一種室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)及其精確定位的方法
【專利摘要】一種室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)及其精確定位的方法，可在室內(nèi)復(fù)雜場景下實現(xiàn)精確導(dǎo)航。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了現(xiàn)有的室外導(dǎo)航技術(shù)在室內(nèi)不能定位的問題，在室內(nèi)復(fù)雜場景下實現(xiàn)精確導(dǎo)航，相比現(xiàn)有的室內(nèi)定位技術(shù)誤差更?。幌到y(tǒng)基于Android操作系統(tǒng)平臺，實時接收無線AP發(fā)送信號，通過精確定位算法得出在建筑物內(nèi)精確位置，通過坐標轉(zhuǎn)換算法，為用戶規(guī)劃導(dǎo)航路徑。
【專利說明】一種室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)及其精確定位的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)航系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種用于室內(nèi)導(dǎo)航的便攜式系統(tǒng)及其精確定位的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]信息技術(shù)高速發(fā)展時代的到來，使得室內(nèi)定位與導(dǎo)航技術(shù)在越來越多的應(yīng)用中起著重要的作用。雖然全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS在室外環(huán)境下定位的性能相當出色，但是不適用于室內(nèi)環(huán)境。因為GPS衛(wèi)星信號無法穿透太厚的墻壁，導(dǎo)航設(shè)備在大型建筑、地下建筑、高層樓房中會徹底找不到衛(wèi)星信號而無法定位。室內(nèi)定位已經(jīng)成為定位技術(shù)研宄和發(fā)展的焦點。
[0003]室內(nèi)導(dǎo)航與定位技術(shù)能夠給人們的生活、工作帶來極大的便利，便攜式設(shè)備如觸摸屏、手機等，其計算能力、通信能力和底層硬件完全能夠滿足室內(nèi)定位和導(dǎo)航的需求。目前存在的室內(nèi)定位技術(shù)可分為三類:慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，缺點在于信號存在偏移和噪聲，定位誤差大；機械波系統(tǒng)，利用超聲波和多邊定位技術(shù)計算用戶位置；電磁波系統(tǒng)，包括可見光、紅外線等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)及其精確定位的方法，可在室內(nèi)復(fù)雜場景下實現(xiàn)精確導(dǎo)航。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)，包括服務(wù)器中心、若干個無線AP、終端設(shè)備；終端設(shè)備、若干個無線AP及服務(wù)器中心之間都通過內(nèi)部局域網(wǎng)相連；服務(wù)器中心包括WEB服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，三者之間通過有線連接方式進行數(shù)據(jù)交互；終端設(shè)備包括移動終端和固定終端，固定終端包括固定觸摸屏。
[0006]優(yōu)選的，移動終端包括智能手機、平板電腦或其他手持設(shè)備。
[0007]優(yōu)選的，系統(tǒng)的無線WiFi組網(wǎng)方案包括PoE交換機、AC無線控制器、路由器、若干個無線AP ;無線AP自動的將有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成無線網(wǎng)絡(luò)，AC無線控制器統(tǒng)一管理若干個無線AP ;外部連入的Internet信號先進入PoE交換機，繼而發(fā)送至無線AP。
[0008]優(yōu)選的，終端設(shè)備、若干個無線AP及服務(wù)器中心之間通過2G、3G或WiFi無線通信。
[0009]一種室內(nèi)導(dǎo)航中的精確定位方法，包括如下步驟:
