适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT测距定位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了适用于手机实现室内定位的基于WiFi

【技术实现步骤摘要】
适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT测距定位系统及方法


[0001]本专利技术属于室内定位的
，具体涉及一种适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT测距定位系统及方法。

技术介绍

[0002]基于位置服务的应用使得定位技术受到越来越多的关注，同时对定位结果的精度提出了更高的要求。随着智能手机的普及和应用，提供多种基于位置服务的手机会成为未来大众高精度定位的主要载体。由于基于全球导航卫星系统(GNSS)的导航信号在室内很难被接收到，因此不能被用于室内定位。为解决室内定位问题，已经提出了多种技术方案，如基于WiFi、超宽带、蓝牙、惯性传感器等，与其它技术相比，WiFi因庞大的受众和低廉的价格受到更多的关注。ToA、TDoA等测距方式因时钟误差使得测距结果偏差严重，以此用来定位是极度不合理的。RTT测距方式因消除钟差带来的影响可以提供更精确的测距结果，目前尚未提出合理的测距及定位方案。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT测距定位系统及方法，能够消除钟差带来的影响，提供更精确的测距及定位结果。
[0004]实现本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT测距定位系统，包括中央处理单元、测距系统和定位系统；所述中央处理单元包括数据预处理模块，所述数据预处理模块包括系统误差修正模块、非视距数据处理模块、无多路径视距数据筛选模块；
[0006]所述测距系统用于获得手机至可与手机通讯用路由器间的测距信息以及所述路由器位置信息；
[0007]所述系统误差修正模块、非视距数据处理模块、无多路径视距数据筛选模块分别对所述测距信息及所述路由器位置信息进行系统误差修正、非视距数据处理和无多路径视距数据筛选；
[0008]所述定位系统对预处理后的数据进行定位解算获得定位结果。
[0009]进一步地，所述系统误差修正模块不将系统误差作为常数性系统误差处理。
[0010]进一步地，在非视距数据处理模块中，非视距数据作为恒值误差被半参数模型中非参数部分吸收。
[0011]进一步地，在无多路径视距数据筛选模块中，通过数据筛选提炼出视距结果均值参与定位解算，以减少定位误差。
[0012]进一步地，所述测距系统包括手机测距软件、WiFi连接单元、可与手机通讯用路由器和云服务器，所述手机测距软件通过WiFi连接单元向所述可与手机通讯用路由器发送通讯命令，所述可与手机通讯用路由器支持IEEE 802.11mc协议，所述可与手机通讯用路由器
与所述云服务器连接，所述云服务器向所述手机测距软件提供可与手机通讯用路由器位置信息，所述路由器位置信息包括路由器横坐标信息、路由器纵坐标信息和路由器高程信息。
[0013]进一步地，所述手机测距软件可显示返回值，所述返回值包括测距信息和所述路由器位置信息，所述测距信息包括距离值、距离值标准差、RSSI、时间戳、请求通讯次数和通讯成功次数，所述距离值是所述通讯成功次数所得结果平均值，所述距离值标准差是所述通讯成功次数所得结果距离值标准差，所述RSSI是所述通讯成功次数所得RSSI平均值，所述时间戳为可溢出九位数字时间戳，所述请求通讯次数不超过16，所述通讯成功次数小于所述请求通讯次数。
[0014]一种适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT的定位方法，包括以下步骤：
[0015]步骤一、获得手机至可与手机通讯用路由器间的测距信息以及所述路由器位置信息；
[0016]步骤二、对步骤一所得信息进行数据预处理，所述数据预处理包括系统误差修正、非视距数据处理、无多路径视距数据筛选；
[0017]步骤三、判断是否有预设位置；若有则进入步骤四，否则将最小二乘法获得的结果作为预设位置，进入步骤四；
[0018]步骤四、利用预处理后的数据通过L曲线法或者U曲线法确定正则化参数；
[0019]步骤五、根据测距信息中的距离值标准差确定权阵；
[0020]步骤六、利用与距离相关的函数来确定正则化矩阵；
[0021]步骤七、根据步骤三到六获得的数据结果进行位置解算，获得半参数解算结果；
[0022]步骤八、判断步骤七获得的半参数解算结果与步骤三得到的预设结果位置差是否小于预设阈值，如果小于阈值，则输出位置结果；如果大于阈值，将半参数解算结果作为预设位置并返回步骤四。
[0023]有益效果：
