CN110798799B - Wifi精确导航定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及室内导航定位的技术领域，公开了WIFI精确导航定位方法，确定空间中心位置，空间中心位置布置中心无线路由器；接收终端搜索并接收中心无线路由器以及周边无线路由器发射的定位信号；根据中心无线路由器的位置信息以及中心距离，计算出接收终端在室内的第一空间位置；根据周边无线路由器的定位信号的强度，计算出接收终端在室内的第二空间位置；如第一空间位置与第二空间位置之间的距离满足预设距离范围，则认定第二空间位置为接收终端的空间位置；如第一空间位置与第二空间位置之间的距离超过预设距离范围，重新计算出接收终端在室内的第二空间位置，直至第二空间位置与第一空间位置之间的距离满足预设距离范围。

Description

WIFI精确导航定位方法
技术领域
本发明专利涉及室内导航定位的技术领域，具体而言，涉及WIFI精确导航定位方法。
背景技术
随着智能手机和智能穿戴设备等移动设备的普及，可应用在智能移动设备上的导航定位技术正不断的改变着人们的生活，在日常的出行工具如车辆、船舶、飞机中使用导航进行定位，另外，在设备的管理追踪、监控、防盗以及孩子看护等生活领域也都有应用，为人们生活带来极大的方便。
目前，导航定位一般使用GPS(英文全称为Global Position System，中文全称为卫星定位系统)或者LBS(英文全称为Location Based Service，中文全称为基站定位服务)进行导航定位。
GPS是由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成的24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，卫星用L波段(频率在1-2GHz的无线电波波段)的两个无线电载波向用户连续不断地发送导航定位信号，导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。GPS的定位误差一般在10米左右，但启动搜索卫星和计算位置时需要的时间较长。
LBS是通过运营商的网络(如GSM网、CDMA网)获取移动终端用户的位置信息，运营商的基站的分布和密度直接影响到定位功能。LBS的定位误差在50米-500米左右(偏远地区或手机信号较差的地方误差更大)，但其定位速度快。
现有技术中，移动设备使用的定位系统通常以GPS为主LBS为辅的A-GPS(AssistedGPS)定位系统，反应速度快，误差15-30米，但是，目前这种定位方式都只能在水平空间导航定位，无法在精确度要求高的室内进行导航定位。
发明内容
本发明的目的在于提供WIFI精确导航定位方法，旨在解决现有技术中的导航定位方法只能在水平空间定位，无法在精确度要求高和垂直空间要求的室内进行导航定位的问题。
本发明是这样实现的，WIFI精确导航定位方法，为同一平面的室内空间设置确定位置信息的空间中心位置，在室内空间内设置有多个具有确定位置信息的周边无线路由器，在所述空间中心位置布置中心无线路由器，且多个所述无线路由器环绕在所述空间中心位置的位置，所述方法包括：
接收终端搜索并接收中心无线路由器以及周边无线路由器发射的定位信号；
接收终端根据所接收的中心无线路由器的定位信号的强度，计算接收终端与中心无线路由器的中心距离；根据中心无线路由器的位置信息以及中心距离，计算出接收终端在室内的第一空间位置；
接收终端根据所接收的周边无线路由器的定位信号的强度，计算接收终端与周边无线路由器的周边距离；根据接收终端所接收的周边无线路由器的位置信息以及周边距离，计算出接收终端在室内的第二空间位置；
如所述第一空间位置与第二空间位置之间的距离满足预设距离范围，则认定所述第二空间位置为接收终端的空间位置；
如所述第一空间位置与第二空间位置之间的距离超过预设距离范围，所述接收终端重新搜索并接收周边无线路由器发射的定位信号，并重新计算出接收终端在室内的第二空间位置，直至所述第二空间位置与第一空间位置之间的距离满足预设距离范围。
进一步的，确定好所述接收终端的空间位置后，查找所述接收终端的空间位置所属的包括垂直信息的室内平面地图，显示所述接收终端在所述室内平面地图上的位置。