(1)過濾出設(shè)備的AP區(qū)域；通過指紋庫中每個AP的強度信息，通過有限狀態(tài)機的方式，確定手機設(shè)備處于哪個AP附近；并且在不同AP之間切換的時候，保持最強AP信號的登記信息不變，直到下一個信號逐漸變強到最強的AP，即達到該AP強度的比例閾值時，考慮切換設(shè)備所在的AP區(qū)間；
(2)利用該AP區(qū)間的坐標，過濾出該位置附近特定數(shù)量的AP;
(3)過濾出可能的位置坐標；手機設(shè)備采集這些AP的強度，與指紋庫中的相關(guān)位置的AP信號進行Pearson相關(guān)系數(shù)的匹配，返回可能的坐標點；
(4)過濾出真實可能的設(shè)備坐標；對返回的坐標點進行判斷，如果坐標點與人的可能運動的方式不同，則舍棄該坐標點。
[0010]本發(fā)明的有益效果為:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了現(xiàn)有的室外導(dǎo)航技術(shù)在室內(nèi)不能定位的問題，在室內(nèi)復(fù)雜場景下實現(xiàn)精確導(dǎo)航，相比現(xiàn)有的室內(nèi)定位技術(shù)誤差更??；系統(tǒng)基于Android操作系統(tǒng)平臺，實時接收無線AP發(fā)送信號，通過精確定位算法得出在建筑物內(nèi)精確位置，通過坐標轉(zhuǎn)換算法，為用戶規(guī)劃導(dǎo)航路徑。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的無線WiFi組網(wǎng)方案。
[0013]圖3是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖4是本發(fā)明的室內(nèi)導(dǎo)航中的精確定位方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，一種室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)，包括服務(wù)器中心、若干個無線AP、終端設(shè)備；終端設(shè)備、若干個無線AP及服務(wù)器中心之間都通過內(nèi)部局域網(wǎng)相連；服務(wù)器中心包括WEB服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，三者之間通過有線連接方式進行數(shù)據(jù)交互；終端設(shè)備包括移動終端和固定終端，移動終端包括手機或其他手持設(shè)備，固定終端包括固定觸摸屏。
[0016]服務(wù)器端由管理員設(shè)置好用戶信息、無線設(shè)備、樓層公司等信息，手機終端或固定觸摸屏連接至服務(wù)器，可以展示或查詢各樓層或公司信息，顯示建筑三維模型，根據(jù)數(shù)據(jù)庫信息動態(tài)統(tǒng)計各樓層信息；也可根據(jù)各個無線AP的信號傳輸來定位移動終端用戶，由用戶設(shè)定目標位置，實施路徑規(guī)劃進行導(dǎo)航，若用戶到達目標位置，則導(dǎo)航結(jié)束，否則系統(tǒng)重新定位導(dǎo)航。
[0017]如圖2所示，無線WiFi組網(wǎng)方案具體包括無線AP、PoE交換機、AC無線控制器、路由器；外部連入的Internet信號先進入PoE交換機，繼而發(fā)送至無線AP。無線AP可以自動的將有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成無線網(wǎng)絡(luò)，并提供多網(wǎng)絡(luò)、多頻段、高穩(wěn)定性、高安全性的無線路由連接。由于存在數(shù)量上百個無線AP，因此需要加入AC無線控制器來統(tǒng)一管理。AC無線控制器可以發(fā)現(xiàn)和管理AP，如AP工作狀態(tài)查看，AP統(tǒng)一配置，SSID與VLAN設(shè)置。
[0018]如圖3所示，定位部分網(wǎng)絡(luò)劃分，主要分為定位服務(wù)器和導(dǎo)航定位終端，定位服務(wù)器負責為導(dǎo)航定位終端提供數(shù)據(jù)下載，例如定位地圖、地圖的XML文件、信號強度指紋庫等等，導(dǎo)航定位終端根據(jù)這些數(shù)據(jù)為用戶提供導(dǎo)航定位服務(wù)。在實際應(yīng)用時，系統(tǒng)運行的室內(nèi)環(huán)境中會有一個定位服務(wù)器，這個定位服務(wù)器上運行著WEB服務(wù)器以提供文件下載服務(wù)，定位服務(wù)器與無線AP相連接，用戶可以使用移動終端加入無線AP并從定位服務(wù)器上下載移動終端定位所需要的數(shù)據(jù)文件。
