本發(fā)明涉及室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于WiFi指紋的室內(nèi)定位系統(tǒng)以及一種包括該室內(nèi)定位系統(tǒng)的停取車導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在2000年，微軟公司提出一個(gè)名叫RADAR的室內(nèi)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)是最早的使用WiFi信號(hào)作為定位依據(jù)的定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)在WiFi信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，在某一些參考位置點(diǎn)采集各個(gè)WiFi節(jié)點(diǎn)的接收信號(hào)強(qiáng)度值，把參考節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和各個(gè)接收信號(hào)強(qiáng)度值組成一個(gè)指紋，最終把很多個(gè)指紋存放入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，形成指紋數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建完成之后，在在線定位階段，由待定位終端收集周圍可見(jiàn)WiFi節(jié)點(diǎn)的接收信號(hào)強(qiáng)度值，形成一組相關(guān)聯(lián)的信號(hào)觀察值。最后使用NN算法與指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，選出最匹配的估計(jì)位置，即為定位位置。

基于接收信號(hào)強(qiáng)度的WiFi位置指紋室內(nèi)定位方法在室內(nèi)定位中應(yīng)用廣泛，不少學(xué)者也對(duì)基于接收信號(hào)強(qiáng)度的WiFi位置指紋室內(nèi)定位算法做了不少研究。目前，基于接收信號(hào)強(qiáng)度的WiFi位置指紋室內(nèi)定位的算法主要有NN和KNN算法。它們的定位過(guò)程都是先在離線階段進(jìn)行采樣參考節(jié)點(diǎn)的WiFi信號(hào)強(qiáng)度和建立指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，然后在在線階段時(shí)進(jìn)行位置匹配。但是，現(xiàn)有的WiFi室內(nèi)定位技術(shù)只能夠保證50％～60％的可能誤差在2m內(nèi)，在精度上還有待提高，存在誤差較大的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的定位精度不高的技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于WiFi指紋的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其包括服務(wù)器、交換機(jī)、至少一個(gè)路由器和多個(gè)AP；其中，

所述AP具有多個(gè)天線，并且每個(gè)天線通過(guò)預(yù)編碼處理而發(fā)送相應(yīng)的WiFi信號(hào)，并且所述AP將終端連接各個(gè)WiFi信號(hào)的RSSI信息發(fā)送至相應(yīng)的路由器；

所述路由器接收與其連接的各個(gè)AP發(fā)送的RSSI信息，并通過(guò)所述交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)至所述服務(wù)器；

所述服務(wù)器用于通過(guò)預(yù)設(shè)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對(duì)接收的RSSI信息進(jìn)行響應(yīng)，以及根據(jù)所述機(jī)器學(xué)習(xí)算法的響應(yīng)結(jié)果，分別得到相應(yīng)終端的位置信息；其中所述機(jī)器學(xué)習(xí)算法基于WiFi指紋數(shù)據(jù)庫(kù)訓(xùn)練生成，所述WiFi指紋數(shù)據(jù)庫(kù)基于室內(nèi)WiFi信號(hào)的傳播特性與室內(nèi)空間位置的關(guān)系而建立。

根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，每個(gè)路由器將與其連接的各個(gè)AP發(fā)送的RSSI信息合并為一個(gè)增強(qiáng)RSSI信息，并通過(guò)所述交換機(jī)將所述增強(qiáng)RSSI信息轉(zhuǎn)發(fā)至所述服務(wù)器。

根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，與同一個(gè)路由器連接的多個(gè)AP設(shè)置在室內(nèi)的同一區(qū)域內(nèi)。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種包括本發(fā)明定位系統(tǒng)的停取車導(dǎo)航系統(tǒng)，其停車場(chǎng)室內(nèi)設(shè)置有多個(gè)車位信息采集模塊，其中，

所述車位信息采集模塊用于采集車位信息，并通過(guò)AP將相應(yīng)的車位信息上傳至所述服務(wù)器；

所述服務(wù)器預(yù)設(shè)有車位數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)所述車位信息采集模塊上傳的車位信息，更新所述車位數(shù)據(jù)庫(kù)；其中所述車位數(shù)據(jù)庫(kù)包括停車場(chǎng)內(nèi)所有車位的位置信息以及相應(yīng)車位信息；