进一步的，所述室内空间布置至少三个所述周边无线路由器，在所述接收终端根据接收的周边无线路由器的定位信号的强度，计算接收终端与周边无线路由器的周边距离；根据接收终端所接收的周边无线路由器的位置信息以及周边距离之前，所述方法还包括：
所述接收终端搜索周边无线路由器，当搜索到的周边无线路由器的个数少于三个时，所述接收终端重新搜索，直至搜索到的周边无线路由器的个数为至少三个；
当所述接收终端搜索到的周边无线路由器的个数为至少三个时，根据周边无线路由器的定位信号强度自强到弱，对周边无线路由器进行排序，确定三个定位信号强度靠前的周边无线路由器；
以确定的周边无线路由器的位置为圆心，所述接收终端与周边无线路由器的距离为半径，得到三个周边无线路由器的距离定位圆；
根据三个周边无线路由器的距离定位圆确定的相交区域，作为所述接收终端在室内的第二空间位置。
进一步的，在移动终端搜索并接收室内空间的中心无线路由器及周边无线路由器发射的定位信号之前，所述方法还包括：
获取所述接收终端所在位置的经纬度信息，根据所述经纬度信息确定接收终端所属的建筑物。
进一步的，设置竖直布置的安装杆，所述安装杆沿着多个垂直布置的室内空间的空间中心位置延伸布置；所述安装杆上设置有多个凹陷槽，多个所述凹陷槽分别与多层垂直布置的室内空间对应；所述凹陷槽中安装有所述中心无线路由器，所述安装杆背离凹陷槽的背面设置有多个通孔，多个所述通孔分别连通凹陷槽。
进一步的，所述凹陷槽具有开口，所述凹陷槽的开口呈扩口状；所述凹陷槽的底部设置有凸柱，当所述中心无线路由器置于所述凹陷槽中后，所述凸柱嵌入在所述中心无线路由器的底部中。
进一步的，所述凹陷槽的上方及下方分别设置有遮挡环，所述安装杆具有位于两个所述遮挡环之间的安装段，所述凹陷槽及通孔分别形成在所述安装段上。
进一步的，沿偏离安装杆的方向，所述遮挡环沿偏离所述安装段的轴向倾斜布置。
进一步的，所述遮挡环具有朝向安装段的遮挡面，所述遮挡面上涂覆有屏蔽涂层。
进一步的，在同一平面的室内空间内，相邻的所述周边无线路由器在高度方向呈高低错位布置，各个所述周边无线路由器与中心无线路由器的直线距离相异。
与现有技术相比，本发明提供的WIFI精确导航定位方法，通过设置空间中心位置，在空间中心位置设置确定位置的中心无线路由器，在室内空间设置多个确定位置的周边无线路由器，多个周边无线路由器环绕中心无线路由器布置；这样，移动终端搜索并接受室内空间的中心无线路由器及周边无线路由器的定位信号，确定移动终端的第一空间位置及第二空间位置，并通过对比，确定第一空间位置与第二空间位置之间的距离是否满足预设范围，如满足，则确定第二空间位置为移动终端的空间位置，如不满足，则重新搜索并计算，直至第一空间位置与第二空间位置的距离满足预设范围，并确定第二空间位置为移动终端的空间位置，由于使用无线路由器进行定位，定位精度高，而且成本低。
附图说明
图1是本发明提供的WIFI精确导航定位方法的流程框架图；
图2是本发明提供的通过三个周边无线路由器计算接收终端的第二空间位置的原理示意图；
图3是本发明提供的安装杆的主视示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参照图1-3所示，为本发明提供的较佳实施例。
本实施例提供的WIFI精确导航定位方法，可以运用在任何场合。
WIFI精确导航定位方法，为同一平面的室内空间设置确定位置信息的空间中心位置，此处的“同一平面”指的是在垂直方向的同一楼层，“空间中心位置”可以是室内空间的中心位置，也可以是根据实际要求，虚拟确定出来的。
在室内空间内设置有多个具有确定位置信息的周边无线路由器，在空间中心位置布置中心无线路由器，且多个无线路由器环绕在空间中心位置的位置，方法包括：
接收终端搜索并接收中心无线路由器以及周边无线路由器发射的定位信号；
接收终端根据所接收的中心无线路由器的定位信号的强度，计算接收终端与中心无线路由器的中心距离；根据中心无线路由器的位置信息以及中心距离，计算出接收终端在室内的第一空间位置；
接收终端根据所接收的周边无线路由器的定位信号的强度，计算接收终端与周边无线路由器的周边距离；根据接收终端所接收的周边无线路由器的位置信息以及周边距离，计算出接收终端在室内的第二空间位置；
