[发明专利]一种融合UWB与WIFI指纹的自适应定位方法

说明书

本发明公开了一种融合UWB与WIFI指纹的自适应定位方法，首先采用众包方式训练指纹数据库，免去了人工收集和更新指纹数据库的繁琐流程，增强了指纹定位的实用性；定位时，先进行指纹定位，获得指纹定位结果，再基于指纹定位结果、UWB测距信息以及惯导传感器数据进行多源信息融合室内定位，本发明将WIFI指纹与UWB测距等信息进行融合定位，实际情况下只需要布设极少数的UWB节点即可实现高精度定位，解决了WIFI指纹定位精确度不高与UWB节点布设成本高的问题。

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，涉及一种融合UWB与WIFI指纹的自适应定位方法。

背景技术

近年来，随着移动端设备与生活信息化的发展，用户对室内定位的需求不断上升，其商业价值与社会价值也愈发的凸显出来。尤其在某些大型公共室内场所如地下停车场、商场、火车站、机场等，用户更需要获得自己的确切位置，进而通过地图或导航系统到达目的地。

目前技术比较成熟的室内定位方法有WIFI指纹定位、蓝牙定位、红外线定位、超宽带定位、射频识别定位与超声波定位。

WIFI指纹定位方法是在待定位空间布置多个WIFI无线接入点，WIFI设备接收WIFI信号获得接收信号强度(RSS)数据向量，接收到的所有RSS数据向量构成一条指纹。预先存储RSS数据向量与位置之间的映射关系，形成指纹数据库。应用时，采用在线RSS数据向量匹配指纹孔来实现定位。WIFI指纹定位方法的优点是WIFI无线接入点随处可见，基本不需要布设成本，缺点是WIFI信号易被干扰，定位很容易出现米级的误差从而导致房间或楼层的错误。同时，基于WIFI的指纹定位方法需要在训练阶段构建指纹数据库，指纹数据库构建比较费时，待定位区域每个点都要测量，并在后续使用中保持指纹数据库的更新，这是一件费时费力的工作。

蓝牙定位功耗低、通信距离短，只适用于简单环境下的小范围定位。红外定位技术具有较高的定位精度，但由于光线不能穿过障碍物，使得红外射线仅能视距传播，因此需要安装大量接收天线，导致定位成本较高。射频识别定位技术精度高、成本低，但其不便于整合到移动设备中以及存在对用户的安全隐私保护性差等弊端。

超声波定位系统结构简单，但其信号容易受多径和非视距传播的影响，导致定位精度下降。

超宽带(UWB Ultra Wideband)定位具有精度高、穿透能力强、功耗低、抗多径效果好等优点，由于UWB使用的是纳秒至微秒级的窄脉冲信号，所以其使用的基于到达时间(TOAtime of arrival)的定位方法能够获得厘米级的定位精度，此外，UWB定位不需要构建和更新复杂的指纹数据库。但是UWB的不足在于其信号非视距或穿墙后的测距精度有所下降，并且节点布设成本较高。

综合考虑通信距离、布设成本、定位精度、信息安全与便于集成等因素，本发明将WIFI指纹定位方法与UWB室内定位方法相结合，实现了一种能够高效构建和更新指纹数据库，并且融合WIFI指纹和UWB测距信息的高精度低成本定位系统，进而提高用户所需室内定位服务的效率和准确性，同时大大减少了人工收集指纹数据所带来的时间消耗。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种融合UWB与WIFI指纹的自适应定位方法，降低布设成本，提高室内定位服务的效率和准确性，大大减少了人工收集指纹数据所带来的时间消耗。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种融合UWB与WIFI指纹的自适应定位方法，包括：

步骤一、在待定位区域布设WIFI无线接入点和UWB发射机；用户终端集成WIFI接收机、UWB接收机和惯性传感器；

步骤二、用户终端在待定位区域移动，按照固定时间间隔收集数据并生成一系列众包数据；每条众包数据包括WIFI接收机接收的RSS数据向量r、UWB测距信息d，以及根据惯性传感器数据计算的相邻两时间点之间的计步距离dl；