一種基于無線信號的精確定位方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本申請屬于通信技術領域，具體地說，涉及一種基于無線信號的精確定位方法及
目.0
【背景技術】
[0002]近些年來，隨著移動設備的普及，定位技術服務越來越受到人們的青睞，室內定位和室外定位都為人們對生活帶來了很多便捷的使用體驗。
[0003]大家所熟知的移動設備GPS或AGPS定位是依靠衛(wèi)星及移動設備基站進行位置信息獲取的，部分沒有GPS功能的移動設備也可以借助移動設備通訊基站的LBS地理位置信息服務來進行定位，這些技術主要用于進行室外定位。
[0004]GPS定位的基本原理是利用三角函數測距法。衛(wèi)星發(fā)射的信號被用戶接收到需要一段時間，把信號傳輸速度按光速來計算，根據接收信號的時間可以確定用戶距離衛(wèi)星的直線距離，然后根據多顆衛(wèi)星與用戶的距離關系推算出用戶的實際位置。GPS的優(yōu)點是定位相對精準，在晴朗的戶外，民用GPS的精度可達10米級，但是GPS容易受環(huán)境的影響，比如野外陰天的森林，天上有云、電離層都會對衛(wèi)星信號產生影響甚至有可能定位失敗。當然，GPS最大的局限性是不能在封閉的空間內比如大樓里面使用，這對室內定位來說是一個非常大的局限。
[0005]A-GPS(Assisted GPS)即輔助GPS技術，它可以通過移動通信運營基站實現(xiàn)快速定位。當在很差的信號條件下，例如在一座城市，用于GPS定位的衛(wèi)星發(fā)射信號可能會被許多不規(guī)則的建筑物、墻壁或樹木削弱。在這樣的條件下，A-GPS系統(tǒng)可以通過運營商基站信息來進行快速定位。但是A-GPS也存在許多的缺陷，首先A-GPS的定位實現(xiàn)必須通過多次網絡傳輸(最多可達六次單向傳輸)，這對運營商來說是被認為大量的占用了空中資源。而且AGPS手機比一般手機在耗電上有一定的額外負擔，間接減短了手機的待機時間。其次A-GPS技術的精度很低，即使在室外，定位精度仍然在百米級。當然最重要的缺陷如GPS—樣，室內定位依然存在非常大的局限性，由于障礙物、信號衰減等因素，在室內的定位精度往往在千米級。
[0006]在地下室，或是大型室內購物廣場等建筑物內，室內定位問題無法解決。因為室內的建筑結構復雜，讓傳統(tǒng)的定位系統(tǒng)失去了作用，需要借助W1-Fi或是ZigBee、RFID、藍牙(Bluetooth)等技術來實現(xiàn)室內的精確定位。
[0007]在現(xiàn)有的室內精確定位技術中，通常需要預先布設參考基準點，如RADAR室內定位方法、HORUS系統(tǒng)定位方法等。RADAR是一個基于WLAN的室內定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)依賴室內的wifi設備進行定位。這個定位系統(tǒng)需在室內環(huán)境中選取參考基準點，利用歐氏距離和無線電信號在室內傳播的特性來實現(xiàn)對目標單位的定位。但是由于室內環(huán)境非常復雜，墻壁，桌椅，書柜等物品對信號有著嚴重的干擾，會對信號產生嚴重的多徑效應。而多徑效應會導致嚴重的碼間串擾，從而導致RADAR室內定位精度無法提升，實際使用價值并不高。
[0008]HORUS系統(tǒng)室內定位方法是一個完全基于指紋數據庫的wlan室內定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)沒有使用復雜的無線電信號模型，而是增加了需要定位的室內環(huán)境中的參考基準點數量，從而通過比對數據庫中的信息來實現(xiàn)系統(tǒng)定位。HORUS定位方法仍然存在著很大的問題，首先，參考點的增加使得系統(tǒng)在離線采樣階段需要花費更多的人力和物力，而且這個離線采樣過程如果室內環(huán)境一旦發(fā)生改變，就必須重新進行離線采樣。這使得定位數據庫只能應對一個區(qū)域的一個樣子，不能夠靈活的使用。由于室內信號的噪聲沒有一個高精度的模型，在這個方法中他只能近似的使用高斯模型進行模擬和估計。但是實際在室內定位的過程中，高斯模型并不一定能夠很好的契合，因此，HORUS系統(tǒng)室內定位方法準確度低，成本又非常尚。
