一种基于无线信号的精确定位方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种基于无线信号的精确定位方法及装置，公开了一种定位方法和装置。单位时间内，云端接收来自移动端的移动端数据并根据所述移动端数据计算所述移动端与其他移动端之间的设备间距离；所述云端根据所述其他移动端的标识分析出所述移动端通过无线信号能够搜索到的所述其他移动端，并根据所述移动端的所述优化后的地理位置信息以及所述移动端与所述其他移动端之间的所述设备间距离计算出所述移动端与所述其他移动端精确的相对位置，并得到优化后的绝对位置；所述云端将所述相对位置及所述优化后的绝对位置输出至所述移动端并绘制出位置实时信息图。本发明专利技术实现了移动端在多环境、多条件下精确的相对定位，提高了绝对定位精度，同时能够获得移动端与建筑物或障碍物之间的相对位置关系。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于通信
，具体地说，涉及一种基于无线信号的精确定位方法及装置。
技术介绍
近些年来，随着移动设备的普及，定位技术服务越来越受到人们的青睐，室内定位和室外定位都为人们对生活带来了很多便捷的使用体验。大家所熟知的移动设备GPS或AGPS定位是依靠卫星及移动设备基站进行位置信息获取的，部分没有GPS功能的移动设备也可以借助移动设备通讯基站的LBS地理位置信息服务来进行定位，这些技术主要用于进行室外定位。GPS定位的基本原理是利用三角函数测距法。卫星发射的信号被用户接收到需要一段时间，把信号传输速度按光速来计算，根据接收信号的时间可以确定用户距离卫星的直线距离，然后根据多颗卫星与用户的距离关系推算出用户的实际位置。GPS的优点是定位相对精准，在晴朗的户外，民用GPS的精度可达10米级，但是GPS容易受环境的影响，比如野外阴天的森林，天上有云、电离层都会对卫星信号产生影响甚至有可能定位失败。当然，GPS最大的局限性是不能在封闭的空间内比如大楼里面使用，这对室内定位来说是一个非常大的局限。A-GPS(AssistedGPS)即辅助GPS技术，它可以通过移动通信运营基站实现快速定位。当在很差的信号条件下，例如在一座城市，用于GPS定位的卫星发射信号可能会被许多不规则的建筑物、墙壁或树木削弱。在这样的条件下，A-GPS系统可以通过运营商基站信息来进行快速定位。但是A-GPS也存在许多的缺陷，首先A-GPS的定位实现必须通过多次网络传输(最多可达六次单向传输)，这对运营商来说是被认为大量的占用了空中资源。而且AGPS手机比一般手机在耗电上有一定的额外负担，间接减短了手机的待机时间。其次A-GPS技术的精度很低，即使在室外，定位精度仍然在百米级。当然最重要的缺陷如GPS一样，室内定位依然存在非常大的局限性，由于障碍物、信号衰减等因素，在室内的定位精度往往在千米级。在地下室，或是大型室内购物广场等建筑物内，室内定位问题无法解决。因为室内的建筑结构复杂，让传统的定位系统失去了作用，需要借助Wi-Fi或是ZigBee、RFID、蓝牙(Bluetooth)等技术来实现室内的精确定位。在现有的室内精确定位技术中，通常需要预先布设参考基准点，如RADAR室内定位方法、HORUS系统定位方法等。RADAR是一个基于WLAN的室内定位系统，该系统依赖室内的wifi设备进行定位。这个定位系统需在室内环境中选取参考基准点，利用欧氏距离和无线电信号在室内传播的特性来实现对目标单位的定位。但是由于室内环境非常复杂，墙壁，桌椅，书柜等物品对信号有着严重的干扰，会对信号产生严重的多径效应。而多径效应会导致严重的码间串扰，从而导致RADAR室内定位精度无法提升，实际使用价值并不高。HORUS系统室内定位方法是一个完全基于指纹数据库的wlan室内定位系统。该系统没有使用复杂的无线电信号模型，而是增加了需要定位的室内环境中的参考基准点数量，从而通过比对数据库中的信息来实现系统定位。HORUS定位方法仍然存在着很大的问题，首先，参考点的增加使得系统在离线采样阶段需要花费更多的人力和物力，而且这个离线采样过程如果室内环境一旦发生改变，就必须重新进行离线采样。这使得定位数据库只能应对一个区域的一个样子，不能够灵活的使用。由于室内信号的噪声没有一个高精度的模型，在这个方法中他只能近似的使用高斯模型进行模拟和估计。但是实际在室内定位的过程中，高斯模型并不一定能够很好的契合，因此，HORUS系统室内定位方法准确度低，成本又非常高。由此可见，室内环境是一个复杂的环境，信号在传播过程中受室内的人员和物品墙壁的影响，衰减比较大，这样给室内环境下的人和物品的精确定位带来了困难。设置参考基准点不仅耗费定位成本，同时基准点本身也容易受到室内环境的影响。然而，在实际应用中，精确的室内定位具有非常高的使用价值。比如，当大楼、地下室、矿井、车库等环境下的人员和物品，如在发生火灾，地震等灾难时，有一套有效的室内定位系统，将有利于我们实施快速而准确的救援，减少对人和物品的伤害。因此，一个高精度的室内定位方法亟待提出。
