一种WiFi定位的方法技术

本发明专利技术公开了一种WiFi定位的方法，包括具有第一WiFi模块,第一收发天线、频谱测试仪和供电子系统的测试车和具有第二WiFi模块和第二收发天线的控制端系统，通过所述第一、第二WiFi模块、第一收发天线和第二收发天线，所述控制端系统接收频谱测试仪采集的信号且控制连接所述测试车的移动，并且包括定位初始化、指纹数据库数据采集、指纹数据预处理、定位数据预处理匹配定位单元、计算可能的坐标集S(x,y)和计算待定位点的具体坐标s(x，y)等步骤，具有降低人力成本、解决供电问题、减少干扰、减小误差、降低信号强度波动影响、提高精度、降低维护成本、定位单元大小可调等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种WiFi定位的方法
本专利技术涉及一种WiFi定位的方法。
技术介绍
随着无线网络技术的日益成熟，无线网络已被越来越多的企业用户所接受。目前，无线局域网(WLAN，WirelessLocalNetwork)成为无线网络技术中的一个热点。狭义的WLAN定义是基于IEEE802.11系列标准，利用高频无线射频(如2.4GHz或5GHz频段的无线电磁波)作为传输介质的无线局域网。1990年，IEEE正式启用了802.11项目，IEEE802.11标准诞生以来，先后有802.11a和802.11b，802.11g，802.11e，802.11f，802.11h，802.11i，802.11j等标准制定或者酝酿，目前802.11n应用已经非常普遍，在智慧校园、智慧园区、智慧城市等诸多领域得到了广泛的应用。与有线网络相比，无线局域网具有使用灵活、扩展方便、成本经济、安装简单等特点。在有线网络建设中，网络布线施工工程存在施工周期长，受物理环境影响大的问题。在施工过程中，往往需要破墙掘地、穿线架管。而无线局域网最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点AP(AccessPoint)设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。无线局域网可以在有线网络的基础上，通过增加无线控制器(AccessController，AC)和无线访问接入点(AccessPoint，AP)释放无线信号，一个普通AP的覆盖范围在30m～100m之间，室外高功率AP有的可达600m。用户终端接入无线网络后，就可以在无线信号覆盖的范围内自由移动。无线局域网一般有Ad-hoc模式和基础架构两种组网模式。Ad-hoc模式无中心拓扑结构，由移动终端组成的临时性自治系统，这些移动终端以相同的工作组名、ESSID和密码等对等的方式相互直接连接，在WLAN的覆盖范围之内，进行点对点与点对多点间的通信。基础架构网络以AP为中心，移动终端与AP连接后，通过AP接入有线网络。在这2种组网模式中，无线局域网对有线布线的依赖很少，或者可以依托与现有的有线网络，减少相关的成本和时间。另外无线网络拓扑变化灵活，改造费用较低。传统无线局域网采用胖AP的网络架构，各个AP独立工作。一方面需要对网络中每个AP进行独立的配置与管理，增加了无线网络管理的复杂度与运维工作量；另一方面由于AP间难以进行有效的协作，导致AP间的射频干扰、无线用户漫游等问题难以得到有效解决方案。针对这些问题，出现了由AC与瘦AP组成的集中管理型无线网络架构(也称为瘦AP网络架构)，AP通过CAPWAP隧道与AC建立连接，由AC对AP进行集中管理控制。瘦AP无线技术是采用有线交换机+无线控制器(AccessController，AC)+瘦AP的组网方式，即AP作为简单的无线接入点，不具备管理控制功能，而通过无线控制器(AC)统一管理所有AP，向指定AP下发控制策略，无需在各AP上单独配置。AC通过CAPWAP隧道与多个AP相连，用户只需在AC上对所关联的AP进行配置管理。目前一般采用瘦AP无线技术进行组网。在组建无线局域网的时候，都需要先进行无线地勘，无线地勘主要完成以下三个方面的内容：1、设计和绘制频谱覆盖。