專利名稱：一種基于信號強度的室內(nèi)無線局域網(wǎng)移動用戶定位方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種室內(nèi)無線局域網(wǎng)定位的方法，屬于無線定位領域，具體為一種基于信號強度的室內(nèi)無線局域網(wǎng)移動用戶定位方法。
背景技術：
由于WI-FI在市區(qū)的高覆蓋率，所以基于WI-FI的定位系統(tǒng)得到了廣泛的發(fā)展。普遍存在而且持續(xù)增加的WI-FI信號“云”已經(jīng)覆蓋市區(qū)，而且有交叉重疊部分。另一方面PDA、筆記本和智能手機等移動設備中也都內(nèi)置了無線網(wǎng)卡，這使得使用WI-FI信號室內(nèi)定位成為可能，雖然這些應用并不在最初的計劃中。與其他室內(nèi)定位系統(tǒng)(例如紅外線室內(nèi)定位系統(tǒng)、超聲波室內(nèi)定位系統(tǒng)、射頻識別室內(nèi)定位系統(tǒng))相比,WI-FI定位系統(tǒng)一般不需要添加新的硬件，系統(tǒng)部署簡單，維護成本低，可擴展性較高。
WLAN最主要的一種工作模式是訪問點模式，利用無線接入點(Access Point, AP)承擔無線網(wǎng)絡覆蓋和通信任務。AP以一定的頻率連續(xù)向外廣播煙火信號，標識自己的存在和網(wǎng)絡的基本信息，以便WLAN客戶端進行掃描識別。WLAN客戶端通過掃描不同AP發(fā)送的煙火信號獲取基本的無線網(wǎng)絡信號信息(比如信號RSS值)，進而估計移動用戶的位置?；赗SS的WLAN定位有兩種常見方法，一種是信號強度分析法，另一種是位置指紋法。前者利用RSS與距離(移動用戶與AP的距離)的關系，建立信號的傳播模型對目標進行定位。其定位精度主要依賴于建立的信道衰減模型是否符合當前的復雜布局和結構。不過由于墻壁等障礙物造成的信號衰減和多徑效應以及環(huán)境的變化都會使此種方法定位精度嚴重惡化。位置指紋定位法通過采集所需定位區(qū)域內(nèi)校正點位置的RSS作為指紋信息，與其對應的校正點位置生成位置指紋數(shù)據(jù)庫，然后利用移動用戶測定的實時RSS，采用匹配算法來確定與數(shù)據(jù)庫中哪一組數(shù)據(jù)相匹配從而得出用戶的實際位置。常見的與RSS相關的指紋信息有兩種第一種是基于每個校正點接收不同AP的RSS平均值建立指紋庫，由于在室內(nèi)存在多徑衰落、繞射等現(xiàn)象，在同一個接收點RSS的起伏多很大，所以僅僅根據(jù)RSS平均值的位置指紋往往定位精度不高；為了獲取更高的定位精度，第二種方法概率定位法最近得到了關注，此方法的指紋形式是一定時間內(nèi)信號強度的概率分布，如直方圖。但是RSS的分布是非高斯分布，同時分布受到環(huán)境變動、天線接收方向改變等因素的影響。因此，為了得到較高的定位精度，需要線下階段在校正點處多次測試RSS值，而且需要多個校正點，這無疑大大增加線下階段的工作量和線上階段的算法計
禪且昇里。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術問題為解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于信號強度的室內(nèi)無線局域網(wǎng)移動用戶定位方法。針對室內(nèi)復雜環(huán)境中信號非視距傳播而且RSS時變性強的問題，建立若干校正點的指標，通過指標匹配實現(xiàn)室內(nèi)無線局域網(wǎng)移動用戶定位。
技術方案本發(fā)明的技術方案為所述一種基于信號強度的室內(nèi)無線局域網(wǎng)移動用戶定位方法，其特征在于包括以下步驟步驟I :將待定位的室內(nèi)場景劃分為M個標準網(wǎng)絡，以每個網(wǎng)格的幾何中心作為一個校正點；在待定位的室內(nèi)場景內(nèi)有N個無線接入點的信號；步驟2 :對M個校正點分別建立靜態(tài)指標,靜態(tài)指標包括靜態(tài)指標I :若校正點與第X個無線接入點的直線距離明顯遠于校正點與第y個無線接入點的直線距離，則該校正點存在指標RSSx ( RSSy,其中RSSx和RSSy分別對應第x個無線接入點和第y個無線接入點的RSS觀測值，x,y = 1，2，…，N ;若校正點與所有N個無線接入點的直線距離無明顯遠近區(qū)別，則默認匹配該指標；靜態(tài)指標2 :當?shù)赬個無線接入點處在校正點的網(wǎng)格內(nèi)時，則該校正點存在指標第X個無線接入點的RSS觀測值不小于其他無線接入點的RSS觀測值；若校正點的網(wǎng)格內(nèi)沒有無線接入點時，則默認匹配該指標；步驟3 :動態(tài)測量M個校正點接收的N個無線接入點的RSS值；對于任一校正點，得到max RSSx、min RSSx、averageRSSx以及RSSDiJ,其中maxRSSx表示校正點處動態(tài)接收到的第X個無線接入點的RSS觀測值最大值,minRSSx表示校正點處動態(tài)接收到的第x個無線接入點的RSS觀測值最小值,averageRSSx表示校正點處動態(tài)接收到的第x個無線接入點的RSS觀測值平均值，RSSDijj表示校正點處動態(tài)接收到的第i個無線接入點的RSS觀測值減去第j個無線接入點的RSS觀測值后所得差值，i, j = I, 2，…，N ;則M個校正點各自的動態(tài)指標包括動態(tài)指標I :minRSSx 彡 RSSx 彡 HiaxRSSx ；動態(tài)指標2 :共有個不同的RSSD^i，]· = 1，2，…，N，其中每個RSSD^共有三種可能情況=RSSDiJ > O, RSSDijj = O和RSSDy < 0，表示組合計算；步驟4 :測量待定位元件接收的N個無線接入點的RSS值=RSS1, RSS2,…，RSSn，并計算待定位元件對應的G個不同的RSSDi^將待定位元件的RSS1, RSS2, - ,RSSn和RSSDi, j與步驟2及步驟3中各個校正點的指標按照靜態(tài)指標I、靜態(tài)指標2、動態(tài)指標I和動態(tài)指標2的次序依次進行對比，當發(fā)現(xiàn)有指標不匹配時，即停止對比；當存在唯一一個校正點，使得待定位元件的RSS1, RSS2,…，RSSn和RSSDi,」與該校正點的所有指標匹配時，表示待定位元件位于該校正點的標準網(wǎng)格內(nèi)；當待定位元件的RSS1, RSS2,…，RSSn和RSSD^與多個校正點的所有指標都匹配，或待定位元件的RSS1, RSS2,…，RSSn和RSSDi,」不與任何一個校正點的所有指標匹配時，則計算待定位元件與每個校正點的Euclid距離
權利要求
1.一種基于信號強度的室內(nèi)無線局域網(wǎng)移動用戶定位方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I :將待定位的室內(nèi)場景劃分為M個標準網(wǎng)絡，以每個網(wǎng)格的幾何中心作為一個校正點；在待定位的室內(nèi)場景內(nèi)有N個無線接入點的信號； 步驟2 :對M個校正點分別建立靜態(tài)指標,靜態(tài)指標包括 靜態(tài)指標I :若校正點與第X個無線接入點的直線距離明顯遠于校正點與第I個無線接入點的直線距離，則該校正點存在指標RSSx ( RSSy，其中RSSx和RSSy分別對應第x個無線接入點和第y個無線接入點的RSS觀測值，x,y = 1，2，…，N ;若校正點與所有N個無線接入點的直線距離無明顯遠近區(qū)別，則默認匹配該指標； 靜態(tài)指標2 :當?shù)赬個無線接入點處在校正點的網(wǎng)格內(nèi)時，則該校正點存在指標 第X個無線接入點的RSS觀測值不小于其他無線接入點的RSS觀測值；若校正點的網(wǎng)格內(nèi)沒有無線接入點時，則默認匹配該指標； 步驟3 :動態(tài)測量M個校正點接收的N個無線接入點的RSS值；對于任一校正點，得到maxRSSx、minRSSx、averageRSSx以及RSSDiJ,其中maxRSSx表示校正點處動態(tài)接收到的第x個無線接入點的RSS觀測值最大值，minRSSx表示校正點處動態(tài)接收到的第X個無線接入點的RSS觀測值最小值，averageRSSx表示校正點處動態(tài)接收到的第x個無線接入點的RSS觀測值平均值，RSSDijj表示校正點處動態(tài)接收到的第i個無線接入點的RSS觀測值減去第j個無線接入點的RSS觀測值后所得差值，i, j = I, 2，…，N ; 則M個校正點各自的動態(tài)指標包括動態(tài)指標 I minRSSx ( RSSx ( maxRSSx ； 動態(tài)指標2 :共有(個不同的RSSDy，i, j = I, 2,…，N，其中每個RSSDy共有三種可能情況=RSSDiJ > O、RSSDijj = O 和 RSSDi,」< 0，C|表示組合計算； 步驟4 :測量待定位元件接收的N個無線接入點的RSS值ASS1, RSS2,…，RSSn,并計算待定位元件對應的(I個不同的RSSDy，將待定位元件的RSS1, RSS2, - ,RSSn和RSSDiJ與步驟2及步驟3中各個校正點的指標按照靜態(tài)指標I、靜態(tài)指標2、動態(tài)指標I和動態(tài)指標2的次序依次進行對比，當發(fā)現(xiàn)有指標不匹配時，即停止對比；當存在唯一一個校正點，使得待定位元件的RSS1, RSS2,…，RSSn和RSSDi,」與該校正點的所有指標匹配時，表示待定位元件位于該校正點的標準網(wǎng)格內(nèi)； 當待定位元件的RSS1, RSS2,…，RSSn和RSSDi,」與多個校正點的所有指標都匹配，或待定位元件的RSS1, RSS2,…，RSSn和RSSDi,」不與任何一個校正點的所有指標匹配時，則計算待定位元件與每個校正點的Euclid距離 d =指(職—average職.f 則待定位元件位于min(d)對應的校正點的標準網(wǎng)格內(nèi)。
2.一種基于信號強度的室內(nèi)無線局域網(wǎng)移動用戶定位方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I :將待定位的室內(nèi)場景劃分為M個標準網(wǎng)絡，以每個網(wǎng)格的幾何中心作為一個校正點；在待定位的室內(nèi)場景內(nèi)有N個無線接入點的信號；步驟2 :動態(tài)測量M個校正點接收的N個無線接入點的RSS值；對于任一校正點，得到maxRSSx、minRSSx、averageRSSx以及RSSDiJ,其中maxRSSx表示校正點處動態(tài)接收到的第x個無線接入點的RSS觀測值最大值，minRSSx表示校正點處動態(tài)接收到的第X個無線接入點的RSS觀測值最小值，averageRSSx表示校正點處動態(tài)接收到的第x個無線接入點的RSS觀測值平均值，RSSDijj表示校正點處動態(tài)接收到的第i個無線接入點的RSS觀測值減去第j個無線接入點的RSS觀測值后所得差值，X, i, j = I, 2，…，N ; 則M個校正點各自的動態(tài)指標包括動態(tài)指標 I minRSS.. ( RSSx ( maxRSSx ； 動態(tài)指標2 :共有(個不同的RSSDy，i, j = I, 2,…，N，其中每個RSSD^共有三種可能情況=RSSDiJ > O、RSSDijj = O 和 RSSDiJ < O表示組合計算； 步驟3 :測量待定位元件接收的N個無線接入點的RSS值ASS1, RSS2,…，RSSn,并計算待定位元件對應的?！紓€不同的RSSDy，將待定位元件的RSS1, RSS2, - ,RSSn和RSSDiJ與步驟2中各個校正點的指標按照動態(tài)指標I、動態(tài)指標2的次序依次進行對比，當發(fā)現(xiàn)有指標不匹配時，即停止對比；當存在唯一一個校正點，使得待定位元件的RSS1, RSS2,…，RSSn和RSSDijj與該校正點的所有指標匹配時,表示待定位元件位于該校正點的標準網(wǎng)格內(nèi)； 當待定位元件的RSS1, RSS2,…，RSSn和RSSDi,」與多個校正點的所有指標都匹配，或待定位元件的RSS1, RSS2,…，RSSn和RSSDi,」不與任何一個校正點的所有指標匹配時，則計算待定位元件與每個校正點的Euclid距離
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于信號強度的室內(nèi)無線局域網(wǎng)移動用戶定位方法，首先將待定位的室內(nèi)場景劃分為M個標準網(wǎng)絡，以每個網(wǎng)格的幾何中心作為一個校正點；在待定位的室內(nèi)場景內(nèi)有N個無線接入點的信號；其次建立校正點的靜態(tài)指標和動態(tài)指標；最后將待定位元件接收RSS值與校正點的靜態(tài)指標和動態(tài)指標進行對比，當存在唯一一個校正點，使待定位元件接收RSS值與校正點的靜態(tài)指標和動態(tài)指標匹配時，表示待定位元件位于該校正點的標準網(wǎng)格內(nèi)。本發(fā)明對于信號非視距傳播、多徑衰減明顯和噪聲較強的室內(nèi)復雜環(huán)境下對移動用戶有較高的定位精確度和準確度，主要原因是不同AP間的相對RSS比單一AP的絕對RSS在動態(tài)環(huán)境中可靠性更高。
文檔編號H04W64/00GK102821463SQ20121028657
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權日2012年8月13日
發(fā)明者張維, 李文濤, 田琦楠, 王嘉 申請人:西北工業(yè)大學