基于双频wlan接入点的室内差分定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于定位技术领域，具体设及一种基于双频WLAN接入点的室内差分定位方 法。
【背景技术】
[0002] 随着大型商场、大型停车场、机场等大而复杂的室内环境的增多，人们需要一种强 有力的室内定位技术来满足在陌生的大型环境的自我定位W及对目标的定位，包括目的 地，目标物品，甚至小孩和同行朋友的定位;另一方面，商家希望根据客户在商场中常驻的 区域，向其推送用户可能购买的商品。巨大的市场需求驱动着对室内高精度定位技术的追 求，人们通过改善卫星定位不足，如通过伪卫星技术实现室内卫星信号的覆盖，而更多的是 用更适合室内定位的新的技术代替卫星定位，主要有基于射频识别（Radio Frequen巧 Identif i cat ion ,RFID)的定位技术、基于超宽带化Itra-Wideband ,UWB)的定位技术、基于 蓝牙(Bluetooth)的定位技术和基于无线局域网(Wireless Local Area化twork，WLAN)的 定位技术等等。基于RFID、UWB、Bluetooth的定位技术，或因系统复杂，或因成本高，其发展 和应用受到限制;而基于WLAN的定位技术，成本低，定位系统复杂性低，易于实现，是当前的 主流定位技术。
[0003] 在室内复杂的环境中，由于多径衰落、人的干扰等因素，WLAN的信号波动明显，降 低定位精度。目前，改善WLAN信号波动导致定位精度下降的方法主要有：1)通过布置更多的 无线接入点，增加数据库的维度，然而运种方法使得成本增加，高缔度的数据增加了计算开 销；2)通过与运动传感器结合，利用传感器能够连续定位来约束由于WLAN信号波动导致定 位结果的跳动，然而，运种方法的对定位精度改善是有限的，特别是在相对空旷的区域，如 机场、车站的乘客等候区，且结合运动传感器定位对用户的运动方式有限制，比如限制用户 手持智能终端定位时必须屏幕朝上放在胸前，不能随意摆放；另一方面，对物体的定位时， 物体的运动是复杂无规律的，运动传感器不适用。
[0004] 目前，WiFi技术的工作频率主要为2.4G化，近年来由于对稳定、高频信号的追求和 研究，使基于5G化信号的WiFi通信技术也逐步走向成熟和普及，许多智能手机也都配备了 接收2.46化和56化信号的无线网卡，如小米第^代、苹果1911〇11日、^星齡*日、6日1日巧系列等。 而在无线WLAN接入点的发展方面，已经有多款能够同时发射2.4G化和5G化频率信号的产 品，2.4G化信号具有衰减小、传输距离远的特点，而5G化信号具有传输速率高的特点，因此 同时发射2.4G化和5G化频率信号的无线接入点能够兼顾覆盖距离和高速传输。
[0005] 针对现有室内定位技术的缺陷和不足，W及WLAN网络的发展趋势，有必要设计一 种基于双频WLAN接入点的室内差分定位方法。
【发明内容】
[0006] 本发明公开了一种基于双频WLAN接入点的室内差分定位方法，能减小环境变化带 来的定位精度下降，W增强定位精度的鲁棒性。
[0007]本发明所述的一种基于双频WLAN接入点的室内差分定位方法，包括W下步骤：
[000引步骤1、在定位区域内布置能够同时发射2.4G化和5G化信号的双频WLAN无线接入 点，确定网格密度划分参考点；
[0009] 步骤2、在每个参考点采集多个WLAN无线接入点发射的2.4G化和5G化频点的信号 强度RSS;
[0010] 步骤3、把同一个无线接入点的不同频点的信号强度作差取绝对值，形成差分信号 强矢量-DR森，并与参考点的位置信息(X，Y)构成该参考点的指纹信息，所有参考点的指纹 信息构成定位区域的差分位置指纹数据库：
[0011] 第i个参考点的指纹信息为：
[0012] [预巧《幻;
[0013] 其中，i表示参考点的编号，君處每表示第i个参考点的差分信号强度矢量，Xi表示 第i个参考点的横坐标，Yi表示第i个参考点的纵坐标；
[0014] 步骤4、在建立差分位置指纹数据库后，用户利用能够同时采集2.4G化和5G化信号 的智能终端在定位区域中任意的位置采集信号强度；
[0015] 步骤5、将采集到的同一无线接入点的不同频点的信号强度作差，形成当前位置的 差分信号强度矢量样本点；
[0016] 步骤6、将该样本点利用算法进行数据库匹配，解算出用户的位置。
[0017] 进一步，计算同一个无线接入点不同频点的信号强度差值时，由于智能终端所能 采集的信号强度是W地m为单位，因此需要转换关系将其转成WmW为单位后才能作差，地m 与mW的转换关系为：
[001 引 rss = IO(RWio)
[0019] RSS = 10*lg(rss)
[0020] 其中，RSS表示W地m为单位的信号强度值，rss表示WmW为单位的信号强度值；
[0021] 将原始的WdBm为单位的信号强度转成WmW为单位后，对同一无线接入点不同频 点的信号强度作差，并将差值又转换成W地m为单位，形成差分信号强度，如下所示：
[0023] 其中，表示采集到第m个无线接入点的2.4G化信号的强度，WmW为单位， rssf表示采集到第m个无线接入点的5GHz信号的强度，WmW为单位；
[0024] 进一步，利用Kr^N算法进行数据库匹配，首先计算在线采集的差分信号强度矢量样 本点与差分位置指纹数据库中每一个参考点的欧式距离：
[0026]其中，di表示样本点与第i个参考点的欧式距离；
[0027]然后对所有的欧式距离进行排序，根据排序结果，计算欧式距离最小的k个参考点 的位置的平均值：
[002引 X= (xi+X2+X3+...+a0/k
[0029] y = (yi+y2+y3+---+yk)/k
[0030] 则定位结果为(x，y)。
[0031] 本发明具有W下优点：利用双频无线接入点同时发射两个不同频点的信号经历的 环境相似的特点，并且不同频点的信号随传播距离衰减特征不同，因此两个频点信号的信 号强度差值能够抵消环境变化带来的影响，并且其差值随着传播距离的远近而变化，具有 距离位置特征（即信号在不同距离、不同位置的信号强度不同）。本发明利用商用的双频无 线路由器且算法简单，可行性强，能够改善现有WLAN定位精度受环境因素的影响。现有定位 精度为3m(置信概率65% )，而本发明的定位精度为3m(置信概率71 % )。
【附图说明】
[0032] 图1为本发明所述的基于双频WLAN接入点的室内差分定位方法整体算法框图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合实施例对本发明做详细的说明。
[0034] 如图1所示，本发明所述的一种基于双频WLAN接入点的室内差分定位方法，包括W 下步骤：
[0035] 步骤1、在定位区域内布置能够同时发射2.4G化和5G化信号的双频WLAN无线接入 点，确定网格密度划分参考点。
[0036] W20 X 20m的方形区域作为定位区域，在四个角落分别放置一个型号为D-LINK DIR-806的双频无线路由器，用APl、AP2、AP3和AP4表示，该路由器能同时发射2.4GHz和5GHz 信号，放置高度为2m，W间隔为2m划分网格，去除定位区域的边沿共划分出81个参考点，确 定参考点的坐标。
[0037] 步骤2、在每个参考点采集多个WLAN无线接入点发射的2.4G化和5G化频点的信号 强度RSS。
[0038] 在每一个参考点采集包括2.4GHz和5GHz频点的无线信号强度，保证采集每一个参 考点时手机摆放的局度和朝向一致，每个参