一種室內(nèi)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子、信號(hào)處理、信號(hào)傳輸領(lǐng)域，特別是涉及一種室內(nèi)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 室內(nèi)定位在商場(chǎng)、醫(yī)院等人流密集場(chǎng)所有著廣闊的應(yīng)用前景，如導(dǎo)購(gòu)，導(dǎo)醫(yī)，保護(hù) 老人、小孩等。由于芯片技術(shù)的發(fā)展，目前出現(xiàn)了很多低功耗、小型化的處理器和傳感器。通 過(guò)這些處理器和傳感器的協(xié)同，可以實(shí)時(shí)、連續(xù)、方便的對(duì)所感興趣的人和物實(shí)現(xiàn)定位，并 在此基礎(chǔ)上推送信息（如商品介紹），尋找走失的老人小孩等。
[0003] 目前Wi-Fi技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代生活中被廣泛應(yīng)用，無(wú)論是在咖啡廳等休閑場(chǎng)所還是 政府公共場(chǎng)所，都能夠隨時(shí)隨地連接與各大運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。Wi-Fi除了有既定 的聯(lián)機(jī)速度優(yōu)勢(shì)之外，也同樣能夠應(yīng)用于定位技術(shù)。
[0004] 雖然目前定位技術(shù)應(yīng)用最廣泛的依舊是GPS，使用者能夠直接通過(guò)手機(jī)來(lái)完成 GPS定位。不過(guò)GPS在相關(guān)應(yīng)用上仍然有其限制性，往往存在著于室內(nèi)環(huán)境里就無(wú)法順利完 成定位的問題。
[0005] 而通過(guò)Wi-Fi定位技術(shù)恰好能夠彌補(bǔ)GPS這方面的弱點(diǎn)，不僅能夠強(qiáng)化GPS在室 內(nèi)定位不準(zhǔn)或無(wú)法定位的缺點(diǎn)，同時(shí)又能夠提供更完善的室內(nèi)定位應(yīng)用服務(wù)，以創(chuàng)造更大 的商機(jī)及社會(huì)服務(wù)。
[0006] Wi-Fi定位的原理是采用三角定位的方式，也就是通過(guò)移動(dòng)設(shè)備和三個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 熱點(diǎn)的無(wú)線信號(hào)交流，以便識(shí)別移動(dòng)設(shè)備目前所在的位置，其主要是通過(guò)移動(dòng)設(shè)備與三個(gè) 無(wú)線熱點(diǎn)之間的距離的不同，反應(yīng)在無(wú)線熱點(diǎn)上的移動(dòng)設(shè)備信號(hào)強(qiáng)度會(huì)有差異，根據(jù)信號(hào) 強(qiáng)度的不同，通過(guò)特定的算法來(lái)定位用戶移動(dòng)設(shè)備所在位置。然而，這種通過(guò)信號(hào)強(qiáng)度不同 來(lái)?yè)Q算距離的方法，數(shù)據(jù)處理方式較復(fù)雜，并且難以非常精確地反應(yīng)用戶當(dāng)前所在的位置。
[0007] 鑒于以上原因，提供一種能夠精確定位用戶所在位置的室內(nèi)定位方法實(shí)屬必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種室內(nèi)定位方法，用于 解決現(xiàn)有技術(shù)中的室內(nèi)定位方法的定位較為復(fù)雜且不夠精確的問題。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其它相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種室內(nèi)定位方法，所述室內(nèi)定位 方法包括步驟：
[0010] 1)于定位空間設(shè)置若干無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備作為固定設(shè)備，這些固定設(shè)備中的每個(gè) 設(shè)備j僅對(duì)某個(gè)確定設(shè)備i發(fā)出的信息轉(zhuǎn)發(fā)，i稱為j的前驅(qū)，j稱為i的后繼，其中有一個(gè) 固定設(shè)備僅有后繼，另有一個(gè)固定設(shè)備僅有前驅(qū)，所有固定設(shè)備形成雙向鏈形結(jié)構(gòu)；任一固 定設(shè)備及其前驅(qū)信號(hào)互相可靠覆蓋，設(shè)備及其后繼同樣；
