[发明专利]一种实时室内Wifi定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间定位方式，尤其涉及一种不涉一种在复杂城区或室内精确定位的方法，突破现有Wifi定位技术的固有模式，到在密集人群区域或者室内高精度，快速响应的定位要求。

背景技术

任何网络技术都有其优势和不足。GPS在空旷地带定位精度可达10-15米，但在复杂城区和室内，精度则大打折扣。此外，即使在信号足够好的情况下，GPS都需要一定的启动时间。基站技术，在大多数情况下能提供较佳的覆盖范围，但定位精度较差，在200-1000米之间，使其应用受到很大限制。

无论在室内或是户外，市区或是郊区，人们对于能够提供精确可靠的位置信息的智能软件和解决方案一直有着强烈的需求。

在此之上，wifi定位技术兴起，以弥补GPS定位技术的不足。达到在密集人群区域或者室内高精度，快速响应的定位要求。

从Wifi定位实现的技术原理来看，其基于并利用以下三条事实：一、Wi-Fi（也就是AP，或者无线路由器，以下简称热点或AP）越来越多，在城市中更趋向于空间任何一点都能接收到至少一个AP的信号。（在美国，每个点收到3、5个AP信号的情况相当多见。中国也会越来越多的）二、热点只要通电，不管它怎么加密的，都一定会向周围发射信号。信号中包含此热点的唯一全球ID。即使距离此热点比较远，无法建立连接，但还是可以侦听到它的存在。三热点一般都是很少变位置的，比较固定。

这样，定位端只要侦听一下附近都有哪些热点，检测一下每个热点的信号强弱，然后把这些信息发送给网络上的服务器。服务器根据这些信息，查询每个热点在数据库里记录的坐标，然后进行运算，就能知道客户端的具体位置了，最后坐标告诉客户端。容易理解的是，收到的AP信号越多，定位就会越准。

常见的Wifi定位方法是利用多个热点覆盖（至少三个以上），利用信号强弱的变化确定测量点距离每个热点的距离半径，然后得到多个圆的焦点，如此得到具体位置信息，主要分为测距与定位两个阶段，具体介绍如下。

测距：待测点首先接收来自三个不同已知位置AP的RSS，然后依照无线信号的传输损耗模型将其转换成待测目标到相应AP的距离。无线信号在传输过程中通常会受路径损耗、阴影衰落等的影响，接收信号功率随距离的变化关系可由信号传输损耗模型给出。在城市、郊区等环境，传输损耗模型通常采用如下简化模型：                                               。其中，d代表接收机和发射机之间的距离，ε代表非自由空间的损耗系数，K是如下常数：。

定位：通过三角形算法计算待测点位置，即分别以已知位置的三个AP为圆心，以其各自到待测点的距离为半径做圆，所得三个圆的交点。如图1所示设未知节点D的坐标为(x,y)，已知A、B、C三个点的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)。它到D的距离分别为d1、d2、d3，则D的位置可由下列方程组中的任意两个求得：。

但在实际应用中，由于测量误差的存在，三圆交于一点的情况未必出现，以致方程组无解。在三圆两两相交的情况下，有如图2和图3所示的两种无解情况。

（1）根据方程组分别求解圆A与圆B的交点（Xab₁，Yab₁）、（Xab₂，Yab₂），圆A与圆C的交点（Xac₁，Yac₁）、（Xac₂，Yac₂），及圆B与圆C的交点（Xbc₁，Ybc₁）、（Xbc₂，Ybc₂）。

（2）圆A与圆C的交点代入[(x-x₂)²+(y-y₂)²]找出距B圆圆心较近的点，设为（Xac，Yac）同理，求解（Xab，Yab）、（Xbc，Ybc）。

（3）近似计算待测点位置。

由上述介绍可知，基于三角形算法的Wifi定位很大程度上依赖于确知的AP位置信息及准确的信号传输损耗模型。然而。由于涉及个人隐私等原因，获知所有AP的位置信息并不现实。此外，由于影响信号传输的因素很多，不同环境下的信号传输损耗模型大不相同，建立一个准确的、适合实际应用的损耗模型存在着很大的困难。因此。基于三角形算法的无线定位在具体实施中困难重重。

发明内容