所述服務(wù)器根據(jù)所述終端發(fā)送的泊車請(qǐng)求，而分配給所述終端一個(gè)空閑車位，并將從對(duì)所述終端定位的位置前往所述空閑車位所在位置的導(dǎo)航信息發(fā)送給所述終端；以及根據(jù)所述終端發(fā)送的取車請(qǐng)求，將從對(duì)所述終端定位的位置前往分配給所述終端的車位所在位置的導(dǎo)航信息發(fā)送給所述終端。

根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，所述車位信息采集模塊采集的車位信息為圖像信息，并且，所述服務(wù)器通過(guò)對(duì)所述圖像信息進(jìn)行識(shí)別，判斷車位是否被占用，并相應(yīng)地更新所述車位數(shù)據(jù)庫(kù)。

根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，所述服務(wù)器將分配給所述終端的車位的位置信息與所述終端的MAC地址關(guān)聯(lián)，并根據(jù)所述終端的MAC地址，讀取分配給所述終端的車位的位置信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：。

1、本發(fā)明定位系統(tǒng)中的AP具有多個(gè)天線，每個(gè)天線經(jīng)預(yù)編碼處理后分別發(fā)送WiFi信號(hào)，并獲取終端連接相應(yīng)WiFi信號(hào)的RSSI信息。因此，本發(fā)明通過(guò)成倍地提高RSSI信息的采集數(shù)量，使服務(wù)器通過(guò)匹配運(yùn)算得到的定位位置更精確。

2、本發(fā)明停取車導(dǎo)航系統(tǒng)中，車位信息采集模塊采集車位信息，服務(wù)器根據(jù)車位信息更新車位數(shù)據(jù)庫(kù)，而且服務(wù)器根據(jù)對(duì)終端定位的位置，生成從定位位置到分配的車位所在位置的導(dǎo)航信息，并將導(dǎo)航信息發(fā)送給終端，以響應(yīng)終端的泊車請(qǐng)求和取車請(qǐng)求。本發(fā)明通過(guò)終端對(duì)車輛進(jìn)行精確的定位與導(dǎo)航，不僅方便用戶停車和取車，還減少停車場(chǎng)管理資源的投入。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明室內(nèi)定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明室內(nèi)定位系統(tǒng)的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖

圖3是本發(fā)明停取車導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

1-服務(wù)器，2-交換機(jī)，3-路由器，4-AP，5-車位信息采集模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明基于WiFi指紋的室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括服務(wù)器1、交換機(jī)2、至少一個(gè)路由器3和多個(gè)AP(無(wú)線接入點(diǎn))。AP的數(shù)量與需要覆蓋室內(nèi)空間的面積相關(guān)，即室內(nèi)空間的面積越大，所需AP的數(shù)量就越多。并且，路由器的數(shù)量與AP的數(shù)量相關(guān)，即AP的數(shù)量越多，所需路由器的數(shù)量越多。

本發(fā)明室內(nèi)定位系統(tǒng)中的AP具有多個(gè)天線，其中，AP的天線通過(guò)預(yù)編碼處理而發(fā)出相應(yīng)的WiFi信號(hào)，而且，當(dāng)需要進(jìn)行室內(nèi)定位的終端通過(guò)WiFi信號(hào)與AP的天線連接后，AP獲取該終端與相應(yīng)天線WiFi連接的RSSI信息，同時(shí)，AP對(duì)該終端分別與各個(gè)天線WiFi連接的RSSI信息進(jìn)行匯總，并將匯總后的RSSI信息發(fā)送給與其連接的路由器3。最后，路由器3將與其連接的AP發(fā)送的RSSI信息發(fā)送至交換機(jī)2，并通過(guò)交換機(jī)2將接收的RSSI信息轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器1。本發(fā)明中對(duì)AP天線預(yù)編碼處理的方式基于智能天線利用多天線(MIMO)來(lái)進(jìn)行信號(hào)加強(qiáng)的處理方案。