如第一空间位置与第二空间位置之间的距离满足预设距离范围，则认定第二空间位置为接收终端的空间位置；
如第一空间位置与第二空间位置之间的距离超过预设距离范围，接收终端重新搜索并接收周边无线路由器发射的定位信号，并重新计算出接收终端在室内的第二空间位置，直至第二空间位置与第一空间位置之间的距离满足预设距离范围。
上述的第一空间位置与第二空间位置之间的距离超过预设距离范围，可以是预先设定的范围，根据所需要的精度要求来确定。
上述的室内空间，包括但不局限于商场、机场、博物馆等公共场所，特别是对于室内面积较大，在同一个楼层的面积较大的位置，如机场建筑、火车站建筑等，通过本发明实施例所述定位方法，可以快速有效的对用户进行定位和室内路线导航，从而为用户生活带来方便。
周边无线路由器可以根据发射信号全面覆盖的需要，安装在室内空间中的任意位置。如可以安装在商场的商铺内、电梯、休息间、过道等等，而且为了避免因墙壁阻隔、人流阻挡等造成发射信号的衰减对计算距离的影响，可以设定在任一位置，而且周边无线路由器不需要额外配置专门的供电设备，仅需一颗钮扣电池即可工作长达两年时间。
另外，为使得在室内空间同一地点能收到周边无线路由器发射的定位信号，两个周边无线路由器的距离不宜超过50米，一般以设定在15米到20米为最佳。可以采用粘贴式安装，在安装时，需要记录每个周边无线路由器的ID以及其安装位置，以便于后续通过周边无线路由器的位置确定接收终端的位置。如对于安装在商场一楼的卫生间位置的周边无线路由器，其位置信息需要确定地反映在楼层平面地图上。
由于周边无线路由器发射的定位信号在传输过程中，本身会随着距离的变化而出现不同的衰减，衰减的大小会受环境的影响。因此，周边无线路由器的发射功率确定的前提下，根据接收终端接收的信号的强度，通过RSSI定位信号强度，计算出接收终端与周边无线路由器之间的距离。举例如下：
对于某个室内空间的建立的接收信号强度定位模型为y＝f(x)，其中x为接收终端接收的周边无线路由器发射的信号强度，且x大于或等于预定的覆盖范围的最小信号强度值。那么，对于得到的任意满足条件的信号强度x，即可通过接收信号强度定位模型计算对应的周边无线路由器与接收终端之间的距离。也就是可以计算出上述的第一空间位置以及第二空间位置。
当然，也可以多种计算方式，由于不同楼层的周边无线路由器的信号受到墙壁阻隔受到很大的衰减，暂不考虑。如可以在检测到两个周边无线路由器发射的定位信号时，那么可以根据接收终端与两个周边无线路由器的距离，确定接收终端在该楼层平面的可能存在的位置，并结合在先的历史运动轨迹、运动速度以及运动方向中的一项或者多项，进行判断，得到接收终端当前的准确位置。
中心无线路由器和周边无线路由器发射的定位信号，为了更精确的距离计算，设定统一的发射功率，或者根据需要，调整发射频率来调节信号所覆盖的区域。
上述提供的WIFI精确导航定位方法，通过设置空间中心位置，在空间中心位置设置确定位置的中心无线路由器，在室内空间设置多个确定位置的周边无线路由器，多个周边无线路由器环绕中心无线路由器布置；这样，移动终端搜索并接受室内空间的中心无线路由器及周边无线路由器的定位信号，确定移动终端的第一空间位置及第二空间位置，并通过对比，确定第一空间位置与第二空间位置之间的距离是否满足预设范围，如满足，则确定第二空间位置为移动终端的空间位置，如不满足，则重新搜索并计算，直至第一空间位置与第二空间位置的距离满足预设范围，并确定第二空间位置为移动终端的空间位置，由于使用无线路由器进行定位，定位精度高，而且成本低。
确定好接收终端的空间位置后，查找接收终端的空间位置所属的包括垂直信息的室内平面地图，显示接收终端在室内平面地图上的位置。
在确定了接收终端在室内空间的位置后，可以查找到该接收终端所对应的室内空间的垂直位置，根据预先设定的室内空间平面地图的垂直属性信息，调用接收终端所在的平面地图，并将接收终端的位置显示在指定的垂直平面地图上。
室内空间布置至少三个周边无线路由器，在接收终端根据接收的周边无线路由器的定位信号的强度，计算接收终端与周边无线路由器的周边距离；根据接收终端所接收的周边无线路由器的位置信息以及周边距离之前，方法还包括：