技术实现思路
传统移动设备定位方式在封闭区间内误差较大，进而无法获得移动设备之间精确的相对位置，有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种基于无线信号的精确定位方法及装置。本专利技术使用基于无线信号(蓝牙、WiFi、ZigBee等)强度，辅以GPS/北斗/wifi/基站/地磁定位等定位方式，实现移动端在多种环境、多种条件下精准的相对定位，同时能够获得与建筑或障碍物的相对位置关系。本申请公开了一种基于无线信号的精确定位方法，移动端侧的实现主要包括以下步骤：在单位时间内，移动端获取并优化自身的地理位置信息，得到所述移动端优化后的地理位置信息；所述移动端接收并优化其他移动端的无线信号强度，得到所述其他移动端的优化后的无线信号强度，并从所述无线信号中获取所述其他移动端的标识；所述移动端将自身优化后的地理位置信息、接收并优化后的所述其他移动端的无线信号强度、所述其他移动端的标识实时发送至云端；以使所述云端根据所述移动端接收并优化后的所述其他移动端的无线信号强度以及所述其他移动端接收并优化后的所述移动端的无线信号强度计算所述移动端与所述其他移动端之间的设备间距离；所述云端根据所述其他移动端的标识分析出所述移动端通过无线信号能够搜索到的所述其他移动端的数量，并根据所述移动端的所述优化后的自身地理位置信息和所述设备间距离计算出所述移动端与所述其他移动端精确的相对位置，并得到优化后的绝对位置；所述云端将所述移动端与所述其他移动端精确的所述相对位置及所述优化后的绝对位置输出至所述移动端并在所述移动端中绘制出以所述移动端的地理位置为中心的位置实时信息图。本申请公开了一种基于无线信号的精确定位方法，云端侧的实现主要包括以下步骤：在单位时间内，云端接收来自移动端的移动端数据，其中所述移动端数据包括所述移动端自身优化后的地理位置信息、所述移动端接收并优化后的其他移动端的无线信号强度、其他移动端的标识，其中所述其他移动端的标识为所述移动端通过所述其他移动端的无线信号获取到的所述其他移动端的无线信号标识符；所述云端根据所述移动端接收并优化后的所述其他移动端的无线信号强度以及所述其他移动端接收并优化后的所述移动端的无线信号强度计算所述移动端与所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线信号的精确定位方法，其特征在于，包括：在单位时间内，移动端获取并优化自身的地理位置信息，得到所述移动端优化后的地理位置信息；所述移动端接收并优化其他移动端的无线信号强度，得到所述其他移动端的优化后的无线信号强度，并从所述无线信号中获取所述其他移动端的标识；所述移动端将自身优化后的地理位置信息、接收并优化后的所述其他移动端的无线信号强度、所述其他移动端的标识实时发送至云端；以使所述云端根据所述移动端接收并优化后的所述其他移动端的无线信号强度以及所述其他移动端接收并优化后的所述移动端的无线信号强度计算所述移动端与所述其他移动端之间的设备间距离；所述云端根据所述其他移动端的标识分析出所述移动端通过无线信号能够搜索到的所述其他移动端的数量，并根据所述移动端的所述优化后的自身地理位置信息和所述设备间距离计算出所述移动端与所述其他移动端精确的相对位置，并得到优化后的绝对位置；所述云端将所述移动端与所述其他移动端精确的所述相对位置及所述优化后的绝对位置输出至所述移动端并在所述移动端中绘制出以所述移动端的地理位置为中心的位置实时信息图。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线信号的精确定位方法，其特征在于，包括：
在单位时间内，移动端获取并优化自身的地理位置信息，得到所述移动
端优化后的地理位置信息；
所述移动端接收并优化其他移动端的无线信号强度，得到所述其他移动
端的优化后的无线信号强度，并从所述无线信号中获取所述其他移动端的标
识；
所述移动端将自身优化后的地理位置信息、接收并优化后的所述其他移
动端的无线信号强度、所述其他移动端的标识实时发送至云端；以使所述云
