本发明涉及物体定位领域，特别是涉及一种室内定位导航系统及其数据处理方法。
背景技术：
当今社会，随着经济的飞速发展，人口数量的增加，高楼大厦等大型建筑拔地而起，对室内定位的需求越来越大，当人们进入大型的机场、火车站等建筑时，对于一个陌生的大型建筑，人们如何实现快速定位到当前位置且找到目的地的问题也越来越突出。为了实现快速定位并且找到目的地，现有的 GPS，基站定位等室外定位技术已经逐渐实现米级的定位精度，但是在室内因为定位卫星的信号弱且不稳定难以实现定位。
随着人们对室内定位的服务需求日益增大，wifi定位技术的普及和wifi热点在全球的覆盖率不断提升， 把wifi定位与地图结合起来，完成室内定位，使用户能更快速的定位到当前位置且找到目的地。因此，可以设计出一种基于室内的定位导航系统。
技术实现要素：
针对上述问题所存在的不足，本发明提供一种室内定位导航系统及其数据处理方法。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
一种室内定位导航系统及其数据处理方法，包括信号模块、数据获取模块、定位处理模块和显示模块；
所述信号模块用于发射出无线信号，并把发射无线信号设备的信息和无线信号强度传给数据获取模块；
所述数据获取模块用于获取信号模块的无线信号设备的信息和无线信号强度，把无线信号设备的信息和无线信号强度进行存储，对无线信号设备的信息和无线信号强度进行优化处理得到优化数据并传给定位处理模块；
所述定位处理模块接收数据获取模块传入的优化数据，对优化数据进行运算得到目标坐标数据，把目标坐标数据传给显示模块；
所述显示模块接收定位处理模块传入的目标坐标数据和获取室内地图，并把目标坐标显示在室内地图上。
上述方案中，优选的是数据获取模块包括数据获取电路、数据存储电路和数据优化电路，所述数据获取电路与信号模块连接；所述数据获取电路的输出端与数据存储电路连接；所述数据存储电路的输出端与数据优化电路连接；数据优化电路输出端与定位处理模块连接。
上述方案中，优选的是定位处理模块包括RSSI测距电路和最小二乘法电路；所述RSSI测距电路的输入端与数据获取模块连接；所述数据获取模块的输出端经最小二乘法电路与显示模块连接。
上述方案中，优选的是显示模块连接包括搜索地点电路、地图缩放移动电路和显示电路；所述搜索地点电路的输入端与定位处理模块连接；所述搜索地点电路的输出端经地图缩放移动电路与显示电路连接。
上述方案中，优选的是信号模块包括由若干个路由器组成，每个路由器的输出端均与数据获取模块连接。
基于上述一种室内定位导航系统的数据处理方法，包括如下步骤：
步骤1：信号模块的路由器发射无线信号；
步骤2：数据获取模块的数据获取电路获取信号模块中无线信号设备的信息和无线信号强度，并传给数据获取模块的数据存储电路进行存储；
步骤3：数据获取模块的数据优化电路从数据存储电路中至少获取三个路由器的信息及其信号强度信息，并且对每个路由器的信号强度每20秒进行一次均值运算得到优化数据；
步骤4：定位处理模块的RSSI测距电路获取优化数据后进行RSSI测距算法求出被测目标与每个路由器的距离，并把被测目标与每个路由器的距离传给定位处理模块的最小二乘法电路；
步骤5：最小二乘法电路接收被测目标与每个路由器的距离后对其进行最小二乘法运算，根据最小二乘法运算得出最优解，得出被测目标的具体位置并把位置传给显示模块；
步骤6：显示模块的搜索地点电路接收到被测目标的具体位置后从数据获取模块数据存储电路获取室内地图；
步骤7：显示模块的地图缩放移动电路根据室内地图的大小算出放缩比例，根据放缩比例数据把被测目标的具体位置标记在室内地图上，并根据地图缩放被测目标的具体位置跟随缩放；