[0024]本专利技术通过对系统误差的修正、非视距及多路径下数据的处理、半参数法引入，能够提供优于1m精度的定位结果。
附图说明
[0025]图1为本专利技术一种适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT测距定位系统结构示意图。
[0026]图2为本专利技术的测距系统结构示意图。
[0027]图3为本专利技术实施例的测距软件结构示意图。
[0028]图4为本专利技术一种适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT的定位方法流程图。
[0029]其中，1-中央处理单元；2-测距系统；3-定位系统；4-数据预处理模块；5-系统误差修正模块；6-非视距数据处模块；7-无多路径视距数据筛选模块；8-基于半参数定位算法；9-手机测距软件；10-WiFi连接单元；11-可与手机通讯用路由器；12-云服务器；13-路由器；14-可与手机通讯用路由器位置信息；15-路由器横坐标信息；16-路由器纵坐标信息；17-路由器高程信息；18-返回值；19-测距信息；20-距离值；21-距离值标准差；22-RSSI；23-时间戳；24-请求通讯次数；25-通讯成功次数。
具体实施方式
[0030]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0031]如图1-3所示，本专利技术提供一种适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT测距定位系统，包括中央处理单元1，所述中央处理单元1上分别连接有测距系统2、定位系统3，所述中央处理单元1包括数据预处理模块4，所述数据预处理模块4包括系统误差修正模块5、非视距数据处理模块6、无多路径视距数据筛选模块7等。
[0032]所述测距系统2用于获得手机至可与手机通讯用路由器间的测距信息以及所述路由器位置信息；
[0033]所述系统误差修正模块5、非视距数据处理模块6、无多路径视距数据筛选模块7分别对所述测距信息及所述路由器位置信息进行系统误差修正、非视距数据处理和无多路径视距数据筛选；
[0034]所述定位系统3对预处理后的数据进行定位解算获得定位结果。
[0035]在系统误差修正模块5中，本专利技术认为WiFi-RTT测距系统误差不是常数性系统误差，表现出一定的规律性和随机性，是典型的半参数系统误差；所述系统误差修正不再将系统误差作为常数性系统误差处理；这一处理方式也是在WiFi-RTT定位中首次发现并应用。
[0036]在非视距数据处理模块6中对非视距数据进行处理时，本专利技术认为阻隔层位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT测距定位系统，其特征在于，包括中央处理单元、测距系统和定位系统；所述中央处理单元包括数据预处理模块，所述数据预处理模块包括系统误差修正模块、非视距数据处理模块、无多路径视距数据筛选模块；所述测距系统用于获得手机至可与手机通讯用路由器间的测距信息以及所述路由器位置信息；所述系统误差修正模块、非视距数据处理模块、无多路径视距数据筛选模块分别对所述测距信息及所述路由器位置信息进行系统误差修正、非视距数据处理和无多路径视距数据筛选；所述定位系统对预处理后的数据进行定位解算获得定位结果。2.如权利要求1所述的一种适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT测距定位系统，其特征在于，所述系统误差修正模块不将系统误差作为常数性系统误差处理。3.如权利要求1所述的一种适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT测距定位系统，其特征在于，在非视距数据处理模块中，非视距数据作为恒值误差被半参数模型中非参数部分吸收。4.如权利要求1所述的一种适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT测距定位系统，其特征在于，在无多路径视距数据筛选模块中，通过数据筛选提炼出视距结果均值参与定位解算，以减少定位误差。5.如权利要求1所述的一种适用于手机实现室内定位的基于WiFi-RTT测距定位系统，其特征在于，所述测距系统包括手机测距软件、WiFi连接单元、可与手机通讯用路由器和云服务器，所述手机测距软件通过WiFi连接单元向所述可与手机通讯用路由器发送通讯命令，所述可与手机通讯用路由器支持IEEE802.11mc协议，所述可与手机通讯用路由器与所述云服务器连接，所述云服...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子申，郭笑尘，汪亮，王宁波，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：