地勘过程中测绘覆盖区域的地形图，绘制区域无线频谱，设计频谱分布，寻找合适的AP安装位置、计算所需AP的指标、评估覆盖的效果、汇总设备型号和数量等内容；2、输出地勘输出结果。结果主要包含AP、天线、无线控制器及其它无线系统应用器件的安装位置和安装参数是无线系统工程的设计资料，提供给施工队作为工程安装的依据。3、重复上述1-2步骤，确定最优的设计方案。现有无线地勘技术方案中的步骤1和3，主要依靠人工，网络工程师携带频谱测试仪，到实际环境中进行无线频谱相关测试，由于AP安装位置可能较高，工程师还需要携带梯子等工具，整体工作量大，采集周期长，耗时费力，另外无线测试仪需要供电，在实际的物理环境中一般没有电源接口，携带便携式电源，又存在电源供电时间短，体积大，分量重等问题。在对待定位区域进行区域划分时，一般采用固定网格大小作为定位单元，定位单元的大小不具备可调性，同时在物理空间中离得很远的定位单元，采集的指纹在信号空间中却有可能很近，这样在进行模式匹配的时候，会匹配到错误的定位单元。如图1，A点采集到的RSSIA(AP1，AP2)＝(-58，-47)，在指纹数据库中：RSSIG11(AP1，AP2)＝(-60，-45)，RSSIG13(AP1，AP2)＝(-59，-48)，则A点到G11和G13的欧式距离分别为RAG11＝[(-58+60)2+(-47+45)2]1/2＝2.8，RAG13＝[(-58+59)2+(-47+48)2]1/2＝1.4，因此会判断A点离G13最近，而实际情况是A点离G11比较近。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，提供一种WiFi定位的方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种WiFi定位的方法，其包括具有第一WiFi模块、频谱测试仪和供电子系统的可移动测试车和具有第二WiFi模块的控制端系统，通过所述第一和第二WiFi模块，所述控制端系统接收频谱测试仪采集的信号且控制连接所述测试车的移动，所述频谱测试仪通过升降台设置在所述测试车上；并包括以下步骤定位初始化：将若干定位AP安装在高度H所在平面，并在所述平面上构成：A.定位初始化：将若干定位AP安装在高度H所在平面，并在所述平面上构成直角坐标系覆盖待定位区域，各个定位AP的坐标为APi，j＝(i×K，j×K)，i，j∈自然数，K＞0，所述直角坐标系将待定位区域划分为若干个k×k的单元格，k＞0，在各个单元格的中心设置采集点N(i，j)坐标为在一个测试点计算得到x，y的值，则该测试点s(x，y)落在定位单元格的坐标i，j的计算公式为符号[]表示取整，初始化指纹数据库包括初始化各定位AP基于时间序列在各取样点位置采集的RSSI、信号均值和标准差和初始化测试设备在测试点采集到的RSSI信号和测试设备基于时间的位置变化；B.指纹数据库数据采集：将定位AP测试信道划分满足两两相邻的AP，选择互不干扰的测试信道，并按固定功率发送信号，所述测试车将所述频谱测试仪升举至高度h，控制测试车依次在每个单元格的采集点N(i，j)收集测试信号向量，按一定时间间隔t，收集m次，称为一次采样周期T，即T＝m×t，将在该采集点N(i，j)收集到的各AP的测试信号SRSSI发送回控制端系统，每一次采样周期采集T的APn_MAC，RSS表示第n个AP收集到的RSSI信号；C.指纹数据预处理：先过滤非定位AP信号，求有采集到信号的定位AP集台A是定位AP的MAC地址集合，求得的集合UAP是采集到测试信号的定位AP的集合；然后对定位AP信号均值滤波，对集合UAP取前p个信号好的AP，p≥3，对一次采样周期T采集的信号强度，求每个定位AP的信号强度均值μ和标准差σ，选举原则是：根据均值μ大的，取前p个信号好的AP，如果均值μ相等，则取标准差σ大的，如果μ和σ都相等，则取MAC地址小的，得到一个新集合该集合表示测试设备一次采样周期T中，取得的前p个信号最好的定位AP信号均值和标准差的集合；然后将数据更新至指纹数据库；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种WiFi定位的方法，其特征在于：其包括具有第一WiFi模块、频谱测试仪和供电子系统的可移动测试车和具有第二WiFi模块的控制端系统，通过所述第一和第二WiFi模块，所述控制端系统接收频谱测试仪采集的信号且控制连接所述测试车的移动，所述频谱测试仪通过升降台设置在所述测试车上；并包括以下步骤：A.