步骤8：显示模块的显示电路接收地图缩放移动电路传入的室内地图和被测目标的具体位置进行显示。
本发明的优点与效果是：
1. 本发明中通过检测路由器的信号强度进行定位，只需设备安装客户端系统就可以进行实时室内定位；
2. 进一步的，通过地图标志物进行目标点查询并定位目标点，方便导航的使用；
3. 本发明还使用了优化的RSSI和准确率较高的最小二乘法，能更准确的定位耗时更少。
附图说明
图1为本发明结构框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
一种室内定位导航系统，如图1所示，包括信号模块、数据获取模块、定位处理模块和显示模块。其中，数据获取模块、定位处理模块和显示模块安装在被测目标或被测目标携带的设备上，可方便快速的进行室内导航，使人们更容易室内寻找目标。一般的，被测目标或被测目标携带的设备为收集或平板电脑。
所述信号模块用于发射出无线信号，并把发射无线信号设备的信息和无线信号强度传给数据获取模块。如图1所示，信号模块包括由若干个路由器组成，每个路由器的输出端均与数据获取模块连接。其中，路由器的个数由室内的空间大小来决定。为了能更好的、准确的得到定位点，将路由器布置的地点高于一般地面障碍物，优选4至5米高度；优选路由器信号较好、稳定的路由器；部署的路由器在某一定位点不少于三个且两两距离不超过12米；上述方案中，为了得到更好的定位精度优先采用四个路由器的覆盖三个路由器所能达到的基本面积，其中一个安装三个路由器正中间的位置，另外三个安装在两两不超过12米的距离上；上述方案中，由现场测量数据进行等比例缩小绘制地图，定位时进行适配。
所述数据获取模块用于获取信号模块的无线信号设备的信息和无线信号强度，把无线信号设备的信息和无线信号强度进行存储，对无线信号设备的信息和无线信号强度进行优化处理得到优化数据并传给定位处理模块。如图1所示，数据获取模块包括数据获取电路、数据存储电路和数据优化电路，所述数据获取电路与信号模块连接；所述数据获取电路的输出端与数据存储电路连接；所述数据存储电路的输出端与数据优化电路连接；数据优化电路输出端与定位处理模块连接。一般的，数据获取电路为无线接收电路，本实施例中为无线WIFI模块。数据获取电路与信号模块进行无线通信，其中也可以是有线连接的数据获取模式。
所述定位处理模块接收数据获取模块传入的优化数据，对优化数据进行运算得到目标坐标数据，把目标坐标数据传给显示模块。如图1所示，定位处理模块包括RSSI测距电路和最小二乘法电路；所述RSSI测距电路的输入端与数据获取模块连接；所述数据获取模块的输出端经最小二乘法电路与显示模块连接。其中，RSSI测距电路和最小二乘法电路可以使用小型微处理器来代替，进行程序在处理器中进行运算，实现快速的运算。
所述显示模块接收定位处理模块传入的目标坐标数据和获取室内地图，并把目标坐标显示在室内地图上。如图1所示，显示模块连接包括搜索地点电路、地图缩放移动电路和显示电路；所述搜索地点电路的输入端与定位处理模块连接；所述搜索地点电路的输出端经地图缩放移动电路与显示电路连接。显示模块的地图缩放移动电路根据室内地图的大小算出放缩比例，根据放缩比例数据把被测目标的具体位置标记在室内地图上，并根据地图缩放被测目标的具体位置跟随缩放。主要实现了地图的缩放控制以及目标位置与室内地图的拼接。
基于上述一种室内定位导航系统的数据处理方法，包括如下步骤：
步骤1：信号模块的路由器发射无线信号，由被测目标或被测目标所携带设备进行无线WIFI连接，实现无线通信。
