个WIFI发射机在环境中的坐标，hn表示第n个WIFI发射机在环境中相对于参照平面的高度，Fn表示第n个WIFI发射机在多层建筑中所处的楼层数。
3.根据权利要求1所述的基于蜂窝区域限制辅助定位的方法，其特征在于，所述步骤S2中测距公式为：
其中，α表示归一化处理过后的校准RSSI值，η表示归一化处理过后的路径损耗因子，所述RSSIhandle表示归一化处理过后的RSSI信号，所述RSSIcali_test表示测试时校准的RSSI值，RSSI表示输入的移动终端与WIFI发射机之间的接收信号强度，d表示移动终端与WIFI发射机之间的距离。
4.根据权利要求3所述的基于蜂窝区域限制辅助定位的方法，其特征在于，所述参数α和η的获取步骤如下：
A1、获取移动终端与一个WIFI发射机在Z个不同距离dz的测试信号RSSIz，z＝1,2,...,Z；
A2、根据不同距离dz和测试信号RSSIz，得到平均距离其计算公式为：
A3、将测试信号RSSIz进行归一化处理，得到处理过后的测试信号为RSSIhandlez，并获取RSSIhandlez的平均值为：
A4、根据参数dz、RSSIhandlez和分别获取参数α和η，所述参数η的计算公式为：
所述参数α的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的基于蜂窝区域限制辅助定位的方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下分步骤：
S3.1、获取移动终端与所有WIFI发射机之间的定位信号RSSIn，通过移动终端从服务器获取信息集
S3.2、对定位信号RSSIn进行卡尔曼滤波，且根据定位信号RSSIn，通过测距公式获取移动终端与所有WIFI发射机之间的距离dn；
其中，所述定位信号RSSIn表示第n个WIFI发射机与移动终端之间的接收信号强度。
6.根据权利要求1所述的基于蜂窝区域限制辅助定位的方法，其特征在于，所述步骤S4中通过蜂窝区域化AP辅助定位算法得到定位点(x0,y0)具体为：
B1、根据滤波后的定位信号RSSIn，将WIFI发射机的信息集按照定位信号RSSIn的强度从大到小排列，得到与移动终端之间定位信号RSSIn强度最大的WIFI发射机的信息集
B2、将第a1个WIFI发射机的所在楼层Fa1标记为移动终端所在楼层，获取与移动终端所处同一楼层的所有WIFI发射机的RSSI信号；
B3、根据与移动终端所处同一楼层的所有WIFI发射机的定位信号RSSIn，获取定位信号RSSIn强度最大的三个WIFI发射机为APa1、APa2和APa3，并得到APa1、APa2和APa3的信息集为和得到移动终端与定位信号RSSIn强度最大的三个WIFI发射机之间的高度为ha1、ha2和ha3，得到移动终端与定位信号RSSIn强度最大的三个WIFI发射机之间的距离为da1、da2和da3；
B4、根据高度ha1、高度ha2、高度ha3、距离da1、距离da2和距离da3，获取移动终端与定位信号RSSIn强度最大的三个WIFI发射机在同一地面的距离为d'a1、d'a2和d'a3；
B5、分别获取APa1与APa2之间的距离为da12、APa2与APa3之间的距离为da23以及APa1与APa3之间的距离为da13；
B6、根据步骤A1-A5的信息，获取三角定位点为(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)，利用补偿算法分别对三角定位点进行校准，且通过校准后的三角定位点获取定位坐标为(x0,y0)。
7.根据权利要求6所述的基于蜂窝区域限制辅助定位的方法，其特征在于，所述步骤B6中获取三角定位点为(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)的具体步骤为：
C6.1、获取定位点(x1,y1)；
C6.11、判断d'a1+d'a2或|d'a1-d'a2|是否等于da12，若是则将半径分别为d'a1和d'a2的圆的切点坐标作为(x1,y1)，否则进入步骤C6.12；
C6.12、判断d'a1+d'a2是否小于da12，若是则分别令和且令半径分别为d"a1和d"a2的圆的切点坐标作为(x1,y1)，否则进入步骤C6.13；
C6.13、判断是否满足|d'a1-d'a2|>da12，若是则分别令和且令半径分别为d"a1和d"a2的圆的切点坐标作为(x1,y1)，否则进入步骤C6.14；
C6.14、此时(d'a1+d'a2>da12>|d'a1-d'a2|)，获取半径分别为d'a1和d'a2的圆的交点A1和B1，获取交点A1和B1与APa3的距离为dAO1和dBO1，判断是否满足dAO1>dBO1，若是则将交点A1的坐标作为(x1,y1)，否则将交点B1的坐标作为(x1,y1)；
C6.2、获取定位点(x2,y2)；
C6.21、判断d'a1+d'a3或|d'a1-d'a3|是否等于da13，若是则将半径分别为d'a1和d'a3的圆的切点坐标作为(x2,y2)，否则进入步骤C6.22；
C6.22、判断d'a1+d'a3是否小于da13，若是则分别令和且令半径分别为d"a1和d"a3的圆的切点坐标作为(x2,y2)，否则进入步骤C6.23；
C6.23、判断是否满足|d'a1-d'a3|>da13，若是则分别令和且令半径分别为d"a1和d"a3的圆的切点坐标作为(x2,y2)，否则进入步骤C6.24；
C6.24、此时(d'a1+d'a3>da13>|d'a1-d'a3|)，获取半径分别为d'a1和d'a3的圆的交点A2和B2，获取交点A2和B2与APa2的距离为dAO2和dBO2，判断是否满足dAO2>dBO2，若是则将交点A2的坐标作为(x1,y1)，否则将交点B2的坐标作为(x2,y2)；
C6.3、获取定位点(x3,y3)；
