[发明专利]一种基于飞艇的三维WiFi指纹制图系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于飞艇的三维WiFi指纹制图系统和方法。

背景技术

飞艇作为一种被广泛使用的悬浮式航空器，具有在空中悬浮的能力，而且操作驾驶简单方便，它能够在低空低速飞行，安全性能比较好，对起落的场地要求不高，运营成本也比较低，易于维护保养。室内(外)飞行器的优势在于其商业价值，可广泛用于监控、测绘、定位、通信及信号增强和货物运输等领域，可以提供良好的周边视界，可以进行广告展示、航拍、电视转播和安全监控等活动。

而WiFi指纹(Fingerprint)定位原理就是建立WIFI信号特征和位置信息之间的稳定映射关系，使用Radio-map和信号值，通过定位算法计算位置信息。WIFI指纹需绘制“信号场强图”(指纹库)，信号采集时间越长，采集点越多，指纹库越准确，但时间成本和费用也越高。另一方面，受制于人工操作方式，WIFI指纹采集及定位只能在二维地面上进行，缺乏三维空间处理能力。

发明内容

基于上述情况，有必要提供了一种基于飞艇的三维WiFi指纹制图系统。

一种基于飞艇的三维WiFi指纹制图系统，包括无障碍导航飞艇、多个无线AP控制点和地面站，多个无线AP控制点均匀设置在待测区域并发射WiFi信号覆盖整个待测区域，

所述无障碍导航飞艇具体包括动力模块、导航模块、WiFi指纹采集模块、无线通信模块和定位模块，其中

所述动力模块用于驱动飞艇飞行或变向；

所述定位模块用于实时获取当前飞艇的位置信息；

所述导航模块与所述动力模块连接，用于预设三维WiFi指纹采集范围和采集航线，并控制所述动力模块驱动飞艇在预设的采集范围内按照预设的采集航线进行飞行；

所述WiFi指纹采集模块与定位模块连接，用于获取无线AP控制点的位置信息和采集WiFi指纹信息，并实时将WiFi指纹信息与当前的位置信息发送至无线通信模块；

所述无线通信模块用于将WiFi指纹信息和位置信息发送给地面站；

所述地面站包括GIS模块、三维制图模块和三维WiFi指纹合成模块，其中

所述三维制图模块用于根据位置信息绘制待测区域内的三维地图；

所述GIS模块用于根据WiFi指纹信息绘制待测区域内的WiFi指纹地图；

所述三维WiFi指纹合成模块用于根据三维制图模块绘制的三维地图和GIS模块绘制的WiFi指纹地图进行合成，形成三维位置和WiFi指纹对应的三维WiFi指纹地图。

作为一种改进，所述飞艇还包括探测模块，所述探测模块与所述动力模块连接，所述探测模块用于在飞艇按照预设的采集航线飞行时探测航线上是否存在障碍物，若存在障碍物则暂时改变预设的飞行航线，避开障碍物后重新回到采集航线。

进一步的，所述探测模块具体包括超声波感应模块，所述超声波感应模块在飞艇按照预设采集航线飞行时进行超声波探测，当收到障碍物反射回的超声波时，控制动力模块改变预设的飞行航线，避开障碍物后重新回到预设采集航线。

进一步的，所述探测模块具体还包括视觉感应模块，所述视觉感应模块用于当超声感应模块未能感应出障碍物，而视觉感应模块发现障碍物时，及时控制动力模块改变预设的飞行航线，避开障碍物后重新回到预设采集航线。

进一步的，所述探测模块具体还包括碰撞感应模块，所述碰撞感应模块用于当超声波感应模块和视觉感应模块均未探测出障碍物而造成飞艇与障碍物发生碰撞时，及时控制动力模块改变预设的飞行航线，避开障碍物后重新回到预设采集航线。

具体的，所述位置信息包括经纬度及高程信息、飞行方向信息以及飞艇的姿态信息。

具体的，所述WiFi指纹信息包括信号强度(RSS)，角度信息(AOA)，相位信息(POA)，时间信息(TOA)和时间差信息(DTOA)。

作为一种改进，所述定位模块通过GPS、北斗定位、基站、无线局域网对飞艇进行定位。

再者，所述定位模块还可以通过获取无线AP控制点的位置信息和采集WiFi指纹信息，利用三角定位原理对飞艇进行定位。

一种基于飞艇的三维WiFi指纹制图方法，包括如下步骤：

S101：在待测区域架设多个AP控制点，使WiFi信号覆盖整个待测区域；

S102：飞艇按照预设飞行航线在待测区域进行飞行，装设在飞艇上的WiFi指纹采集模块和定位模块分别实时采集WiFi指纹信息和当前位置信息，并将WiFi指纹信息和当前位置信息通过无线通信模块发送至地面站；