[发明专利]基于WiFi信号的室内无线定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及室内无线定位技术，具体涉及基于WiFi信号的室内无线定位方法。

背景技术

随着当前移动通信技术的发展以及无线网络的逐渐普及，对于基于定位的服务(LBS)的需求也日益迅速增加，例如，出行路线导航和实时位置跟踪；商场购物车定位和顾客消费习惯收集；医院重病人跟踪监护和产房婴儿防盗等。因此，基于定位的计算和服务在人们的日程生活中发挥的作用越来越重要。

当前，室内定位技术主要有以下几种：

(1)光跟踪定位技术。光跟踪定位技术有很多种类，但它们都要求探测器和跟踪目标之间是可视的，这就限制了其应用范围。

(2)A-GPS定位技术。利用A-GPS的定位需要增加网络传输的次数，这对通信运营商来说无疑增加了额外的成本，并且A-GPS定位技术通过延长每个码的延迟时间来提高信号的灵敏度，但这需要通过相关机搜索延迟码，所以这种A-GPS定位技术需要在手机内集成GPS接收机，因此决定了A-GPS定位技术使用范围的局限性。

(3)超声波定位技术。超声波定位技术虽然优点在于定位精度高，但当它遇到反射、透射、绕射等多径效应的影响时，定位精度明显降低，而且成本较高。

(4)蓝牙技术。虽然蓝牙技术所需的设备体积小、易于集成在PDA、PC以及手机中，但它在复杂的环境中稳定性差、覆盖范围小。

(5)WiFi技术。IEEE 802.11发展至今已日趋完善，随着WiFi的应用普及，基于WiFi的WLAN广泛分布于学校、工厂、办公环境和公共娱乐场所等，智能手机、笔记本、Pad等内置了无线网卡的手持设备也都可以接收附近的WiFi信号，因此，通过WiFi信号强度指示来对目标进行定位已经成为了可能。WiFi技术覆盖范围广泛，易于安装，需要少量的接入点(Access Point,AP)，传输速度快并且成本较低，因此，基于WiFi的定位在无线定位领域中引起了广泛重视，也成为了学术界研究的热点。

早在2000年，微软公司就开发了一套基于指纹定位的试验系统，这套系统通过离线阶段对指纹数据库的建立实现在线阶段的定位匹配，使用的方法也主要是最近邻法以及K近邻法。

另外，Ekahau公司也曾开发了一套基于WiFi网络的实时定位系统，能够在所有支持WiFi的无线网络上对目标进行定位，精度能够具体到房间号、楼层数。该实时定位系统主要通过保存在数据库中某些特定位置的信号强度对比当前移动终端收到的信号强度，并以条件概率作为参考来确定移动终端的位置。同时能够保存冗余定位信息到数据库中。当移动终端位于真实环境进行定位的时候，定位服务器把环境内的障碍物等因素考虑进去之后，再结合之前建立的指纹数据库中的信息估算出移动终端的定位位置，同时利用数据库中冗余信息实现对移动终端定位位置的修正从而得到比较精确的定位结果。

国内WiFi网络建设起步比较晚，但是最近几年发展迅速。上海市计划在2010年前建立起覆盖全市的高速无线网络；北京市预计在今年年底以前完成五环以内的城区普及无线宽带高速上网；其他许多城市也相继开始大规模建设无线网络。个人位置服务的发展在法律层面，还牵涉到用户隐私的保护问题。我国法律在《民法》中确定了对公民名誉权的保护，但对于用户位置的隐私性质没有详细的阐述或明确规定。这一立法上的相对滞后，可能影响LBS产业的发展。如何促进用户认识各种深入的增值应用服务，并形成有效需求和使用习惯，成为LBS市场的关键。

目前我国的LBS还属于相对匾乏的阶段。但国内已有一些公司开发出可以能够基于WiFi技术的实时定位解决方案。2009年，Ekahau公司宣布将其开发的WiFi实时定位系统正式应用于北京地坛医院。该定位系统主要用于医院追踪资产、设备和病人，及时了解和掌握关键工作人员、资产和医疗设备的实时位置信息等，这套系统的应用减少了医疗保健的成本、提高工作效率和改善了工作流程。

室内定位算法是实现室内定位目标的核心技术，目前，主要包括基于传播模型的算法以及指纹定位算法，其中：

传播模型的算法利用信号在空气中进行传播所统计出来的模型及相应参数，根据接受到的AP强度值进行距离估计从而对目标进行定位，但是由于室内各种影响定位的因素存在，这就要依赖于不同的算法来对估计的距离进行处理换算。主要包括三种转换算法：最小二乘算法、双曲线算法以及三边算法。