C6.31、判断d'a2+d'a3或|d'a2-d'a3|是否等于da23，若是则将半径分别为d'a2和d'a3的圆的切点坐标作为(x3,y3)，否则进入步骤C6.32；
C6.32、判断d'a2+d'a3是否小于da23，若是则分别令和且令半径分别为d"a2和d"a3的圆的切点坐标作为(x3,y3)，否则进入步骤C6.33；
C6.33、判断是否满足|d'a2-d'a3|>da23，若是则分别令和且令半径分别为d"a2和d"a3的圆的切点坐标作为(x3,y3)，否则进入步骤C6.34；
C6.34、此时(d'a2+d'a3>da23>|d'a2-d'a3|)，获取半径分别为d'a2和d'a3的圆的交点A3和B3，获取交点A3和B3与APa1的距离为dAO3和dBO3，判断是否满足dAO3>dBO3，若是则将交点A3的坐标作为(x3,y3)，否则将交点B3的坐标作为(x3,y3)。
8.根据权利要求7所述的基于蜂窝区域限制辅助定位的方法，其特征在于，所述步骤B6中利用补偿算法分别对三角定位点进行校准，且通过校准后的三角定位点获取定位坐标为(x0,y0)包括以下步骤：
D1、根据APa1、APa2和APa3，获取当前移动终端所在的蜂窝区域Area0；
D2、分别判断定位点(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)是否在蜂窝区域Area0中；
D2.1、判断定位点(x1,y1)是否在蜂窝区域Area0中，若是则不采取操作，否则将(x1,y1)更新为蜂窝区域Area0边界上离定位点(x1,y1)最近的一点；
D2.2、判断定位点(x2,y2)是否在蜂窝区域Area0中，若是则不采取操作，否则将(x2,y2)更新为蜂窝区域Area0边界上离定位点(x2,y2)最近的一点；
D2.3、判断定位点(x3,y3)是否在蜂窝区域Area0中，若是则不采取操作，否则将(x3,y3)更新为蜂窝区域Area0边界上离定位点(x3,y3)最近的一点；
D3、通过更新过后的定位点(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)计算定位坐标(x0,y0)，其计算公式为：
CN201911003372.9A 2019-10-22 2019-10-22 一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法 Active CN110572777B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911003372.9A CN110572777B (zh) 2019-10-22 2019-10-22 一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911003372.9A CN110572777B (zh) 2019-10-22 2019-10-22 一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110572777A true CN110572777A (zh) 2019-12-13
CN110572777B CN110572777B (zh) 2020-07-21

Family

ID=68785646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911003372.9A Active CN110572777B (zh) 2019-10-22 2019-10-22 一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110572777B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111629321A (zh) * 2020-03-18 2020-09-04 电子科技大学 基于离群点剥离的中值卡尔曼滤波的定位方法
CN113596989A (zh) * 2021-08-04 2021-11-02 电子科技大学 一种用于智慧车间的室内定位方法及系统

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103118333A (zh) * 2013-01-25 2013-05-22 河南科技大学 基于相似度的无线传感器网络移动节点定位方法
CN103686999A (zh) * 2013-12-12 2014-03-26 中国石油大学(华东) 基于WiFi信号的室内无线定位方法
CN104507159A (zh) * 2014-11-24 2015-04-08 北京航空航天大学 一种基于WiFi接收信号强度的混合室内定位方法
US20160142884A1 (en) * 2014-11-17 2016-05-19 West Corporation System and method for locating a mobile phone with moveable wireless beacons
US20160284147A1 (en) * 2014-08-19 2016-09-29 Sensormatic Electronics, LLC Access Control System with Omni and Directional Antennas
CN106412838A (zh) * 2016-09-10 2017-02-15 华南理工大学 一种基于统计匹配的蓝牙室内定位方法
CN107182036A (zh) * 2017-06-19 2017-09-19 重庆邮电大学 基于多维特征融合的自适应位置指纹定位方法
CN107302752A (zh) * 2017-08-21 2017-10-27 天网互联科技（深圳）有限公司 一种基于蓝牙定位的办公场所手机定位方法及定位系统