端根据所述移动端接收并优化后的所述其他移动端的无线信号强度以及所述
其他移动端接收并优化后的所述移动端的无线信号强度计算所述移动端与所
述其他移动端之间的设备间距离；所述云端根据所述其他移动端的标识分析
出所述移动端通过无线信号能够搜索到的所述其他移动端的数量，并根据所
述移动端的所述优化后的自身地理位置信息和所述设备间距离计算出所述移
动端与所述其他移动端精确的相对位置，并得到优化后的绝对位置；所述云
端将所述移动端与所述其他移动端精确的所述相对位置及所述优化后的绝对
位置输出至所述移动端并在所述移动端中绘制出以所述移动端的地理位置为
中心的位置实时信息图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，移动端获取并优化自身的
地理位置信息，包括：
所述移动端通过定位方式获取自身的地理位置信息，所述定位方式包括
GPS定位、北斗定位、WiFi定位、地磁定位、基站定位；
所述移动端对所述自身的地理位置信息进行异常值的处理以及局部自适
应阈值的选取，得到优化后的地理位置信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述无线信号中获取所
述其他移动端的标识之前，进一步包括：
对所述移动端的无线信号标识符格式进行预设以统一所述移动端的唯一
识别信息；
所述移动端根据所述预设的无线信号标识符格式解析得到所述其他移动
端的所述标识。
4.根据权利要求1所述的方法，若所述移动端接收到的所述其他移动端
的无线信号的强度用RSSI值表示时，则所述移动端接收并优化其他移动端
的无线信号强度，得到所述其他移动端的优化后的无线信号强度，进一步包
括：
所述移动端对单位时间内接收到的所述其他移动端的RSSI值进行异常
值处理并对处理结果进行局部自适应阈值的选取。
5.一种基于无线信号的精确定位方法，其特征在于，包括：
在单位时间内，云端接收来自移动端的移动端数据，其中所述移动端数
据包括所述移动端自身优化后的地理位置信息、所述移动端接收并优化后的
其他移动端的无线信号强度、其他移动端的标识，其中所述其他移动端的标
识为所述移动端通过所述其他移动端的无线信号获取到的所述其他移动端的
无线信号标识符；
所述云端根据所述移动端接收并优化后的所述其他移动端的无线信号强
度以及所述其他移动端接收并优化后的所述移动端的无线信号强度计算所述
移动端与所述其他移动端之间的设备间距离；
所述云端根据所述其他移动端的标识分析出所述移动端通过无线信号能
够搜索到的所述其他移动端，并根据所述移动端的所述优化后的地理位置信
息以及所述移动端与所述其他移动端之间的所述设备间距离计算出所述移动
端与所述其他移动端精确的相对位置，并得到优化后的绝对位置；
所述云端将所述移动端与所述其他移动端精确的所述相对位置及所述优
化后的绝对位置输出至所述移动端并在所述移动端中绘制出以所述移动端的
地理位置为中心的位置实时信息图。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述云端根据所述其他移
动端的标识分析出所述移动端通过无线信号能够搜索到的所述其他移动端，
并根据所述移动端的所述优化后的地理位置信息以及所述移动端与所述其他
移动端之间的所述设备间距离计算出所述移动端与所述其他移动端精确的相

\t对位置，并得到优化后的绝对位置，进一步包括：
若所述云端通过对所述其他移动端的标识的分析得知所述移动端未能搜
索到其他移动端时，读取所述移动端的所述优化后的地理位置信息得从而确
定所述移动端的所述优化后的绝对位置。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述云端根据所述移动端
接收并优化后的所述其他移动端的无线信号强度以及所述其他移动端接收并
优化后的所述移动端的无线信号强度计算所述移动端与所述其他移动端之间
的设备间距离，进一步包括：
当所述移动端接收到的所述其他移动端的优化后的所述无线信号强度用
RSSI值表示时，所述云端根据如下公式计算所述移动设备间距离：
dist＝10^((abs(RSSI)-a)/(10*n))
其中，dist为所述设备间距离，abs()为绝对值函数，RSSI为单位时间内
所述移动端接收并优化后的所述其他移动端的无线信号强度和所述其他移动
端接收并优化后的所述移动端的无线信号强度的均值，a为所述移动端和其
