[发明专利]一种基于惯性导航系统和WIFI的室内定位方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信领域，涉及一种基于惯性系统和WIFI无线信号进行综合室内定位的方法，具体为一种基于惯性导航系统和WIFI的室内定位方法。

背景技术

随着移动通信技术的迅速发展、数据和多媒体业务的快速增加，基于位置的服务(LBS)越来越受到人们的青睐，尤其是在复杂的室内环境，如餐馆、超市、停车场、仓库等，常常需要确定移动终端的持有者、设施或者物品在的位置信息。例如户外旅游时，移动终端定位系统可以告诉我们当前的位置，基于位置的服务系统提供给我们附近旅游景点的信息，推荐附近的餐厅与宾馆等；在室内，公司财产的定位、跟踪与管理；还有广泛使用的车载导航系统，实时获得车辆当前的位置信息，LBS会提供路况信息，帮助司机选择交通负载较轻的合适路径。可见，LBS系统正在逐步使用于我们生活的各个方面，给我们的生活带来更大的便捷。根据使用范围划分，基于位置的服务主要包括室外定位应用和室内定位应用。下面主要说一下它们的实现原理。

1.  室外定位

例如车载导航系统，主要使用GPS无线导航来实现全球覆盖定位。利用GPS进行定位的优势是卫星有效覆盖范围大，且定位导航信号免费。然而在实际环境中，由于GPS卫星发射的无线信号电讯号太微弱，无法穿透大部分的建筑物等障碍物，在都市，楼宇等建筑物阻碍了卫星信号的传播，造成了GPS系统定位不准，而且定位器终端的成本较高。

2. 室内定位

目前新型的室内定位技术有很多种，根据实现原理的不同包括基于移动通信系统的定位技术、短距离传输定位技术、基于无线局域网WLAN的定位技术以及包含自主传感器的定位技术。

（1）基于移动通信系统的定位技术

如果移动通信系统辅助GPS定位，就形成A-GPS技术，通过移动基站向手机用户发送当前的卫星星历以提高GPS接收机搜星速度，缩短初次定位时间。移动通信系统也可以利用自身网络进行独立定位，定位原理主要有：单元识别Cell-ID、三角测量与双曲线方法和到达角AOA。移动通信系统是由一系列的蜂窝网络组成，手机用户获得通信服务是由其关联的相邻基站实现的，Cell-ID技术是根据这些基站的覆盖范围估算出用户位置。通过手机用户向附近的几个基站发送的信息，基站根据手机用户发射信号的到达时间TOA或达到时间差TDOA，利用三角测量和双曲线的方法实现对用户位置的估计。或者基站通过测量手机用户信号发送的到达角度AOA（Angular of Arrival）来定位。这两种定位方法目前精度仍然不高，因为需要对基站做较大修改，投入成本比较高，所以目前还处在研究阶段，并未投入实际应用。

（2）短距离传输的定位技术

短距离传输定位技术包括：基于射频识别（RFID）、脉冲无线电（UWB）、蓝牙、超声等的定位技术。射频识别（RFID）通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，广泛应用于资产跟踪、身份识别、生产自动化等领域。UWB是用脉冲信号进行高速无线数据传输的短程通信技术，普遍应用于家庭电子产品之间的高速无线通信传输，其能穿透建筑物，不会受到信号反射导致的多路径效应带来的误差。蓝牙也是用于满足电子产品间近距无线传输的技术。基于射频识别（RFID）、脉冲无线电（UWB）、蓝牙和超声等的定位技术，在原理上与基于WLAN的定位技术相似，只是应用范围没有WLAN广，作用距离相对较短，需要部署特定网络，所以使用的场景更小。这类技术的定位精度仅能达到1-3米。

（3）基于无线局域网（WLAN）的定位技术

基于无线局域网络的定位方法目前主要有以下几种方式。一是类似移动通信网络Cell-ID技术，叫做接入点识别AP-ID，一旦具有Wi-Fi功能的移动终端与某个AP建立连接，即以该AP的位置估计行人位置，定位精度不高；第二种通过接收到的信号强度或者到达时间延迟进行测距，利用三角测量的方法计算出行人的位置；第三种是WLAN定位技术中目前最受关注的基于RSSI的指纹图技术，它根据接收信号强度标识RSSI来定位，这种技术先将安装有无线网络接入点的定位场景划分为一个个网格，然后测量在每个网格中心的接收信号强度，建立RSSI指纹数据库，在实时导航中根据用户终端接收的无线网络信号强度、利用有关算法估算出用户位置，这种方法需要事先建立RSSI数据库，其精度取决于网格划分的大小、每个网格采集的接收信号强度的数量和采用的定位算法，如果网格划分足够小，可以达到1～3米的精度。

（4）包含自主传感器的定位技术