定位初始化：将若干定位AP安装在高度H所在平面，并在所述平面上构成直角坐标系覆盖待定位区域，各个定位AP的坐标为APi，j＝(i×K，j×K)，i，j∈Z，K＞0，所述直角坐标系将待定位区域划分为若干个k×k的单元格，k＞0，在各个单元格的中心设置采集点N(i，j)坐标为

【技术特征摘要】
1.一种WiFi定位的方法，其特征在于：其包括具有第一WiFi模块、频谱测试仪和供电子系统的可移动测试车和具有第二WiFi模块的控制端系统，通过所述第一和第二WiFi模块，所述控制端系统接收频谱测试仪采集的信号且控制连接所述测试车的移动，所述频谱测试仪通过升降台设置在所述测试车上；并包括以下步骤：A.定位初始化：将若干定位AP安装在高度H所在平面，并在所述平面上构成直角坐标系覆盖待定位区域，各个定位AP的坐标为APi，j＝(i×K，j×K)，i，j∈Z，K＞0，所述直角坐标系将待定位区域划分为若干个k×k的单元格，k＞0，在各个单元格的中心设置采集点N(i，j)坐标为在一个测试点计算得到x，y的值，则该测试点s(x，y)落在定位单元格的坐标i，j的计算公式为符号[]表示取整，初始化指纹数据库包括初始化各定位AP基于时间序列在各取样点位置采集的RSSI、信号均值和标准差和初始化测试设备在测试点采集到的RSSI信号和测试设备基于时间的位置变化；B.指纹数据库数据采集：将定位AP测试信道划分满足两两相邻的AP，选择互不干扰的测试信道，并按固定功率发送信号，所述测试车将所述频谱测试仪升举至高度h，控制测试车依次在每个单元格的采集点N(i，j)收集测试信号向量，按一定时间间隔t，收集m次，称为一次采样周期T，即T＝m×t，将在该采集点N(i，j)收集到的各AP的测试信号SRSSI发送回控制端系统，每一次采样周期T采集的APn_MAC，RSS表示第n个AP收集到的RSSI信号；C.指纹数据预处理：先过滤非定位AP信号，求有采集到信号的定位AP集合A是定位AP的MAC地址集合，求得的集合UAP是采集到测试信号的定位AP的集合；然后对定位AP信号均值滤波，对集合UAP取前p个信号好的AP，p≥3，对一次采样周期T采集的信号强度，求每个定位AP的信号强度均值μ和标准差σ，选举原则是：根据均值μ大的，取前p个信号好的AP，如果均值μ相等，则取标准差σ大的，如果μ和σ都相等，则取MAC地址小的，得到一个新集合该集合表示测试设备一次采样周期T中，取得的前p个信号最好的定位AP信号均值和标准差的集合；然后将数据更新至指纹数据库；D.定位数据预处理：测试车的频谱测试仪将在待定位s(x，y)收集到的信号强度和发送信号的AP的MAC地址发送给控制端系统，通过比对发送信号AP的MAC地址，将非定位AP的信号删除，形成集合是采集到测试信号的定位AP的集合，然后对定位AP信号阈值滤波，对集合取前q个信号好的AP信号，其他信号删除，q≥3；E.匹配定位单元：在RSSI空间中，将指纹库的信号强度数据与收集到的测试点的信号强度数据进行匹配，选择最匹配的，确定定位单元，从指纹库的中，根据的AP的MAC地址，取出中包含这些AP的MAC地址的子集合，计算上述子集合中，每个采集点RSSI与测试点RSSI的信号强度的欧氏距离，将欧式距离从小到大排序，采集点与测试点RSSI信号强度的欧式距离越小，说明测试点落在采集点标识的定位单位概率越高，欧式距离计算公式：F.计...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海良，郭超，龙家锐，
申请(专利权)人：厦门卓网信息科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35