他移动端相隔单位距离时的信号强度，n为环境衰减因子。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述云端根据所述其他移
动端的标识分析出所述移动端通过无线信号能够搜索到的所述其他移动端，
并根据所述移动端的所述优化后的地理位置信息以及所述移动端与所述其他
移动端之间的所述设备间距离计算出所述移动端与所述其他移动端精确的相
对位置，并得到优化后的绝对位置，进一步包括：
若所述云端通过对所述其他移动端的标识进行分析得知预设区域范围内
所述移动端能搜索到的其他移动端的数量为1时，读取所述移动端与所述其
他移动端的所述优化后的地理位置信息，根据所述移动端与所述其他移动端
之间的所述设备间距离确定所述移动端与所述其他移动端的精确的所述相对
位置以及优化后的所述绝对位置。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述云端根据所述其他移
动端的标识分析出所述移动端通过无线信号能够搜索到的所述其他移动端，
并根据所述移动端的所述优化后的地理位置信息以及所述移动端与所述其他

\t移动端之间的所述设备间距离计算出所述移动端与所述其他移动端精确的相
对位置，并得到所述优化后的绝对位置，进一步包括：
若所述云端根据所述其他移动端的标识分析得知所述移动端在所述预设
区域范围内能搜索到的移动端数量至少为2时，将所述移动端与所述其他移
动端按照各自在所述预设区域范围内能搜索到的移动端数量进行降序排列以
降低数据计算量，按照所述降序排列的结果依次读取所述预设区域范围内的
移动端与能搜索到的其他移动端之间的所述设备间距离，并根据所述移动端
与所述其他移动端的优化后的所述自身地理位置信息确定所述移动端与每个
所述其他移动端的精确的所述相对位置以及优化后的所述绝对位置。
10.根据权利要求8所述的方法，读取所述移动端与所述其他移动端的
所述优化后的地理位置信息，根据所述移动端与所述其他移动端之间的所述
设备间距离确定所述移动端与所述其他移动端的精确的所述相对位置，进一
步包括：
所述云端以所述移动端的地理位置为中心，以所述移动端的地理位置的
北极方向为纵坐标正方向，以平行于纬线方向向东为横坐标正方向建立坐标
系；
所述云端根据所述移动端和所述其他移动端的所述优化后的地理位置信
息确定所述移动端和所述其他移动端的相对角度方位；
所述云端根据所述移动端与所述其他移动端之间的所述设备间距离辅以
所述移动端与所述其他移动端之间的所述相对角度方位，在所述坐标系上确
定所述移动端与所述其他移动端精确的所述相对位置，并得到所述优化后的
绝对位置。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，按照所述降序排列的结
果依次读取所述预设区域范围内的移动端与能搜索到的其他移动端之间的所
述设备间距离，并根据所述移动端与所述其他移动端的优化后的所述自身地
理位置信息确定所述移动端与每个所述其他移动端的精确的所述相对位置，
进一步包括：
所述云端以所述移动端的地理位置为中心，以所述移动端的地理位置的
北极方向为纵坐标正方向，以平行于纬线方向向东为横坐标正方向建立坐标

\t系；
所述云端根据所述移动端与每个所述其他移动端的所述优化后的地理位
置信息，确定所述移动端与所述每个所述其他移动端之间的相对角度方位；
遍历所述预设区域范围，采用数据拟合的方法，计算出所述移动端与每
个所述其他移动端之间的最优的相对角度方位；
所述云端根据所述移动端与每个所述其他移动端之间的所述移动设备间距离
辅以所述最优的相对角度方位，在所述坐标系上确定所述移动端与每个所述
其他移动端精确的相对位置，并得到优化后的绝对位置。
12.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包
括：
当所述预设区域范围内所述移动端与所述其他移动端的总数至少为2时，
所述云端根据每个所述移动端的所述优化后的地理位置信息和/或每个所述
移动端接收到的所述其他移动端的无线信号强度是否有衰减判断所述移动端
与所述其他移动端之间是否存在物理间隔物，并根据衰减值的大小判断所述
物理间隔物的材质，其中，单位距离内所述衰减值与所述物理间隔物的材质
之间的对应关系保存在预先建立的无线信号强度衰减对照表中。
13.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，
申请(专利权)人：北京麦芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11