一種基于WiFi和BLUETOOTH的室內(nèi)融合定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種移動網(wǎng)絡(luò)無線定位與導(dǎo)航系統(tǒng)及方法，特別是設(shè)及一種基于WiFi 和BLUETOOTH的室內(nèi)融合定位系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于位置的服務(wù)（LBS)成為最具發(fā)展?jié)摿Φ囊苿踊ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)之一。隨著互聯(lián)網(wǎng)技 術(shù)、寬帶無線接入技術(shù)和移動終端技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對能夠隨時隨地地提供信息服務(wù) 的移動計算與寬帶無線通信的需求越來越迫切。無處不在的網(wǎng)絡(luò)終端，W人為本、個性化、 智能化的移動計算，W及方便、快捷的無線接入、無線互聯(lián)等新概念和新產(chǎn)品，逐漸地融入 到人們的學(xué)習(xí)、工作領(lǐng)域和日常生活當中。
[0003] 衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)憑借其極高的可靠性和準確的室外定位精度，擁有廣泛的應(yīng)用 領(lǐng)域，但是極難應(yīng)用于室內(nèi)定位。為了提高復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境中的定位精度，專家學(xué)者們提出了 很多室內(nèi)定位的技術(shù)方案。谷歌、微軟、蘋果、博通等在內(nèi)的科技巨頭，還有世界知名的大學(xué) 研究機構(gòu)都在結(jié)合新技術(shù)研究室內(nèi)定位。
[0004] 典型的室內(nèi)定位技術(shù)有；A-GPS定位技術(shù)、射頻識別技術(shù)、紅外線技術(shù)、Zi濁ee技 術(shù)、超聲波技術(shù)、超寬帶技術(shù)、WiFi技術(shù)、藍牙技術(shù)。
[0005] 1.A-GPS定位技術(shù) A-GI^S是一種結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)基站信息和GI^S信息對移動臺進行定位的技術(shù)。A-GI^S技術(shù)通 過設(shè)置若干參考GI^S接收機，利用AGI^S服務(wù)器與終端的交互獲得終端的粗位置，然后通過 移動網(wǎng)絡(luò)將終端需要的星歷和時鐘等輔助數(shù)據(jù)發(fā)送給終端，由終端進行GI^S定位測量。測 量結(jié)束后，終端可自行計算位置結(jié)果或者將測量結(jié)果發(fā)回到AGI^S服務(wù)器，服務(wù)器計算后將 結(jié)果發(fā)給終端。它克服了傳統(tǒng)GI^S系統(tǒng)的局限性，首次捕獲GI^S信號的時間僅需幾秒，在空 曠的室外地區(qū)定位精度可達10米左右，在室內(nèi)環(huán)境下精度在5到50米左右。
[000引2.射頻識別技術(shù) 射頻識別技術(shù)（RFID)是通過射頻方式來進行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)W達到識別 和定位的目的。一個完整的RFID系統(tǒng)，包括射頻讀寫器、電子標簽、主機和數(shù)據(jù)庫。射頻讀 寫器可W通過特定的射頻信號和協(xié)議讀取電子標簽發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。該技術(shù)定位精度高， 標簽的造價低、體積小，克服了非視距，但缺點是作用距離短，不具有通信能力，不方便集成 到其它系統(tǒng)中。
[0007] 3.紅外線技術(shù) 紅外線（IR,In化aredRadiation)定位的原理是，紅外線發(fā)射器發(fā)射調(diào)制過的紅外線 信號，然后安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器接收此紅外線信號進行測距定位。紅外線技術(shù)的優(yōu)點 是室內(nèi)定位精度相對較高，缺點是紅外射線不能穿過墻壁等遮擋物，傳輸距離短，僅能在視 距范圍內(nèi)傳播，而且容易受到巧光燈或其他燈光的干擾，需要在每個房間、走廊安裝接收天 線，造價較高。
[0008] 4.Zi濁ee技術(shù) Zi濁ee是一種新型的具有低速率、短距離等特點的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，可用于室內(nèi)定 位。它有著自己的無線電標準（I邸E802. 15. 4)，通過數(shù)量眾多的微傳感器之間相互協(xié)調(diào)通 信來實現(xiàn)定位。該些傳感器功耗很小，通過無線電波W接力的形式將數(shù)據(jù)在傳感器中進行 傳遞，因此傳感器有著很高的通信效率。
[0009] 5.超聲波技術(shù) 超聲波技術(shù)的定位原理是利用聲波信號的反射確定待定位目標的位置。一種方法是單 向測距法，主測距器放置在待測物體上，主測距器向固定位置的電子標簽發(fā)射無線電信號， 電子標簽收到信號后便向主測距器發(fā)射超聲波信號，通過超聲波的傳輸時間來計算距離。 當主測距器同時接收到3個或3個W上的電子標簽發(fā)出的超聲波信號時，就可W根據(jù)相關(guān) 的算法確定出被測物體的位置。另一種方法是超聲波發(fā)射器向四周發(fā)射超聲波，然后接收 由被測物反射的回波，根據(jù)發(fā)射波與反射波之間的時間差計算出距離。超聲波定位技術(shù)的 定位精度可W達到厘米級，但超聲波受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大，而且超聲波設(shè)備 成本較高。