[0011] 2)對(duì)各固定設(shè)備上電后進(jìn)行同步定標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)各固定設(shè)備在時(shí)間上的同步，完成 初始化，系統(tǒng)運(yùn)行后根據(jù)各個(gè)固定設(shè)備之間的誤差累計(jì)情況決定兩次同步定標(biāo)之間的時(shí)間 間隔；
[0012] 3)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)入定位范圍內(nèi)并開啟定位功能后，與臨近固定設(shè)備進(jìn)行同步定標(biāo)， 實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備與各固定設(shè)備在時(shí)間上的同步；
[0013] 4)移動(dòng)設(shè)備收到多個(gè)固定設(shè)備的信號(hào)后，記錄收到這些信號(hào)的時(shí)間，并從信號(hào)中 提取發(fā)送時(shí)間，這兩者的時(shí)間差就是電磁波在光速下從固定設(shè)備傳播到移動(dòng)設(shè)備的時(shí)間， 據(jù)此可以計(jì)算出移動(dòng)設(shè)備當(dāng)前到各個(gè)固定設(shè)備的距離，并根據(jù)該距離確定移動(dòng)設(shè)備的位 置。
[0014] 作為本發(fā)明的室內(nèi)定位方法的一種優(yōu)選方案，步驟1)中，每個(gè)固定設(shè)備都有一確 定的空間坐標(biāo)。
[0015] 作為本發(fā)明的室內(nèi)定位方法的一種優(yōu)選方案，步驟1)中，各固定設(shè)備按固定的時(shí) 間間隔發(fā)送自身的身份信息和時(shí)間戳，或按照預(yù)設(shè)函數(shù)確定的時(shí)間間隔發(fā)送自身的身份信 息和時(shí)間戳。
[0016] 作為本發(fā)明的室內(nèi)定位方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)中，對(duì)各固定設(shè)備的同步定 標(biāo)包括步驟：
[0017] 前驅(qū)固定設(shè)備發(fā)出該前驅(qū)設(shè)備的時(shí)間戳為時(shí)刻的信息，后繼固定設(shè)備在該后繼 固定設(shè)備的時(shí)間戳為t 2時(shí)刻收到這個(gè)信息并立即轉(zhuǎn)發(fā)信息，所述前驅(qū)固定設(shè)備在該前驅(qū)固 定設(shè)備的時(shí)間戳為t3時(shí)刻收到該轉(zhuǎn)發(fā)信息，則所述后繼固定設(shè)備比前驅(qū)固定設(shè)備的時(shí)間滯 后的差值是dt = α3-^/2-?2，將該時(shí)間差值通過(guò)同步定標(biāo)信息傳遞給后繼固定設(shè)備，以 完成同步定標(biāo)。
[0018] 作為本發(fā)明的室內(nèi)定位方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)中，對(duì)移動(dòng)設(shè)備與固定設(shè)備 的同步定標(biāo)包括步驟：
[0019] 前驅(qū)固定設(shè)備發(fā)出該前驅(qū)設(shè)備的時(shí)間戳為時(shí)刻的信息，移動(dòng)設(shè)備在該移動(dòng)設(shè)備 的時(shí)間戳為t 2時(shí)刻收到這個(gè)信息并立即轉(zhuǎn)發(fā)信息，所述前驅(qū)固定設(shè)備在該前驅(qū)固定設(shè)備的 時(shí)間戳為t3時(shí)刻收到該轉(zhuǎn)發(fā)信息，則所述移動(dòng)設(shè)備比前驅(qū)固定設(shè)備的時(shí)間滯后的差值是dt =，將該時(shí)間差值通過(guò)同步定標(biāo)信息傳遞給移動(dòng)設(shè)備，以完成移動(dòng)設(shè)備與固定 設(shè)備的同步定標(biāo)。
