[发明专利]一种WiFi定位的方法

摘要

本发明公开了一种WiFi定位的方法，包括具有第一WiFi模块,第一收发天线、频谱测试仪和供电子系统的测试车和具有第二WiFi模块和第二收发天线的控制端系统，通过所述第一、第二WiFi模块、第一收发天线和第二收发天线，所述控制端系统接收频谱测试仪采集的信号且控制连接所述测试车的移动，并且包括定位初始化、指纹数据库数据采集、指纹数据预处理、定位数据预处理匹配定位单元、计算可能的坐标集S(x,y)和计算待定位点的具体坐标s(x，y)等步骤，具有降低人力成本、解决供电问题、减少干扰、减小误差、降低信号强度波动影响、提高精度、降低维护成本、定位单元大小可调等优点。

主权项

1.一种WiFi定位的方法，其特征在于：其包括具有第一WiFi模块、频谱测试仪和供电子系统的可移动测试车和具有第二WiFi模块的控制端系统，通过所述第一和第二WiFi模块，所述控制端系统接收频谱测试仪采集的信号且控制连接所述测试车的移动，所述频谱测试仪通过升降台设置在所述测试车上；并包括以下步骤：A.定位初始化：将若干定位AP安装在高度H所在平面，并在所述平面上构成直角坐标系覆盖待定位区域，各个定位AP的坐标为AP_i，j＝(i×K，j×K)，i，j∈Z，K＞0，所述直角坐标系将待定位区域划分为若干个k×k的单元格，k＞0，在各个单元格的中心设置采集点N(i，j)坐标为在一个测试点计算得到x，y的值，则该测试点s(x，y)落在定位单元格的坐标i，j的计算公式为符号[]表示取整，初始化指纹数据库包括初始化各定位AP基于时间序列在各取样点位置采集的RSSI、信号均值和标准差和初始化测试设备在测试点采集到的RSSI信号和测试设备基于时间的位置变化；B.指纹数据库数据采集：将定位AP测试信道划分满足两两相邻的AP，选择互不干扰的测试信道，并按固定功率发送信号，所述测试车将所述频谱测试仪升举至高度h，控制测试车依次在每个单元格的采集点N(i，j)收集测试信号向量，按一定时间间隔t，收集m次，称为一次采样周期T，即T＝m×t，将在该采集点N(i，j)收集到的各AP的测试信号S_RSSI发送回控制端系统，每一次采样周期T采集的AP_n_MAC，RSS表示第n个AP收集到的RSSI信号；C.指纹数据预处理：先过滤非定位AP信号，求有采集到信号的定位AP集合A是定位AP的MAC地址集合，求得的集合U_AP是采集到测试信号的定位AP的集合；然后对定位AP信号均值滤波，对集合U_AP取前p个信号好的AP，p≥3，对一次采样周期T采集的信号强度，求每个定位AP的信号强度均值μ和标准差σ，选举原则是：根据均值μ大的，取前p个信号好的AP，如果均值μ相等，则取标准差σ大的，如果μ和σ都相等，则取MAC地址小的，得到一个新集合该集合表示测试设备一次采样周期T中，取得的前p个信号最好的定位AP信号均值和标准差的集合；然后将数据更新至指纹数据库；D.定位数据预处理：测试车的频谱测试仪将在待定位s(x，y)收集到的信号强度和发送信号的AP的MAC地址发送给控制端系统，通过比对发送信号AP的MAC地址，将非定位AP的信号删除，形成集合是采集到测试信号的定位AP的集合，然后对定位AP信号阈值滤波，对集合取前q个信号好的AP信号，其他信号删除，q≥3；E.匹配定位单元：在RSSI空间中，将指纹库的信号强度数据与收集到的测试点的信号强度数据进行匹配，选择最匹配的，确定定位单元，从指纹库的中，根据的AP的MAC地址，取出中包含这些AP的MAC地址的子集合，计算上述子集合中，每个采集点RSSI与测试点RSSI的信号强度的欧氏距离，将欧式距离从小到大排序，采集点与测试点RSSI信号强度的欧式距离越小，说明测试点落在采集点标识的定位单位概率越高，欧式距离计算公式：F.计算可能的坐标集S(x，y)：对q个定位AP的信号，根据信号衰减公式：可以算出测试点和定位AP间的物理空间距离d，其中Pr为接收信号强度，Pt为AP发射功率，Gr为接收天线增益，Gt为发射天线增益，PL为路径损耗，A为影响因子，M为衰减因子，d为接收点离发送点的距离，所述Pr、Pt、Gr和PL单位为dB，所述d单位为m，3个距离d可以通过公式：确定坐标s(x，y)，其中z为所述测试车将所述频谱测试仪升举至高度h，z₁、z₂和z₃为所述定位AP的安装高度H，对q个定位AP的信号，可以计算出可能坐标集S(x，y)的可能坐标个数有对每个可能坐标元素s(x，y)，计算可能坐标s(x，y)落在的定位单元格的坐标i，j，计算公式为假设个可能坐标s(x，y)落在r个单元格中，每个单元格包含的可能坐标数是Z_j，则G.计算待定位点的具体坐标s(x，y)：对所有可能坐标进行加权计算，落在同个单元格可能坐标集的权重为即单元格包含的可能坐标s多，则权重大，具体坐标s(x，y)计算公式为