[0019]如圖4所示，為本發(fā)明的室內(nèi)導(dǎo)航中的精確定位方法的流程圖?；贏P信號強度的主流室內(nèi)定位技術(shù)都是基于信號指紋信息，目前相關(guān)應(yīng)用場景中最好精度的結(jié)果也是采用該方法。
[0020]針對室內(nèi)AP的特點及用戶的實際需求，提出一種三次過濾的基于Pearson相關(guān)系數(shù)的室內(nèi)導(dǎo)航中的精確定位的方法，包括如下步驟:(I)過濾出設(shè)備的AP區(qū)域；通過指紋庫中每個AP的強度信息，通過有限狀態(tài)機的方式，確定手機設(shè)備處于哪個AP附近；并且在不同AP之間切換的時候，保持最強AP信號的登記信息不變，直到下一個信號逐漸變強到最強的AP，即達到該AP強度的比例閾值時，考慮切換設(shè)備所在的AP區(qū)間；(2)利用該AP區(qū)間的坐標，過濾出該位置附近特定數(shù)量的AP ; (3)過濾出可能的位置坐標；手機設(shè)備采集這些AP的強度，與指紋庫中的相關(guān)位置的AP信號進行Pearson相關(guān)系數(shù)的匹配，返回可能的坐標點；(4)過濾出真實可能的設(shè)備坐標；對返回的坐標點進行判斷，如果坐標點與人的可能運動的方式不同，則舍棄該坐標點。所謂的三次過濾，第一次是過濾出設(shè)備的AP區(qū)域，第二次是過濾出可能的位置坐標，第三次是過濾出真實可能的設(shè)備坐標。
[0021]盡管本發(fā)明就優(yōu)選實施方式進行了示意和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，只要不超出本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍，可以對本發(fā)明進行各種變化和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括:服務(wù)器中心、若干個無線AP、終端設(shè)備；終端設(shè)備、若干個無線AP及服務(wù)器中心之間都通過內(nèi)部局域網(wǎng)相連；服務(wù)器中心包括WEB服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，三者之間通過有線連接方式進行數(shù)據(jù)交互；終端設(shè)備包括移動終端和固定終端，固定終端包括固定觸摸屏。
2.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，終端設(shè)備、若干個無線AP及服務(wù)器中心之間通過2G、3G或WiFi無線通信。
3.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述移動終端包括智能手機、平板電腦或其他手持設(shè)備。
4.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)的無線WiFi組網(wǎng)方案包括PoE交換機、AC無線控制器、路由器、若干個無線AP ;無線AP自動的將有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成無線網(wǎng)絡(luò)，AC無線控制器統(tǒng)一管理若干個無線AP ;外部連入的Internet信號先進入PoE交換機，繼而發(fā)送至無線AP。
5.一種室內(nèi)導(dǎo)航中的精確定位方法，包括如下步驟: (1)過濾出設(shè)備的AP區(qū)域；通過指紋庫中每個AP的強度信息，通過有限狀態(tài)機的方式，確定手機設(shè)備處于哪個AP附近；并且在不同AP之間切換的時候，保持最強AP信號的登記信息不變，直到下一個信號逐漸變強到最強的AP，即達到該AP強度的比例閾值時，考慮切換設(shè)備所在的AP區(qū)間； (2)利用該AP區(qū)間的坐標，過濾出該位置附近特定數(shù)量的AP; (3)過濾出可能的位置坐標；手機設(shè)備采集這些AP的強度，與指紋庫中的相關(guān)位置的AP信號進行Pearson相關(guān)系數(shù)的匹配，返回可能的坐標點； (4)過濾出真實可能的設(shè)備坐標；對返回的坐標點進行判斷，如果坐標點與人的可能運動的方式不同，則舍棄該坐標點。
【文檔編號】G01C21/00GK104457740SQ201410730947
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】高陽, 俞亞君, 范劍鋒, 陳興國, 吳權(quán), 羅雨樂 申請人:江蘇萬維艾斯網(wǎng)絡(luò)智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司