[0020] 作為本發(fā)明的室內(nèi)定位方法的一種優(yōu)選方案，移動(dòng)設(shè)備與固定設(shè)備的同步定標(biāo)在 所述移動(dòng)設(shè)備收到任意一個(gè)有效的固定設(shè)備的信息時(shí)進(jìn)行。
[0021] 作為本發(fā)明的室內(nèi)定位方法的一種優(yōu)選方案，步驟4)中，移動(dòng)設(shè)備的位置確定方 法包括：
[0022] η個(gè)固定設(shè)備分別在ti時(shí)刻向移動(dòng)設(shè)備發(fā)送信息，移動(dòng)設(shè)備在ti'時(shí)刻收到 該η個(gè)固定設(shè)備所發(fā)送的信息，則所述移動(dòng)設(shè)備與η個(gè)固定設(shè)備之間的距離分別為ai = (ti' -ti)c，其中，i = 1、2、3......n，c 為光速；
[0023] η個(gè)固定設(shè)備所設(shè)定坐標(biāo)分別為（xi，yi，zi)，移動(dòng)設(shè)備坐標(biāo)為（X，y，z)，根據(jù)公式 (xi-x)2+(yi-y) 2+(zi_z)2 = ai2,可以計(jì)算出移動(dòng)設(shè)備的坐標(biāo)（X，y, z)。
[0024] 進(jìn)一步地，當(dāng)i = 4時(shí)，可以直接計(jì)算得到移動(dòng)設(shè)備坐標(biāo)；當(dāng)i>4時(shí)，可以采用最小 二乘擬合的方法得到移動(dòng)設(shè)備坐標(biāo)。
[0025] 作為本發(fā)明的室內(nèi)定位方法的一種優(yōu)選方案，所述移動(dòng)設(shè)備可以接受所有固定設(shè) 備發(fā)出的信號(hào)，但是僅選擇最強(qiáng)信號(hào)源的前幾個(gè)固定設(shè)備，其中，選擇3個(gè)不在同一直線上 的固定設(shè)備可以作平面位置定位，4個(gè)不在同一平面上的固定設(shè)備可以作空間位置定位，多 于4個(gè)不在同一平面上的固定設(shè)備可以作空間位置擬合定位。
[0026] 作為本發(fā)明的室內(nèi)定位方法的一種優(yōu)選方案，任何一個(gè)固定設(shè)備，從雙向鏈形結(jié) 構(gòu)中解除后，可以成為移動(dòng)設(shè)備，成為被定位對(duì)象。
[0027] 作為本發(fā)明的室內(nèi)定位方法的一種優(yōu)選方案，固定設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備之間各種交換 信息的一個(gè)可行的格式包括：時(shí)間戳+身份+信息種類。
[0028] 作為本發(fā)明的室內(nèi)定位方法的一種優(yōu)選方案，移動(dòng)設(shè)備定位的方法可以用來(lái)確定 固定設(shè)備的坐標(biāo)
[0029] 如上所述，本發(fā)明提供一種室內(nèi)定位方法，所述室內(nèi)定位方法包括步驟：1)于定 位空間設(shè)置若干無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備作為固定設(shè)備，這些固定設(shè)備中的每個(gè)設(shè)備j僅對(duì)某個(gè) 確定設(shè)備i發(fā)出的信息轉(zhuǎn)發(fā)，i稱為j的前驅(qū)，j稱為i的后繼，其中有一個(gè)固定設(shè)備僅有 后繼，另有一個(gè)固定設(shè)備僅有前驅(qū)，所有固定設(shè)備形成雙向鏈形結(jié)構(gòu)；任一固定設(shè)備及其 前驅(qū)信號(hào)互相可靠覆蓋，設(shè)備及其后繼同樣；2)對(duì)各固定設(shè)備上電后或者固定時(shí)間間隔后 進(jìn)行同步定標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)各固定設(shè)備在時(shí)間上的同步，完成初始化；3)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)入定位范 圍內(nèi)并開啟定位功能后，與臨近固定設(shè)備進(jìn)行同步定標(biāo)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備與各固定設(shè)備在時(shí) 間上的同步；4)移動(dòng)設(shè)備收到多個(gè)固定設(shè)備的