[发明专利]一种基于无线信号数据融合的室内定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及室内定位方法，属于移动计算和信号处理交叉技术应用领域，尤其涉及一种基于无线信号数据融合的室内定位方法。

背景技术

大规模室内环境的定位方法力求通过不同的无线信号技术，利用相应的距离计算方法，在大规模室内环境中，对待定位节点进行快速、高效的精准定位，从而得到精确的物体坐标。

目前的室内定位算法都是基于无线网络(Wireless Fidelity,Wi-Fi)、无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)、射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)、蓝牙(Bluetooth)以及超宽带(Ultra Wide Band,UWB)等无线技术中的一种。利用一些典型的定位算法，诸如SPA(self-positioning algorithm)相对定位算法，凸规划定位算法，DV-Hop定位算法、DV-distance定位算法，MDS-MAP定位算法等。再根据算法要求，利用三边测量，三角测量等坐标测算方法计算得到待定坐标。

室内定位算法的性能指标有定位精度、时间开销、定位实时性、算法复杂度等。其中，定位精度是室内定位算法的关键指标。一些利用单一无线技术进行室内定位的方法在理论上可预见较高的定位精度，但这些算法大多都有使用前提条件：有的要求待定位节点必须与已知节点直接相邻，使得已知节点密度过高；有的过度依赖于网络部署条件，例如DV-Hop定位算法和DV-distance定位算法仅适用于密集部署的各向同性网络。同时，这些室内定位方法的定位精度依赖于其应用的定位技术，以Wi-Fi定位技术为例：当所部署的Wi-Fi设备都能够正常运行时，结合优秀的定位方法能够获得较好的定位精度，不过一旦Wi-Fi设备发生异常甚至无法工作时，将严重影响定位方法的定位效果，大大降低室内定位的定位精度，甚至出现无法进行定位的情况，鲁棒性较差。可见，仅仅考虑单一无线技术在室内环境的定位是不足的，特别是在诸如博物馆，机场候机厅，商业中心等环境复杂的大型室内定位场景，其中人员众多，人流量大，在需要较高定位精度的同时还需要提供实时的室内定位服务，这样就不得不解决定位方法的鲁棒性问题。

公开号为103839021A的中国专利公布了“基于RFID和WIFI技术的物品定位系统”，其发明内容为一种基于RFID和WIFI技术的物品定位系统，包括计算机服务器，其特征在于，还包括附有RFID标签的物品，所述RFID通过天线连接有WIFI接收器，所述计算机服务器预先存储有物品及WIFI信息，所述RFID标签对应设有的RFID读卡器与所述WIFI接收器对应设有的WIFI发射器组成无线传输网络，当物品被移动或不在计算机服务器指定的区域时，计算机服务器发出预警信号。但是该专利没有解决室内噪声对定位精度的影响以及消除定位盲区的问题，也无法呈现一个直观的定位位置描述。

公开号为103593686A的中国专利公布了“基于WiFi与射频识别技术的图书定位系统及方法”，其发明内容为“一种基于WiFi与射频识别技术的图书定位系统，其特征在于：所述图书定位系统包括定位仪(1)、主控机(2)，书标签(3)与WiFi读卡器(4)；定位仪(1)无线连接主控机(2)，图书标签(3)通过RFID射频方式连接WiFi读卡器(4)；定位仪(1)通过RFID射频方式连接WiFi读卡器(4)；主控机(2)无线连接WiFi读卡器(4)。但是该专利没有解决室内噪声对定位精度的影响以及消除定位盲区的问题，且该系统有一定的局限性。

现有技术大都没有解决内噪声对定位精度的影响以及定位盲区问题，也不能给出一个直观的关于定位位置周围环境的描述。

发明内容

本发明采用的技术方案如下：

一种基于无线信号数据融合的室内定位方法，将Wi-Fi信号和RFID信号进行数据融合，再针对移动节点进行室内定位，其步骤如下：

步骤一：在室内定位前，将Wi-Fi路由器呈近似正三角的形式分布在室内环境中，将RFID按需部署在室内固定物上；

步骤二：在室内定位过程中，移动节点根据不同的无线信号覆盖情况，可分为只能接收到Wi-Fi信号，只能接收到RFID信号以及Wi-Fi和RFID信号均能接收到这三种不同的定位情况进行定位；

步骤三：根据这三种不同的定位情况，利用卡尔曼滤波器对移动节点接收到的无线信号进行自循环迭代处理，分别得到相应的接收信号强度(Received Signal Strength Indication,RSSI)值；