一種基於WiFi和加速度計的定位RadioMap快速建立方法

2023-10-23 12:29:32

一種基於WiFi和加速度計的定位Radio Map快速建立方法
【專利摘要】一種基於WiFi和加速度計的定位Radio?Map快速建立方法，涉及一種WiFi定位的Radio?Map快速建立算法，屬於WiFi定位【技術領域】。本發明針對現有的測量方法十分費時費力，Radio?Map數據標定工作較難且工作量大的問題。提出了一種基於WiFi和加速度計的定位Radio?Map快速建立方法，該方法的技術要點為：使用計步器記錄用戶行走的步數，且在每行走一步時測量一次各AP的接收RSS值。用戶只需在相應地圖中標出直線行走的起點與終點，即可計算出每一次測量點的物理位置，從而快速建立出一條直線上的Radio?Map。本發明適用於WiFi環境下的定位服務。
【專利說明】—種基於WiFi和加速度計的定位Radio Map快速建立方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種Radio Map快速建立算法,具體涉及基於WiFi和加速度計的定位技術，屬於基於WiFi定位【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著智慧型手機的普及，位置定位服務越來越受到人們的重視。而現如今的衛星定位只解決了室外定位的問題，室內定位仍未得到統一。IEEE 802.11標準的提出，使得無線區域網(Wireless Local Area Networks)的部署越來越廣泛。而基於WLAN的室內定位方法由於其部署方便，無需添加其他硬體設備而得到廣泛的關注。
[0003]WLAN室內定位技術通過測量來自接入點AP(Access Point)的接收信號強度RSS(Received Signal Strength)估計出行動裝置的位置。通常該定位系統分為兩步即建立Radio Map的離線階段和在線的定位估計階段。如圖1所示，Radio Map是由參考點(Reference Point，簡稱RP)組成。參考點包含兩部分信息，分別是參考點的物理位置和在該位置上接收到來自WiFi環境下各個AP的RSS值，其中，η表示參考點的個數，m表示AP個數。傳統的Radio Map獲取方法為，先在室內環境下按照一定間隔均勻設置參考點，使其覆蓋需定位區域。然後在每個參考點分別朝向不同方向並在每個方向多次測量RSS值。由於這種對信號進行測量和位置標註的方式十分費時費力。
[0004]由於無線電在室內傳播易受到門的開啟及閉合，人的走動，牆壁的阻擋等多重因素影響，為提高室內定位精度，需要在參考點處多次測量來自各AP的信號強度彌補由於隨機噪聲對Radio Map產生的影響。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提出一種基於WiFi和加速度計的定位Radio Map快速建立方法，以解決現有的測量方法十分費時費力，Radio Map數據標定工作較難且工作量大的問題。
[0006]本發明為解決上述技術問題採用的技術方案是:
[0007]本發明所述的一種基於WiFi和加速度計的定位Radio Map快速建立方法,所述方法基於設置有無線網卡及Radio Map快速建立軟體的移動終端來實現,所述Radio Map快速建立軟體界面包含測量區域的平面圖、並且Radio Map快速建立軟體可在點擊開始按鈕後調用設置在移動終端內的加速度計進行計步，具體步驟如下:
[0008]步驟一:根據需要定位的環境，選擇合適的坐標原點POd Ytl)，建立二維直角坐標系，移動終端上的坐標位置以像素表示，移動終端的屏幕左上角為坐標原點，向右為X軸正方向，向下為y軸正方向；
[0009]步驟二:選擇一個行走起始位置，並通過點擊顯示在移動終端屏幕上的Radio Map快速建立軟體平面圖的相應位置選擇為起點，Radio Map快速建立軟體通過在移動終端上選擇的起點，計算起點的實際坐標，如圖2所示；
[0010]步驟三:將移動終端水平放置，點擊應用軟體界面上的「開始」按鈕後開始直線行走，此時Radio Map快速建立軟體利用加速度計獲取行走步數，並同時通過無線網卡測量每步落地時的RSS值；
[0011]步驟四:停止行走，並通過點擊顯示在移動終端屏幕上的Radio Map快速建立軟體平面圖的相應位置選擇為結束點，如圖4 ；Radio Map快速建立軟體過在移動終端上選擇的結束點，計算結束點的實際坐標；