[0009]由此可見，室內環(huán)境是一個復雜的環(huán)境，信號在傳播過程中受室內的人員和物品墻壁的影響，衰減比較大，這樣給室內環(huán)境下的人和物品的精確定位帶來了困難。設置參考基準點不僅耗費定位成本，同時基準點本身也容易受到室內環(huán)境的影響。然而，在實際應用中，精確的室內定位具有非常高的使用價值。比如，當大樓、地下室、礦井、車庫等環(huán)境下的人員和物品，如在發(fā)生火災，地震等災難時，有一套有效的室內定位系統(tǒng)，將有利于我們實施快速而準確的救援，減少對人和物品的傷害。因此，一個高精度的室內定位方法亟待提出。

【發(fā)明內容】

[0010]傳統(tǒng)移動設備定位方式在封閉區(qū)間內誤差較大，進而無法獲得移動設備之間精確的相對位置，有鑒于此，本申請所要解決的技術問題是提供了一種基于無線信號的精確定位方法及裝置。本發(fā)明使用基于無線信號(藍牙、WiF1、ZigBee等)強度，輔以GPS/北斗/wifi/基站/地磁定位等定位方式，實現(xiàn)移動端在多種環(huán)境、多種條件下精準的相對定位，同時能夠獲得與建筑或障礙物的相對位置關系。
[0011]本申請公開了一種基于無線信號的精確定位方法，移動端側的實現(xiàn)主要包括以下步驟:
[0012]在單位時間內，移動端獲取并優(yōu)化自身的地理位置信息，得到所述移動端優(yōu)化后的地理位置信息；
[0013]所述移動端接收并優(yōu)化其他移動端的無線信號強度，得到所述其他移動端的優(yōu)化后的無線信號強度，并從所述無線信號中獲取所述其他移動端的標識；
[0014]所述移動端將自身優(yōu)化后的地理位置信息、接收并優(yōu)化后的所述其他移動端的無線信號強度、所述其他移動端的標識實時發(fā)送至云端；以使所述云端根據所述移動端接收并優(yōu)化后的所述其他移動端的無線信號強度以及所述其他移動端接收并優(yōu)化后的所述移動端的無線信號強度計算所述移動端與所述其他移動端之間的設備間距離;所述云端根據所述其他移動端的標識分析出所述移動端通過無線信號能夠搜索到的所述其他移動端的數量，并根據所述移動端的所述優(yōu)化后的自身地理位置信息和所述設備間距離計算出所述移動端與所述其他移動端精確的相對位置，并得到優(yōu)化后的絕對位置;所述云端將所述移動端與所述其他移動端精確的所述相對位置及所述優(yōu)化后的絕對位置輸出至所述移動端并在所述移動端中繪制出以所述移動端的地理位置為中心的位置實時信息圖。
[0015]本申請公開了一種基于無線信號的精確定位方法，云端側的實現(xiàn)主要包括以下步驟:
[0016]在單位時間內，云端接收來自移動端的移動端數據，其中所述移動端數據包括所述移動端自身優(yōu)化后的地理位置信息、所述移動端接收并優(yōu)化后的其他移動端的無線信號強度、其他移動端的標識，其中所述其他移動端的標識為所述移動端通過所述其他移動端的無線信號獲取到的所述其他移動端的無線信號標識符；
[0017]所述云端根據所述移動端接收并優(yōu)化后的所述其他移動端的無線信號強度以及所述其他移動端接收并優(yōu)化后的所述移動端的無線信號強度計算所述移動端與所述其他移動端之間的設備間距離；
[0018]所述云端根據所述其他移動端的標識分析出所述移動端通過無線信號能夠搜索到的所述其他移動端，并根據所述移動端的所述優(yōu)化后的地理位置信息以及所述移動端與所述其他移動端之間的所述設備間距離計算出所述移動端和所述其他移動端精確的相對位置，并得到優(yōu)化后的絕對位置；
[0019]所述云端將所述移動端與所述其他移動端精確的所述相對位置及所述優(yōu)化后的絕對位置輸出至所述移動端并在所述移動端中繪制出以所述移動端的地理位置為中心的位置實時信息圖。
[0020]本申請公開了一種基于無線信號的精確定位裝置，位于移動端側，包括如下的單元:
[0021 ]地理位置信息獲取單元，用于在單位時間內，獲取并優(yōu)化自身的地理位置信息，得到所述移動端優(yōu)化后的地理位置信息；
[0022]接收信號強度獲取單元，用于接收并優(yōu)化其他移動端的無線信號強度，得到所述其他移動端的優(yōu)化后的無線信號強度，并從所述無線信號中獲取所述其他移動端的標識；
[0023]數據收發(fā)單元，用于將自身優(yōu)化后的地理位置信息、接收并優(yōu)化后的所述其他移動端的無線信號強度、所述其他移動端的標識實時發(fā)送至云端；以使所述云端根據所述移動端接收并優(yōu)化后的所述其他移動端的無線信號強度以及所述其他移動端接收并優(yōu)化后的所述移動端的無線信號強度計算所述移動端與所述其他移動端之間的設備間距離;所述云端根據所述其他移動端的標識分析出所述移動端通過無線信號能夠搜索到的所述其他移動端的數量，并根據所述移動端的所述優(yōu)化后的自身地理位置信息和所述設備間距離計算出所述移動端和所述其他移動端精確的相對位置，并得到優(yōu)化后的絕對位置;所述云端將所述移動端與所述其他移動端精確的所述相對位置及所述優(yōu)化后的絕對位置輸出至所述移動端并在所述移動端中繪制出以所述移動端的地理位置為中心的位置實時信息圖。
