[发明专利]一种基于蜂窝网与Wi‑Fi技术融合的室内外无缝定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及室内外无缝定位领域，特别是一种基于蜂窝网与Wi-Fi技术融合的室内外无缝定位方法。

背景技术

在随着无线网络、移动通信和普及计算技术的不断扩大和深入，位置感知计算、基于位置的服务越来越重要，人们对定位与导航的需求日益增大。人们对位置信息服务的定位精度与可用性要求越来越高，单纯的室内或者室外定位技术已经不能满足日益发展的高科技需求，室内外定位方法的多样化日益明显，但是高精度的室内外无缝定位技术却始终处于探索阶段。

近年来，随着GPS定位技术的不断成熟及蜂窝网定位的迅猛发展，室外定位技术已取得了突破性的进展。另外短距离无线电技术和无线局域网高速发展，Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth、Ad-hoc和UWB(Ultra Wideband)等新兴的无线网络技术在办公室、工厂、家庭等大众生活的方方面面得到了广泛应用，室内定位的精度也在逐步提高。由于WLAN IEEE 802.11无线网络的大面积铺设，使得基于Wi-Fi进行室内定位时在硬件设备上的花费大大减少，具有部署灵活、低成本、无需建立昂贵的基础设施等优点。一些新颖的室内外定位方案相继被提出。

如果利用单一定位技术进行无缝定位，存在成本问题及定位精度不够理想的瓶颈，基于这些问题融合性的室内外定位解决方案正在被广泛研究，并且发挥着越来越重要的作用。智能手机的普及与迅猛发展，促使基于RSSI的蜂窝网定位方法和室内的Wi-Fi定位技术均得到了显著提高，但高精度、快速度的室内外无缝定位的融合定位方法仍亟待解决。

发明内容

本发明的目的是解决基于蜂窝网室外定位精度不高，及室内外定位算法不能平稳过度的问题，提供一种基于蜂窝网与Wi-Fi技术融合的室内外无缝定位方法。首先将设计基于神经网络算法的多制式移动蜂窝网室外定位，利用不同频段的信号值建立指纹库，利用神经网络算法进行定位。室内利用基于WKNN的Wi-Fi定位方法。在此基础之上提出基于欧式距离的指纹切换算法进行室内外定位算法切换，在室内外交互区进行定位算法的切换，提高定位精度，同时降低硬件成本开销。

为实现本发明的目的，基于蜂窝网与Wi-Fi技术融合的室内外无缝定位方法主要过程分为以下三部分：多制式移动蜂窝网室外定位算法设计、基于KNN的Wi-Fi室内定位算法设计。本发明基于RSSI进行定位，对于算法的实现分为两个阶段：离线阶段和在线阶段。

所述离线阶段主要包括以下步骤：

1)待定位环境中选取一定数量的点作为固定参考节点，测量参考节点位置上不同制式网络的RSSI值或者来自周围Wi-Fi接入点的信号强度值。

2)提取测量信息，对于某一个确定的参考节点提取内容主要包括接入点ID以及接收到此接入点的信号强度值，将室外蜂窝网信号利用小波变换处理后，以固定的顺序纪录成向量的形式，室内Wi-Fi信号的平均值按照接入点的固定顺序记录成向量的形式，比如第i个参考节点的信号强度向量为，其中N为周围接入点的个数。

3)将参考节点的物理坐标与对应的信号强度向量一一对应关系存储到指纹数据库中。

所述在线阶段主要包括以下步骤：

1)测量待定位节点处的信号强度向量，例如某一个待定位节点处的信号强度向量为。

2)计算待定位节点与所有参考节点之间的相似度。首先计算待定位节点与参考节点信号强度向量之间的“距离”，“距离”越大说明相似度越小。待定位节点与第i个参考节点之间“距离”的计算公式为：

其中为信号强度限定阈值，当来自某一个接入点的信号强度差值大于，

则将此差值扩大倍，相当于降低了此接入点对定位结果的影响程度；反之

当来自某一个接入点的信号强度差值小于或者等于，则将此差值缩小倍，

相当于增大了此接入点对定位结果的影响程度。

与其它室内外无缝定位算法相比，本发明的有益效果是：

1)利用不同制式的蜂窝网信号协同定位，在不增加硬件设施的前提下，提高了定位精度。

2)利用当前社会中广泛存在的蜂窝网和Wi-Fi信号进行无缝定位设计，极大的降低了硬件成本花销。

附图说明

图1是本发明的实验区的理论布置图。

图2是本发明的定位过程流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、特征、优点更加明显易懂，下面结合基础基论、公式附图，按照基本原理、宏观流程、具体步骤的顺序对本发明做进一步的详细说明。