CN108156580A (zh) * 2017-12-19 2018-06-12 江西师范大学 一种基于智能手机的室内楼层定位方法
CN108717175A (zh) * 2018-04-18 2018-10-30 同济大学 基于区域划分和稀疏支持向量回归的室内指纹定位方法
CN108989983A (zh) * 2018-08-16 2018-12-11 佛山科学技术学院 一种高精度ap定位方法及装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103118333A (zh) * 2013-01-25 2013-05-22 河南科技大学 基于相似度的无线传感器网络移动节点定位方法
CN103686999A (zh) * 2013-12-12 2014-03-26 中国石油大学(华东) 基于WiFi信号的室内无线定位方法
US20160284147A1 (en) * 2014-08-19 2016-09-29 Sensormatic Electronics, LLC Access Control System with Omni and Directional Antennas
US20160142884A1 (en) * 2014-11-17 2016-05-19 West Corporation System and method for locating a mobile phone with moveable wireless beacons
CN104507159A (zh) * 2014-11-24 2015-04-08 北京航空航天大学 一种基于WiFi接收信号强度的混合室内定位方法
CN106412838A (zh) * 2016-09-10 2017-02-15 华南理工大学 一种基于统计匹配的蓝牙室内定位方法
CN107182036A (zh) * 2017-06-19 2017-09-19 重庆邮电大学 基于多维特征融合的自适应位置指纹定位方法
CN107302752A (zh) * 2017-08-21 2017-10-27 天网互联科技（深圳）有限公司 一种基于蓝牙定位的办公场所手机定位方法及定位系统
CN108156580A (zh) * 2017-12-19 2018-06-12 江西师范大学 一种基于智能手机的室内楼层定位方法
CN108717175A (zh) * 2018-04-18 2018-10-30 同济大学 基于区域划分和稀疏支持向量回归的室内指纹定位方法
CN108989983A (zh) * 2018-08-16 2018-12-11 佛山科学技术学院 一种高精度ap定位方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111629321A (zh) * 2020-03-18 2020-09-04 电子科技大学 基于离群点剥离的中值卡尔曼滤波的定位方法
CN113596989A (zh) * 2021-08-04 2021-11-02 电子科技大学 一种用于智慧车间的室内定位方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110572777B (zh) 2020-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108490473B (zh) 一种融合gnss和uwb的无人机增强定位方法与系统
CN108534779B (zh) 一种基于轨迹纠正和指纹改进的室内定位地图构建方法
CN104703143B (zh) 一种基于wifi信号强度的室内定位方法
CN104469676B (zh) 一种移动终端的定位方法及系统
US8655372B2 (en) Determining positions in a wireless radio system
CN106454747B (zh) 手机终端的无线定位方法
CN110572777B (zh) 一种基于蜂窝区域限制辅助定位的方法
CN106912105A (zh) 基于pso_bp神经网络的三维定位方法
CN107144812B (zh) 一种单站移动自动定位方法
CN108414974B (zh) 一种基于测距误差矫正的室内定位方法
CN110806561B (zh) 一种多基站的自标定方法
CN110320520B (zh) 一种测深信息同步定位与建图的鲁棒后端图优化方法
CN109856616B (zh) 一种雷达定位相对系统误差修正方法
KR20180059094A (ko) 비콘 기반 실내 측위에서의 rssi 보정 방법 및 시스템
CN107371133B (zh) 一种提高基站定位精度的方法
CN111641919B (zh) 一种uwb基站迭代自定位与校准方法
CN110673181A (zh) 一种基于网格能量遍历搜索的gnss干扰源定位方法
CN109302674B (zh) 一种基于多重滤波的WiFi室内定位方法
CN111669702A (zh) 基于wifi地址与场强的粗精匹配定位方法
CN110687502B (zh) 一种基于最小二乘定位的短波测向数据集标注方法
CN114727384A (zh) 一种基于加权min-max的蓝牙RSSI定位方法
CN111711985B (zh) 一种蓝牙rssi值噪声剔除方法及蓝牙定位方法
TWI542895B (zh) 室內定位系統及方法
CN107360542A (zh) 一种基于无线网络室内物品精准定位算法
CN113473363A (zh) 一种基于缩放的相交圆室内定位方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant