一种实现GNSS和WIFI系统无缝垂直切换的算法技术方案

本发明专利技术是提供一种基于模糊神经网络算法来实现GNSS和WIFI系统无缝垂直切换的算法，来达到两个不同的定位系统相互融合，实现无缝切换室内外定位导航的目的。本发明专利技术包括以下步骤：主要定位信息的获取，基于接收信号的切换触发，基于模糊神经网络控制的切换算法判决。本发明专利技术的有益效果是：克服了室外时WIFI定位的精确度下降，而室内时GNSS信号可能会发生中断对用户提供错误定位信息的不足，可以使美国GPS、俄罗斯Glonass、欧盟Galileo和中国的北斗卫星在室内、室外以及地下、地表等环境中，在卫星定位、导航应用技术定位方面迈进一大步。同时，在我国军事用途、国际反恐、隧道检测等领域都有广泛的用途。

【技术实现步骤摘要】
一种实现GNSS和WIFI系统无缝垂直切换的算法
本专利技术属于卫星定位、导航应用
，具体涉及一种基于模糊神经网络算法来实现GNSS和WIFI系统无缝垂直切换的算法。
技术介绍
目前，随着科学技术的不断进步，人们对位置信息的需求量越来越大，不论是军事用途、飞机导航、舰艇船只、抗震救灾、国际反恐还是隧道检测等领域都需要在定位中得到快速、准确的信息。而技术进步为室外和室内区域提供了基于本地化服务(LBS)的机会，LBS通过对用户位置信息的获取，及时有效的推送周边环境中有用信息资源。GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)全称是全球导航卫星系统，是一个多层面、多模式、多系统的复杂组合系统。它泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS卫星导航系统、俄罗斯的Glonass卫星导航系统、欧洲的Galileo卫星导航系统、中国的北斗卫星导航系统，以及一系列相关的辅助导航增强系统，如美国广域增强系统(WAAS，)、欧洲的EGNOS静地导航重叠系统(EGNOS，)和日本的MSAS多功能运输卫星增强系统(MSAS，)等，还包括目前正在建设的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现GNSS和WIFI系统无缝垂直切换的算法，其特征在于包括以下步骤：主要定位信息的获取，基于接收信号的切换触发，基于模糊神经网络控制的切换算法判决。

【技术特征摘要】
1.一种实现GNSS和WIFI系统无缝垂直切换的算法，其特征在于包括以下步骤：主要定位信息的获取，基于接收信号的切换触发，基于模糊神经网络控制的切换算法判决。2.根据权利要求1所述的主要定位信息的获取，其特征在于：当用户处在室外环境中时，使用GPS来进行定位，并且搜索到的卫星颗数要大于等于4，才能被认为满足定位条件。当用户处在室内环境中时，移动终端无法接收到GPS信号，则使用WIFI来进行定位。将接收到三个以上AP的信号强度大于门限值作为定位的条件。通常来说，信号强度在-75dBm以上的属于比较好的信号。由于室内环境复杂，噪声、多径效应等因素，对于测量距离和真实距离会有比较大的差距。同时，也可以根据定位的误差来判断模型的准确性和设置的门限值合理性。采用指纹定位方式时，移动终端处在指纹区域时，这样就表示满足定位要求，可以进行定位。当用户处在室内外重叠区域时，采用所述分析指纹定位的四种情况来进行相应切换，对处于重叠区域的用户作出位置定位，实现室内外无缝定位的目的。3.根据权利要求1所述的基于接收信号的切换触发，其特征在于：在移动端从室外环境向室内环境移动时，可以接收到三个以上AP信号都在门限值以上时，可以认为满足三角定位条件，进行开始的切换触发。同样，移动端从室内环境向室外环境移动时，搜索到的卫星数量满足定位基本条件，则开始发生触发。但是，室内采用指纹定位技术时，用指纹定位近邻算法来得到用户的距离，而得到的信号强度的欧几里得距离就是接收信号强度门限值的一种表现形式。在室外时，GPS可以搜索到的卫星数量则是作为接受信号强度门限值的表现形式。其次，为了防止发生“乒乓效应”现象出现，可以在系统中加入迟滞电平、驻留时间和移动终端运动趋势等参数。4.根据权利要求1所述的基于模糊神经网络控制的切换算法判决，其特征在于：将模糊神经网络引入到垂直切换判决过程中，利用其强大的模糊推理及自学能力智能的做出切换判断。而在切换过程中设定相对应的门限值是非常重要的一项工作，是关系到切换策略和算法好坏的一个重要指标。对于定位系统相互切换来说，信号强度RSS是一个最基本的参考量，只是针对不同的定位算法及不同的定位系统间的一个表现形式。对于GPS定位来说，卫星对于移动终端来说比较远，其接收信号的强度值相对比较稳定，所以可以根据接收到的卫星数量形式来表示，对于WIFI定位当中的三角定位算法来说，是根据信号强度RSS来进行距离的解算，然后利用三角方法来得到位置，它是利用AP接收到的三个以上信号强度在-75dBm左右的平均信号强度来作为参考量。对于WIFI定位当中的室内指纹定位算法来说，它是根据移动设备在指纹区域得到的信号强度欧几里得距离来进行定位，即将信号强度计算得到的最小欧几里得距离来判断来当做信号强度RSS的另一个判断形势。再根据用户的使用习惯来说，定位系统中用户最关心的是定位精度的准确性，这也是衡量定位系统好坏最重要的指标。而在所述的定位算法当中，定位精度也是作为一个重要的参数存在的。GPS信号稳定度较WIFI信号高，可能在室内外不同环境切换时会发生抖动，将移动终端接收到的信号稳定度也作为衡量的参数。算法的流程分为四个部分：切换判决触发、预判决、模糊神经网络切换控制、切换判决。(1)切换判决触发切换判决触发使用的就是基于接收信号和用户运动趋势的切换触发。采用接收到信号强度的欧几里得距离和卫星数量来判断是否进行切换，同时设立门限值来确定是否要进行切换。第一步：根据接收到的卫星数量和信号强度判断是否需要触发垂直切换算法。第二步：在触发切换时，将参数输入到预判决当中，若可以进行明确的切换判决，则直接输出判断结果，不再进行后面步骤；若无法进行切换判决，则对接收到的参数进行处理，进行后面的模糊神经网络切换控制的处理。第三步：切换判决根据模糊神经网络(FNN)切换控制输出判断结果选择出使用的定位系统进行定位。(2)预判决在模糊神经网络切换控制之前加入预判断是为了缓解系统处理的复杂度，减小系统消耗内存消耗。本发明主要是选取卫星数量和接收到的信号强度作为预判断参数。若接收到的卫星数量n大于预设的门限值k则进行GPS定位，若接收到的信号强度大于预设门限值Q则进行WIFI定位，若卫星数量或者接收信号强度小于预设的门限值时，则将得到的参数输入到后续模糊神经网络当中进行切换控制处理。(3)模糊神经网络切换控制第一层是输入层，输入参数为卫星数量n和接收信号强度Q。第二层是隶属度函数层，主要是对上层的输入值进行模糊化处理。模糊化就是对数据进行模糊变量处理，比如信号强度是垂直切换的一个参数，但是设备的成本和电池等因素的参数也可以作为一个输入参数来影响垂直切换。模糊集合由不同的隶属度函数组成，和数字集合不同，模糊集合当中，每一个值只有全部满足隶属度时，所得到的值才能成为一个集合。通过将得到的参数值映射到隶属度函数当中，能够得到相对应的隶属度函数值。而对于隶属度函数的表示方法，一般采用隶属度的直线或者曲线来定义数据和数值的。采用比较常见的梯形和三角形结合形势。将隶属度函数分为五个等级的子集：A、B、C、D、E，X_min和X_max分别表示选择的数据量测量的最小值和最大值，X1、X2、X3对应定义的模糊集合取值范围，每个子集当中都有对应的隶属度函数λi，得到的隶属度函数表达式为：λi＝[λA，λB，λC，λD，λE]i其中i表示算法当中需要模糊化的参数，每个参数的隶属度函数表示如下：(3.1)接收的平均场强：在平均场强的接收隶属度函数中，x轴表示接收到三个以上信号强度为-75dBm的RSS平均值，y轴表示不同场强值对应的隶属度函数，与x轴的交点从原点向右定义为[-65，-55，-45，-35，-25]，假设移动端接收到的平均信号强...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕皓，
申请(专利权)人：吕皓，
类型：发明
国别省市：广西,45