步骤2：被测目标或被测目标所携带设备上的数据获取模块的数据获取电路获取信号模块中无线信号设备的信息和无线信号强度，并传给数据获取模块的数据存储电路进行存储。其中，获取方式为实时性，随着移动进行实时更行数据存储电路的路由器信息和路由器的无线信号强度信息。
步骤3：数据获取模块的数据优化电路从数据存储电路中至少获取三个路由器的信息及其信号强度信息，并且对每个路由器的信号强度每20秒进行一次均值运算得到优化数据。一般获取路由器的个数为3-6个，其中获取的路由器数据为被测目标或被测目标所携带设备所连接无线信号较强的路由器。
步骤4：定位处理模块的RSSI测距电路获取优化数据后进行RSSI测距算法求出被测目标与每个路由器的距离，并把被测目标与每个路由器的距离传给定位处理模块的最小二乘法电路。被测目标或被测目标所携带设备内部实现快速的位置确定，RSSI测距电路可以为处理器的内部电路。RSSI测距算法为现有的测距算法，在此不再详细介绍。
步骤5：最小二乘法电路接收被测目标与每个路由器的距离后对其进行最小二乘法运算，根据最小二乘法运算得出最优解，得出被测目标的具体位置并把位置传给显示模块。最小二乘法运算为现有技术，在此不再详细的介绍，最小二乘法运算运行的环境为被测目标或被测目标所携带设备上的处理器上。
步骤6：显示模块的搜索地点电路接收到被测目标的具体位置后从数据获取模块数据存储电路获取室内地图。其中，室内地图由被测目标或被测目标所携带设备从路由器中获取或从互联网中获取。
步骤7：显示模块的地图缩放移动电路根据室内地图的大小算出放缩比例，根据放缩比例数据把被测目标的具体位置标记在室内地图上，并根据地图缩放被测目标的具体位置跟随缩放。当前位置、距离比例和指南针的显示，需要获取算法得到的实际位置坐标，根据手机地图坐标乘以地图缩放比例乘以距离比例等于实际位置坐标方法来将当前位置显示在地图上。为避免地图的操作会影响到距离比例和指南针的显示，所以距离比例和指南针在另外一层Bitmap中显示。距离比例需要捕获地图大小的变化，跟随地图不同的大小显示相应的距离比例，而指南针则需要监听方向的改变，在方向改变的同时及时改变指南针的指向。
地图的缩放的操作是通过两点触屏事件来完成的，首先通过计算两点间的距离变化来判断哪种操作，两点的距离变大则为地图的放大操作，两点的距离缩小则为地图的缩小操作。放大操作：如果当前地图宽度小于屏幕宽度或者高度小于屏幕高度，则保持屏幕中心点坐标不变进行放大。如果地图宽度大于屏幕宽度或者高度大于屏幕高度，那么就需要先确定中心点，改变地图缩放比例，同时判断是否超出了最大放大范围，如果没有超出范围，则保持中心点不变，根据地图缩放比例进行放大。地图的缩小功能的完成与放大功能方法基本相同。
地图的移动操作是通过单点触屏事件来完成的，通过单点位置的改变进行地图的相应移动。首先获取触点的位置变化，计算出触点坐标的偏移量。在移动前还需要判断地图大小是否小于手机屏幕的大小，如果地图小于手机屏幕的大小，则不能进行移动；如果地图大于手机屏幕，则还需要进行边界检查，进行边界检查，保证地图移动反方向上不会偏移出屏幕。满足以上条件后，地图可根据偏移量移动。
地图的搜索地点模块需要首先建立地图的一个数据库，将路由器的信息保存到数据库当中。在搜索的时候，输入想要搜索的地名，则会根据地名检索到相对应的坐标，将坐标传给地图显示模块，然后把搜索的位置在地图上放上标志，凸显出来。其中，该数据库为本方案中的数据存储电路，也可以设计为数据库的形式。
步骤8：显示模块的显示电路接收地图缩放移动电路传入的室内地图和被测目标的具体位置进行显示。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。