具體的，終端通過(guò)WiFi信號(hào)與AP的天線建立無(wú)線通信連接時(shí)，終端需要在AP的天線注冊(cè)其MAC地址，并在服務(wù)器中記錄該MAC地址。AP獲取該終端與天線WiFi連接的RSSI信息，并且該RSSI信息攜帶該終端的MAC地址信息。由于AP的天線同時(shí)可以與多個(gè)終端建立無(wú)線通信連接，因此AP根據(jù)MAC地址，對(duì)該MAC地址對(duì)應(yīng)的終端與AP中天線WiFi連接的RSSI信息進(jìn)行匯總，并將匯總后的RSSI信息發(fā)送給服務(wù)器1。

本發(fā)明室內(nèi)定位系統(tǒng)中的服務(wù)器1預(yù)先建立有WiFi指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，并基于室內(nèi)WiFi信號(hào)的傳播特性與室內(nèi)空間位置的關(guān)系而建立該WiFi數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)基于該WiFi指紋數(shù)據(jù)庫(kù)訓(xùn)練生成機(jī)器學(xué)習(xí)算法，該機(jī)器學(xué)習(xí)算法工作原理是對(duì)輸入的RSSI信息進(jìn)行響應(yīng)，并對(duì)應(yīng)地輸出一個(gè)響應(yīng)結(jié)果。

服務(wù)器1將其接收到的RSSI信息作為機(jī)器學(xué)習(xí)算法的輸入，機(jī)器學(xué)習(xí)算法完成響應(yīng)后，輸出相應(yīng)的響應(yīng)結(jié)果，再根據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)算法的響應(yīng)結(jié)果，得到相應(yīng)終端的位置信息。當(dāng)服務(wù)器1得到相應(yīng)終端的位置信息后，根據(jù)相應(yīng)終端的MAC地址，將位置信息發(fā)送給相應(yīng)的終端。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的室內(nèi)定位系統(tǒng)中，每個(gè)路由器3將與其連接的各個(gè)AP發(fā)送的RSSI信息合并為一個(gè)增強(qiáng)RSSI信息，并通過(guò)交換機(jī)2將增強(qiáng)RSSI信息轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器1。在此過(guò)程中，由于終端也可以同時(shí)連接多個(gè)AP的天線，即不同的AP會(huì)獲取同一個(gè)終端分別與其天線WiFi連接的RSSI信息，那么，路由器3在接收與其連接的AP發(fā)送的RSSI信息時(shí)，根據(jù)MAC地址，將同一個(gè)終端分別與各個(gè)AP的天線WiFi連接的RSSI信息合并，構(gòu)成一個(gè)增強(qiáng)RSSI信息。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合圖2所示的本發(fā)明室內(nèi)定位系統(tǒng)的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；本發(fā)明將多個(gè)AP設(shè)置在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)，并由同一個(gè)路由器3連接該區(qū)域內(nèi)的AP。那么，當(dāng)終端位于該區(qū)域內(nèi)，終端與各個(gè)AP的天線WiFi連接后，該區(qū)域內(nèi)的AP獲取的該終端與相應(yīng)AP的天線WiFi連接的RSSI信息的數(shù)量將成倍增加，而且通過(guò)這樣對(duì)AP的布置方式，將室內(nèi)空間劃分為多個(gè)面積更小的區(qū)域，提高了定位精確度。

本發(fā)明中，服務(wù)器中預(yù)設(shè)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法之前，首先需要在室內(nèi)采集足夠多的WiFi指紋數(shù)據(jù)，由于在室內(nèi)AP布置情況不變動(dòng)的前提下，室內(nèi)的不同位置與各個(gè)AP的天線WiFi連接的RSSI信息是相對(duì)應(yīng)的，通過(guò)對(duì)室內(nèi)的空間建立地圖模型，每個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)位置坐標(biāo)，通過(guò)將不同位置采集到的多個(gè)RSSI信息與位置坐標(biāo)關(guān)聯(lián)起來(lái)，以構(gòu)建WiFi指紋數(shù)據(jù)庫(kù)。然后，通過(guò)構(gòu)建一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以WiFi指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的同一位置坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的RSSI信息為輸入，根據(jù)該位置坐標(biāo)，對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的里面的節(jié)點(diǎn)和權(quán)重進(jìn)行求解，具體的求解過(guò)程，可以采用典型的深度學(xué)習(xí)算法，可以對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)權(quán)重因子得到一個(gè)解。當(dāng)遍歷地訓(xùn)練完整個(gè)WiFi指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中的WiFi指紋數(shù)據(jù)或是達(dá)到預(yù)設(shè)的訓(xùn)練要求，則訓(xùn)練完成，即可以將訓(xùn)練完成的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法投入使用。