[0024]本申請公開了一種基于無線信號的精確定位裝置，位于云端側，包括如下單元:
[0025]數據接收單元，用于在單位時間內，接收來自移動端的移動端數據，其中所述移動端數據包括所述移動端自身優(yōu)化后的地理位置信息、所述移動端接收并優(yōu)化后的其他移動端的無線信號強度、其他移動端的標識，其中所述其他移動端的標識為所述移動端通過所述其他移動端的無線信號獲取到的所述其他移動端的無線信號標識符；
[0026]距離計算單元，用于根據所述移動端接收并優(yōu)化后的所述其他移動端的無線信號強度以及所述其他移動端接收并優(yōu)化后的所述移動端的無線信號強度計算所述移動端與所述其他移動端之間的設備間距離；
[0027]位置計算單元，用于根據所述其他移動端的標識分析出所述移動端通過無線信號能夠搜索到的所述其他移動端，并根據所述移動端的所述優(yōu)化后的地理位置信息以及所述移動端與所述其他移動端之間的所述設備間距離計算出所述移動端和所述其他移動端精確的相對位置，并得到優(yōu)化后的絕對位置；
[0028]位置輸出單元，用于將所述移動端與所述其他移動端精確的所述相對位置及所述優(yōu)化后的絕對位置輸出至所述移動端并在所述移動端中繪制出以所述移動端的地理位置為中心的位置實時信息圖。
[0029]本申請公開了一種基于無線信號的精確定位系統(tǒng)，包括移動端和云端;其中，移動端包括上述位于移動端側的基于無線信號的精確定位裝置，云端包括上述位于云端側的基于無線信號的精確定位裝置。
[0030]與現(xiàn)有技術相比，本申請可以獲得包括以下技術效果:
[0031]I)定位精度高。相對于傳統(tǒng)GPS等方式的定位精度僅有10米級，本申請的定位精度可以達到米級。
[0032]2)不依賴預設基準點。本申請的定位技術是基于移動設備之間的無線通信技術進行相對位置精確定位，輔以粗略定位方式，完成精確的絕對位置信息。而目前其他精確定位方案都需要依賴預先布設好的參考基準點。
[0033]3)環(huán)境適應性強。本申請主要依賴移動端之間的距離測量，所以在天氣不好或室內等沒有衛(wèi)星定位的情況下，在地下室、地鐵或偏遠山區(qū)等沒有GSM基站定位的情況下，依然能夠確定移動端的精確位置。
[0034]4)精確得知移動端在房間內或外，確切得知移動端在相同物理區(qū)域內，進一步提高室內定位精度。
[0035]當然，實施本申請的任一產品必不一定需要同時達到以上所述的所有技術效果。
【附圖說明】
[0036]此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中:
[0037]圖1是本申請實施例一的技術流程圖；
[0038]圖2是本申請實施例二的技術流程圖；
[0039]圖3是本申請實施例三的技術流程圖；
[0040]圖4是本申請實施例四的技術流程圖；
[0041 ]圖5是本申請實施例五的裝置結構圖；
[0042]圖6是本申請實施例六的裝置結構圖；
[0043]圖7是本申請實施例二的移動端遍歷聯(lián)接示意圖；
[0044]圖8是本申請實施例四的環(huán)境衰減測試表；
[0045]圖9是本申請實施例四的另一環(huán)境衰減測試表；
[0046]圖10是本申請實施例四的物理區(qū)域劃分示意圖。
【具體實施方式】
[0047]針對傳統(tǒng)定位技術的精度不高且易受室內環(huán)境限制的缺陷，本申請?zhí)岢隽艘环N基于無線信號的精確定位方法及裝置，以下將配合附圖及實施例來詳細說明本申請的實施方式，藉此對本申請如何應用技術手段來解決技術問題并達成技術功效的實現(xiàn)過程能充分理解并據以實施。
[0048]本發(fā)明的核心在于，對所有參與定位的移動端的標識進行預先統(tǒng)一定義，授予每個移動端獨立、唯一、格式統(tǒng)一的身份標識，以準確無誤地判別接收到的無線信號的來源；并通過每個移動端對自身地理位置信息的優(yōu)化以及對接收到的其他移動端的無線信號強度的優(yōu)化，計算出移動端之間精確的相對距離，實現(xiàn)了精確的室內相對定位，從而進一步提高室內的絕對定位精度;在未得到室外定位的輔助下，通過多個移動端接收到的其他移動端的無線信號強度進行數據擬合，得到多個移動端之間精確的相對定位。<