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基于智能手机和Wi-Fi无线网络的楼宇内部定位方法和系统技术方案

技术编号:9546718 阅读:136 留言:0更新日期:2014-01-08 22:53
本发明专利技术提供了一种基于智能手机和Wi-Fi无线网络的楼宇内部定位方法和系统,通过大量普通用户采集指纹来完成采样步骤,用信号的相对强度取代绝对强度值,通过基于最长子序列的定位算法,解决信号波动的问题。研究表明,通过这种定位方法,可以大量节省人力成本,提高定位的精确度。

【技术实现步骤摘要】
基于智能手机和W1-Fi无线网络的楼宇内部定位方法和系统
本专利技术提供一种在楼宇内部定位的方法和系统,具体涉及ー种利用W1-Fi无线网络信号的指纹定位方法,属于普适计算领域。
技术介绍
随着无线通信技术的发展,智能手机已经成为人们生活中必不可少的一部分。智能手机不仅拥有功能強大的操作系统,而且支持用户安装应用程序来扩展其功能。由于智能手机具有私人化和便携的特性,同时内置了许多传感器(如磁感应传感器、重力传感器、加速传感器等),使其成为获取个人信息的关键途径。应用程序根据这些信息便可对用户提供更加个性化的服务,其中位置(location)就是ー类被广泛使用的个人信息。目前的智能手机应用市场中,LBS (Location Based Service,基于位置的服务)应用占据了非常大的一部分,它们根据人们的地理位置信息为用户提供相应的服务。定位越精确,就越有可能提供更好的服务。因此,准确获取用户的位置信息成为了各类LBS应用的基础。目前最为成熟的GPS (Global Position System)定位系统存在信号遮盖的问题,在受到房屋遮掩的室内和地下都无法使用,但是用户仍然存在強烈的室内定位的需求,因此寻找室内的定位方法成为了ー个不可忽视的问题。目前楼宇内部定位的技术包括INS惯性导航、红外线、蓝牙、超声波、无线传感网、W1-Fi等。INS惯性导航技术通过对人们步行时各传感器收集到的数据变化,推测步行的方向和速度,以此来定位,需要对每个人単独建摸,而且误差会累计增加,精度不高;红外线、蓝牙、超声波、无线传感网技术需要在楼内部署新的设备,难以普及,而且红外线、蓝牙信号传播距离短容易受到室内灯光、噪声信号的干扰,超声波受到反射、遮挡的影响很大。随着移动互联网的发展,越来越多的地方已经被W1-Fi无线网络覆盖,特别是写字楼、商场、办公楼等。这使得基于W1-Fi无线网络的楼宇内部定位技术无需额外部署设备,就可以直接使用,从而节省了成本,具有明显的可行性和应用价值。目前基于W1-Fi无线网络的指纹定位方法,需要首先采集楼宇内部各个地点上接收到的AP (访问接入点)及其信号強度作为样本(每ー个样本称作一个指纹),然后在每一次定位的时候,将当时的指纹与样本库里的指纹进行比对,最接近的那个样本所在地被认作当前所在的地理位置。然而,这种方法主要面临以下两个重要问题:1)AP指纹采样需要耗费大量的人力成本:需要专业的人员在楼内每ー个地点(如每4平方米)进行足够时间的采样才能获得ー个可用的定位样本数据库。2)AP信号剧烈波动问题:AP信号強度易受到环境因素的干扰而随着时间不断发生变化,同时,不同的AP信号接收设备(如智能手机)接收到的信号強度具有明显的差异性。
技术实现思路
为了便于说明,本文约定:“AP”代表W1-Fi无线访问接入点;“指紋”表示在某个地理位置点接收到的所有AP的信息和信号。本专利技术的目的是提供一种基于智能手机和W1-Fi无线网络的楼宇内定位的方法和系统,用以解决室内定位的问题,以克服AP指纹采样人力成本高及AP信号剧烈波动问题。本方法的原理:通过大量普通用户采集指纹来完成采样步骤,用信号的相对强度取代绝对强度值,通过基于最长子序列的定位算法,解决信号波动的问题。研究表明,通过这种定位方法,可以大量节省人力成本,提高定位的精确度。