結(jié)合圖3所示的本發(fā)明停取車導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；本發(fā)明提供的停取車導(dǎo)航系統(tǒng)包括設(shè)置在停車場(chǎng)內(nèi)的室內(nèi)定位系統(tǒng)和若干個(gè)車位信息采集模塊5。

其中，車位信息采集模塊5用于采集車位信息，并通過(guò)AP將相應(yīng)的車位信息上傳至服務(wù)器1。同時(shí)，服務(wù)器1預(yù)設(shè)有車位數(shù)據(jù)庫(kù)，車位數(shù)據(jù)庫(kù)包括停車場(chǎng)內(nèi)所有車位的位置信息以及相應(yīng)車位信息，并且服務(wù)器1根據(jù)車位信息采集模塊上傳的車位信息，更新車位數(shù)據(jù)庫(kù)。其中，車位信息用于表示車位是否被占用。

當(dāng)用戶駕車進(jìn)入停車場(chǎng)，終端與停車場(chǎng)內(nèi)的AP連接，由于終端位于車內(nèi)，對(duì)終端定位即實(shí)現(xiàn)車輛的定位。用戶通過(guò)終端向服務(wù)器1發(fā)送泊車請(qǐng)求，服務(wù)器1響應(yīng)終端發(fā)送的泊車請(qǐng)求，而分配給終端一個(gè)空閑車位，同時(shí)根據(jù)終端與AP相WiFi連接的RSSI信息，得到終端定位的位置，再根據(jù)分配的車位的位置信息和終端當(dāng)前的定位位置，規(guī)劃一條導(dǎo)航路徑，并將該導(dǎo)航路徑對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航信息發(fā)送給終端。具體的，服務(wù)器根據(jù)車位數(shù)據(jù)庫(kù)中的各個(gè)車位的車位信息，并結(jié)合終端當(dāng)前的定位位置而分配一個(gè)就近的車位，同時(shí)車位被分配后，該車位的車位信息被標(biāo)記為占用狀態(tài)。而且在導(dǎo)航過(guò)程中，根據(jù)終端與AP相WiFi連接的RSSI信息，對(duì)終端進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，若終端偏離導(dǎo)航路徑，則重新規(guī)劃路徑，從而避免用戶在停車場(chǎng)中繞路，花費(fèi)更多的時(shí)間停車。

另一方面，用戶攜帶終端返回停車場(chǎng)取車，終端與停車場(chǎng)內(nèi)的AP連接，用戶通過(guò)終端向服務(wù)器1發(fā)送取車請(qǐng)求，服務(wù)器1響應(yīng)終端發(fā)送的取車請(qǐng)求，而根據(jù)終端與AP相WiFi連接的RSSI信息，得到終端定位的位置。同時(shí)根據(jù)之前分配給終端的車位的位置和終端當(dāng)前的定位位置，規(guī)劃一條導(dǎo)航路徑，并將該導(dǎo)航路徑對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航信息發(fā)送給終端。然后，用戶根據(jù)導(dǎo)航信息到達(dá)停車的車位，完成取車。

具體的，車位信息采集模塊5采集的車位信息為圖像信息，并且，服務(wù)器1通過(guò)圖像信息進(jìn)行識(shí)別，判斷車位是否被占用，并相應(yīng)地更新車位數(shù)據(jù)庫(kù)。

進(jìn)一步地，服務(wù)器1將分配給終端的車位的位置信息與終端的MAC地址關(guān)聯(lián)，并根據(jù)終端的MAC地址，讀取分配給終端的車位的位置信息。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限制于上述實(shí)施方式，在不脫離本申請(qǐng)的權(quán)利要求的精神和范圍情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出各種修改或改型。