接收终端搜索周边无线路由器，当搜索到的周边无线路由器的个数少于三个时，接收终端重新搜索，直至搜索到的周边无线路由器的个数为至少三个；
当接收终端搜索到的周边无线路由器的个数为至少三个时，根据周边无线路由器的定位信号强度自强到弱，对周边无线路由器进行排序，确定三个定位信号强度靠前的周边无线路由器；
以确定的周边无线路由器的位置为圆心，所述接收终端与周边无线路由器的距离为半径，得到三个周边无线路由器的距离定位圆；
根据三个周边无线路由器的距离定位圆确定的相交区域，作为接收终端在室内的第二空间位置。
出于定位精度考虑，在同一位置处可接收到周边无线路由器的发射信号可能会有多个，为提高计算效率，以及避免对一些可能受到干扰后的周边无线路由器定位信号计算所带来的干扰，优先选用三个信号强度较大、信号频度较高的发射信号作为定位计算。
可以理解的是，在使用三个以上的多个定位信号进行定位计算时，在排除位置明显与在先计算位置不相符时的定位信号后，可以得到定位精度更高的接收终端所在位置。
根据所接收的定位信号的周边无线路由器的位置信息、接收终端与周边无线路由器的距离，计算出接收终端在室内空间的第二空间位置步骤具体可以为：
以周边无线路由器的位置为圆心，接收终端与周边无线路由器的距离为半径，得到三个周边无线路由器的定位圆；根据三个周边无线路由器的定位圆确定的相交区域，作为接收终端的在室内空间的第二空间位置。
例如，接收终端在位置A时，接收到信号强度较大的同一楼层平面的三个周边无线路由器X、Y、Z发射的信号，其确定的定位圆分别为O1、O2、O3，根据接收的信号强度确定的三个定位圆的相交的区域，也即接收终端当前所在的第二空间位置A。
可以理解的是，对于接收终端的位置，还可以结合接收终端的移动速度、移动方向或者历史轨迹信息中的一项或者多项，确定接收终端在室内空间的第二空间位置。如持有接收终端的用户A在楼层中的运动速度为v，运动时间为t，运动的方向为确定的直线方向，那么在周边无线路由器受阻或者接收到的信号个数较少时，仍然能够根据运动的方向及距离确定接收终端最新的准确的第二空间位置。
在移动终端搜索并接收室内空间的中心无线路由器及周边无线路由器发射的定位信号之前，所述方法还包括：
获取接收终端所在位置的经纬度信息，根据所述经纬度信息确定接收终端所属的建筑物。
设置竖直布置的安装杆101，安装杆101沿着多个垂直布置的室内空间的空间中心位置延伸布置；安装杆101上设置有多个凹陷槽103，多个凹陷槽103分别与多层垂直布置的室内空间对应；凹陷槽103中安装有中心无线路由器，安装杆101背离凹陷槽103的背面设置有多个通孔102，多个通孔102分别连通凹陷槽103。
这样，便于中心无线路由器的安装，且通过设置多个通孔102连通凹陷槽103，这样，使得中心无线路由器发射出来的定位信号，在安装杆101的周向方向，定位信号都可以不会受阻挡发射出来。
凹陷槽103具有开口，凹陷槽103的开口呈扩口状，便于中心无线路由器的安装；所述凹陷槽103的底部设置有凸柱，当中心无线路由器置于所述凹陷槽103中后，凸柱嵌入在中心无线路由器的底部中，便于中心无线路由器固定在凹陷槽103内。
凹陷槽103的上方及下方分别设置有遮挡环，安装杆101具有位于两个遮挡环之间的安装段，凹陷槽103及通孔102分别形成在安装段上，这样，在垂直方向上，可以有效限制中心无线路由器向相邻层的室内空间发射的定位信号的强度，避免相邻层的中心无线路由器之间的定位信号出现较大的干扰。
沿偏离安装杆101的方向，遮挡环沿偏离安装段的轴向倾斜布置，这样，可以增大中心无线路由器在同一平面的室内空间的定位信号的高度发射范围。
遮挡环具有朝向安装段的遮挡面，遮挡面上涂覆有屏蔽涂层，这样，可以较大程度的将中心无线路由器的定位信号发射范围限制在同一平面的室内空间的高度范围。
在同一平面的室内空间内，相邻的所述周边无线路由器在高度方向呈高低错位布置，各个周边无线路由器与中心无线路由器的直线距离相异。这样，保证接收终端接收到的周边无线路由器的定位信号的强度强弱变化，从而便于选择定位信号强度高的周边无线路由器进行计算第二空间位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.WIFI精确导航定位方法，其特征在于，为同一平面的室内空间设置确定位置信息的空间中心位置，在室内空间内设置有多个具有确定位置信息的周边无线路由器，在所述空间中心位置布置中心无线路由器，且多个所述无线路由器环绕在所述空间中心位置的位置，所述方法包括：