[0010] 6.超寬帶技術(shù) 超寬帶（UWB,叫traWideband)技術(shù)是一種與傳統(tǒng)的通信技術(shù)有著很大不同的通信新 技術(shù)。超寬帶技術(shù)直接發(fā)送納秒甚至納秒級W下的極窄脈沖，而不需要通過載波進行數(shù)據(jù) 傳輸，帶寬可達到GHz量級。之前一直應(yīng)用于軍事方面，近幾年才走入民用。超寬帶定位技 術(shù)具有功耗低、穿透力強、抗多徑效果好、安全性高、發(fā)射功率較低和定位精度高等優(yōu)點，但 造價十分昂貴。
[0011] 7.WiFi技術(shù) 無線局域網(wǎng)（WLAN)是一種可W廣泛應(yīng)用于復(fù)雜環(huán)境下的大范圍定位、監(jiān)測和追蹤的 全新信息獲取平臺，而且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的自身定位是大多數(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。當前比較流行的WiFi 定位是無線局域網(wǎng)絡(luò)系列標準之IEEE802. 11的一種定位解決方案。其定位原理是接收端 通過接收無線局域網(wǎng)熱點發(fā)送的功率信號，根據(jù)信號傳播模型或者直接利用各種測距方法 得到用戶到無線熱點的距離，然后根據(jù)S邊定位法，S角定位法，到達時間法等定位用戶的 位置。另外使用位置指紋法進行用戶定位的也比較流行。WiFi定位的優(yōu)點是；定位范圍廣， 部署成本低，系統(tǒng)整體定位精度較好。
[001引 8.藍牙技術(shù) 藍牙技術(shù)是在藍牙局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建的。在室內(nèi)定位區(qū)域安裝適當?shù)乃{牙接入點， 將藍牙局域網(wǎng)配置成基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，對于任意進入該局域網(wǎng)的藍牙標簽，都可W與藍牙接 入點通信，并估算出藍牙接入點與標簽的距離，最后通過幾何測量法估計出標簽的位置。也 可W通過測量RSSI值進行定位。藍牙室內(nèi)無線定位技術(shù)的最大優(yōu)點是設(shè)備體積較小、可集 成在PDA,PCW及手機等終端設(shè)備中，因此易于推廣普及，且藍牙信號的傳輸不受視距的影 響。不足之處就在于穩(wěn)定性差，易受噪聲信號干擾。
[0013] 目前國內(nèi)，雖然WiFi和藍牙定位技術(shù)是當前研究的熱點，但尚未實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng) 用，很多提出的定位方法目前還停留在理論探討階段?；赪iFi和藍牙的融合定位研究比 較少，根據(jù)WiFi定位技術(shù)覆蓋范圍廣，藍牙定位技術(shù)定位精度高，建立一個基于WiFi和藍 牙的融合定位技術(shù)模型，可獲得待定位移動終端的最佳估計位置。定位基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本 太高，難W向大眾推廣。紅外線定位技術(shù)需要在各個地方安裝接收天線，才可W精確定位， 造價太高。另外，超聲波定位技術(shù)和超寬帶定位技術(shù)的設(shè)備都十分昂貴。相比而言，許多建 筑室內(nèi)都部署了WiFi熱點，不需要額外的設(shè)備就能定位。
[0014] 受室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境影響較大，定位精度不高。受室內(nèi)多徑傳播和非視距傳播的影響， A-GPS定位技術(shù)，Zi濁ee定位技術(shù)等定位精度嚴重下降。相比之下，WiFi定位技術(shù)和藍牙 定位技術(shù)都能克服非視距傳播等室內(nèi)環(huán)境的影響。難W集成到智能終端。射頻識別技術(shù)和 Zi濁ee技術(shù)都是需要自己專口設(shè)備才能定位，卻難W集成到現(xiàn)有的智能終端里。而現(xiàn)在很 多智能終端都集成了WiFi和藍牙模塊，通過與WiFi信號節(jié)點和藍牙信號節(jié)點通信，可實現(xiàn) 室內(nèi)定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于WiFi和BLUETOOTH的室內(nèi)融合定位系統(tǒng)及方法， 本發(fā)明充分利用智能終端中的WiFi和藍牙模塊，將智能終端的WiFi信號和藍牙信號融合 起來進行定位，對于越來越多的智能終端運用與定位具有意義。
[0016] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)的： 一種基于WiFi和BLUETOOTH的室內(nèi)融合定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括信號節(jié)點部署系統(tǒng)、 智能終端系統(tǒng)、定位服務(wù)器系統(tǒng)；信號節(jié)點部署系統(tǒng)提供WiFi信號節(jié)點和藍牙信號節(jié)點的 部署方法；智能終端系統(tǒng)采集周邊WiFi信號節(jié)點信息，包括WiFi信號強度信息、WiFi信號 節(jié)點物理地址和WiFi坐標信息和周邊藍牙信號節(jié)點信息，包括藍牙信號強度信息、藍牙信 號節(jié)點物理地址和藍牙坐標信息；終端根據(jù)采集到的WiFi信號強度值RSSI和藍牙信號強 度值RSSI完