本专利技术提供的技术方案如下:一种基于智能手机和W1-Fi无线网络的楼宇内部定位方法,包括如下步骤:步骤1:由用户采集指纹,包括:用户通过手机网卡扫描W1-Fi信号,记录每个检测到的 AP 的 BSSID (Basic Service Set Identification)和信号强度 RSSI (ReceivedSignal Strength Indicator),由用户标记该指纹所属位置Label,存入数据库,形成样本库;本系统提供指纹采集服务,任何应用可调用该服务,可自行设计采样的情景以提闻用户体验;步骤2:由于样本由非专业的用户采集,可能出现样本标记错误等现象,在使用前定时对样本库进行整理,删除错误的样本;步骤3:采集用户当 前指纹 ,并和样本库内的指纹进行对比,进而确定用户当前的地理位置。其中,步骤I中,样本库内每个样本为[Label, KBSSID1, RSSI1), <BSSID2, RSSI2>,…,<BSSIDn,RSSIn>}],其中Label是指纹所属位置,〈BSSID” RSSIi)代表一次扫描检测到的APi的BSSIDi和其对应的信号强度RSSIi,集合KBSSID1, RSSI1), <BSSID2, RSSI2),…,<BSSIDn, RSSIn>}为一次扫描检测到的n个AP的情況。步骤I中,每次采样以一定频率F采样N次,以确保该样本包含了一小段时间内的所有波动信息。步骤2中,使用聚类的方法定期整理数据库:如果同一标记(地点)下存在明显离群点(即与聚类样本的平均相似度小于ー个阈值Outlier_Threshold的样本,其中两个样本SI和S2的相似度可以用公式本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于智能手机和Wi?Fi无线网络的楼宇内部定位方法,其特征是,包括如下步骤:步骤1:由用户采集指纹,包括:用户通过手机网卡扫描Wi?Fi信号,记录每个检测到的AP的BSSID和信号强度RSSI,由用户标记该指纹所属位置Label,存入数据库,形成样本库;步骤2:在使用前定时对样本库进行整理,删除错误的样本;步骤3:采集用户当前指纹,并和样本库内的指纹进行对比,进而确定用户当前的地理位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能手机和W1-Fi无线网络的楼宇内部定位方法,其特征是,包括如下步骤: 步骤1:由用户采集指纹,包括:用户通过手机网卡扫描W1-Fi信号,记录每个检测到的AP的BSSID和信号強度RSSI,由用户标记该指纹所属位置Label,存入数据库,形成样本库; 步骤2:在使用前定时对样本库进行整理,删除错误的样本; 步骤3:采集用户当前指纹,并和样本库内的指纹进行对比,进而确定用户当前的地理位置。2.如权利要求1所述的楼宇内部定位方法,其特征是,步骤I中,样本库内每个样本为[Label, KBSSID1, RSSI1), <BSSID2, RSSI2),...,<BSSIDn, RSSIn>}],其中 Label 是指纹所属位置,〈BSSID” RSSIi)代表一次扫描检测到的APi的BSSIDi和其对应的信号強度RSSIi,集合KBSSID1, RSSI1), <BSSID2, RSSI2),…,<BSSIDn,RSSIn>}为一次扫描检测到的 n 个 AP 的情况。3.如权利要求1所述的楼宇内部定位方法,其特征是,步骤I中,毎次采样以一定频率F米样N次,以确保该样本包含了一小段时间内的所有波动信息。4.如权利要求1所述的楼宇内部定位方法,其特征是,步骤2中,使用聚类的方法定期整理数据库:如果同一标记下 存在明显离群点,则视作错误标记的数据,将它删除。5.如权利要求1所述的楼宇内部定位方法,其特征是,步骤3的实现方法为: 3.1)采集当前指紋:用户手机网卡扫描W1-Fi信号,得到KBSSID1, RSSI1), <BSSID2, RSSI2),…,<BSSIDn,RSSIn>},作为当前位置的指纹信息; 3.2)进行定位计算:将采集到的指纹与样本库内的指纹进行对比,使用信号的相对强度取代绝对值计算用户的当前地理位置。6.如权利要求5所述的楼宇内部定...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭耀陈昕孔俊俊陈向群
申请(专利权)人:北京大学
类型:发明
国别省市:

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