接收终端搜索并接收中心无线路由器以及周边无线路由器发射的定位信号；
接收终端根据所接收的中心无线路由器的定位信号的强度，计算接收终端与中心无线路由器的中心距离；根据中心无线路由器的位置信息以及中心距离，计算出接收终端在室内的第一空间位置；
接收终端根据所接收的周边无线路由器的定位信号的强度，计算接收终端与周边无线路由器的周边距离；根据接收终端所接收的周边无线路由器的位置信息以及周边距离，计算出接收终端在室内的第二空间位置；
如所述第一空间位置与第二空间位置之间的距离满足预设距离范围，则认定所述第二空间位置为接收终端的空间位置；
如所述第一空间位置与第二空间位置之间的距离超过预设距离范围，所述接收终端重新搜索并接收周边无线路由器发射的定位信号，并重新计算出接收终端在室内的第二空间位置，直至所述第二空间位置与第一空间位置之间的距离满足预设距离范围。
2.如权利要求1所述的WIFI精确导航定位方法，其特征在于，确定好所述接收终端的空间位置后，查找所述接收终端的空间位置所属的包括垂直信息的室内平面地图，显示所述接收终端在所述室内平面地图上的位置。
3.如权利要求1所述的WIFI精确导航定位方法，其特征在于，所述室内空间布置至少三个所述周边无线路由器，在所述接收终端根据接收的周边无线路由器的定位信号的强度，计算接收终端与周边无线路由器的周边距离；根据接收终端所接收的周边无线路由器的位置信息以及周边距离之前，所述方法还包括：
所述接收终端搜索周边无线路由器，当搜索到的周边无线路由器的个数少于三个时，所述接收终端重新搜索，直至搜索到的周边无线路由器的个数为至少三个；
当所述接收终端搜索到的周边无线路由器的个数为至少三个时，根据周边无线路由器的定位信号强度自强到弱，对周边无线路由器进行排序，确定三个定位信号强度靠前的周边无线路由器；
以确定的周边无线路由器的位置为圆心，所述接收终端与周边无线路由器的距离为半径，得到三个周边无线路由器的距离定位圆；
根据三个周边无线路由器的距离定位圆确定的相交区域，作为所述接收终端在室内的第二空间位置。
4.如权利要求1所述的WIFI精确导航定位方法，其特征在于，在移动终端搜索并接收室内空间的中心无线路由器及周边无线路由器发射的定位信号之前，所述方法还包括：
获取所述接收终端所在位置的经纬度信息，根据所述经纬度信息确定接收终端所属的建筑物。
5.如权利要求1至4任一项所述的WIFI精确导航定位方法，其特征在于，设置竖直布置的安装杆，所述安装杆沿着多个垂直布置的室内空间的空间中心位置延伸布置；所述安装杆上设置有多个凹陷槽，多个所述凹陷槽分别与多层垂直布置的室内空间对应；所述凹陷槽中安装有所述中心无线路由器，所述安装杆背离凹陷槽的背面设置有多个通孔，多个所述通孔分别连通凹陷槽。
6.如权利要求5所述的WIFI精确导航定位方法，其特征在于，所述凹陷槽具有开口，所述凹陷槽的开口呈扩口状；所述凹陷槽的底部设置有凸柱，当所述中心无线路由器置于所述凹陷槽中后，所述凸柱嵌入在所述中心无线路由器的底部中。
7.如权利要求6所述的WIFI精确导航定位方法，其特征在于，所述凹陷槽的上方及下方分别设置有遮挡环，所述安装杆具有位于两个所述遮挡环之间的安装段，所述凹陷槽及通孔分别形成在所述安装段上。
8.如权利要求7所述的WIFI精确导航定位方法，其特征在于，沿偏离安装杆的方向，所述遮挡环沿偏离所述安装段的轴向倾斜布置。
9.如权利要求8所述的WIFI精确导航定位方法，其特征在于，所述遮挡环具有朝向安装段的遮挡面，所述遮挡面上涂覆有屏蔽涂层。
10.如权利要求1至4任一项所述的WIFI精确导航定位方法，其特征在于，在同一平面的室内空间内，相邻的所述周边无线路由器在高度方向呈高低错位布置，各个所述周边无线路由器与中心无线路由器的直线距离相异。
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