[0012]步驟五:Radio Map快速建立軟體根據步驟二確定的起點實際坐標與步驟四確定的結束點實際坐標，在每步的步長相等前提下，並結合行走步數，計算出每一步落點所在位置，也就是測量點的物理位置，按照測量順序與步驟三中獲得的每步落地時的RSS值對應，即完成Radio Map的快速建立。
[0013]本發明中的Radio Map快速建立軟體，界面包括平面圖，用於確定用戶位置的素材圖片，一個「開始」按鈕和一個「結束」按鈕。軟體包含兩個模塊，分別為平面圖表示模塊和計步器模塊。平面圖表示模塊可從用戶點擊屏幕確定的起點/結束點獲取它們在定位環境中的坐標；計步器模塊用於判斷用戶是否行走及記錄行走步數，並在每走一步時通過無線網卡測量RSS值。軟體工作過程如下:
[0014]一、將平面圖顯示在終端屏幕上，並當用戶通過點擊屏幕確定起點時根據轉換公式
【權利要求】
1.一種基於WiFi和加速度計的定位Radio Map快速建立方法,所述方法基於設置有無線網卡及Radio Map快速建立軟體的移動終端來實現,所述Radio Map快速建立軟體界面包含測量區域的平面圖、並且Radio Map快速建立軟體可在點擊開始按鈕後調用設置在移動終端內的加速度計進行計步，其特徵在於所述方法包括以下步驟: 步驟一:根據需要定位的環境，選擇合適的坐標原點ΡΟ^ Ytl),建立二維直角坐標系； 步驟二:選擇一個行走起始位置，並通過點擊顯示在移動終端屏幕上的Radio Map快速建立軟體平面圖的相應位置選擇為起點，Radio Map快速建立軟體通過在移動終端上選擇的起點，計算起點的實際坐標； 步驟三:將移動終端水平放置，點擊應用軟體界面上的「開始」按鈕後開始直線行走，此時Radio Map快速建立軟體利用加速度計獲取行走步數，並同時通過無線網卡測量每步落地時的RSS值； 步驟四:停止行走，並通過點擊顯示在移動終端屏幕上的Radio Map快速建立軟體平面圖的相應位置選擇為結束點，Radio Map快速建立軟體過在移動終端上選擇的結束點，計算結束點的實際坐標； 步驟五:Radio Map快速建立軟體根據步驟二確定的起點實際坐標與步驟四確定的結束點實際坐標，在每步的步長相等前提下，並結合行走步數，計算出每一步落點所在位置，也就是測量點的物理位置，按照測量順序與步驟三中獲得的每步落地時的RSS值對應，SP完成Radio Map的快速建立。
2.根據權利要求1所述的一種基於WiFi和加速度計的定位RadioMap快速建立方法，其特徵在於步驟二的具體實現過程為: 步驟二一一、在需要定位的環境內任選兩點P1，P2，測量獲得這兩點相對於坐標原點的實際物理坐標位置(X1, Y1)、(X2, Y2)； 步驟二一二、確定Pl，P2在平面圖上對應的位置(X1, Y1)、(x2, J2)； 步驟二一三、通過轉換公式，將起點轉換為定位環境中的坐標。
3.根據權利要求2所述的一種基於WiFi和加速度計的定位RadioMap快速建立方法，其特徵在於步驟二一二所述的轉換公式為:
(X1Zh O I( X1(X1-X2)) rXs〕 X2 - X1(Xs) 1 X2- X1 Js) 。 ? Ur Ji Md)⑴
Vy1-yj I 1 ^2-Ji y 其中，Xs，Ys表示起點在定位環境中的實際坐標，Xs, Is表示起點的坐標。
4.根據權利要求3所述的一種基於WiFi和加速度計的定位RadioMap快速建立方法，其特徵在於步驟三所述的利用加速度計獲取行走步數的具體過程為: 步驟三一、通過移動終端中的加速度計實時獲取垂直於移動終端方向的加速度； 步驟三二、根據步行習慣，當加速度值增加並超過重力加速度，隨後降低並低於重力加速度，最後回到重力加速度時，便認為走了一步，在此時通過無線網卡測量一次RSS值，並將行走步數加一。
5.根據權利要求4所述的一種基於WiFi和加速度計的定位RadioMap快速建立方法，其特徵在於步驟四所述的計算結束點的實際坐標，是通過如下公式實現的:
6.根據權利要求5所述的一種基於WiFi和加速度計的定位RadioMap快速建立方法，其特徵在於步驟五所述的計算出每一步落點所在位置是通過如下公式完成的:
【文檔編號】H04W64/00GK104023398SQ201410283591
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月23日 優先權日:2014年6月23日
【發明者】馬琳, 蘇邵麟, 徐玉濱, 崔揚, 張立曄 申請人:哈爾濱工業大學