一种室内导航系统及其精确定位的方法
【专利摘要】一种室内导航系统及其精确定位的方法，可在室内复杂场景下实现精确导航。与现有技术相比，本发明解决了现有的室外导航技术在室内不能定位的问题，在室内复杂场景下实现精确导航，相比现有的室内定位技术误差更小；系统基于Android操作系统平台，实时接收无线AP发送信号，通过精确定位算法得出在建筑物内精确位置，通过坐标转换算法，为用户规划导航路径。
【专利说明】一种室内导航系统及其精确定位的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及导航系统领域，尤其是一种用于室内导航的便携式系统及其精确定位的方法。
【背景技术】
[0002]信息技术高速发展时代的到来，使得室内定位与导航技术在越来越多的应用中起着重要的作用。虽然全球卫星定位系统GPS在室外环境下定位的性能相当出色，但是不适用于室内环境。因为GPS卫星信号无法穿透太厚的墙壁，导航设备在大型建筑、地下建筑、高层楼房中会彻底找不到卫星信号而无法定位。室内定位已经成为定位技术研宄和发展的焦点。
[0003]室内导航与定位技术能够给人们的生活、工作带来极大的便利，便携式设备如触摸屏、手机等，其计算能力、通信能力和底层硬件完全能够满足室内定位和导航的需求。目前存在的室内定位技术可分为三类:惯性导航系统，缺点在于信号存在偏移和噪声，定位误差大；机械波系统，利用超声波和多边定位技术计算用户位置；电磁波系统，包括可见光、红外线等。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种室内导航系统及其精确定位的方法，可在室内复杂场景下实现精确导航。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种室内导航系统，包括服务器中心、若干个无线AP、终端设备；终端设备、若干个无线AP及服务器中心之间都通过内部局域网相连；服务器中心包括WEB服务器、应用服务器及数据库服务器，三者之间通过有线连接方式进行数据交互；终端设备包括移动终端和固定终端，固定终端包括固定触摸屏。
[0006]优选的，移动终端包括智能手机、平板电脑或其他手持设备。
[0007]优选的，系统的无线WiFi组网方案包括PoE交换机、AC无线控制器、路由器、若干个无线AP ;无线AP自动的将有线网络转换成无线网络，AC无线控制器统一管理若干个无线AP ;外部连入的Internet信号先进入PoE交换机，继而发送至无线AP。
[0008]优选的，终端设备、若干个无线AP及服务器中心之间通过2G、3G或WiFi无线通信。
[0009]一种室内导航中的精确定位方法，包括如下步骤:
(1)过滤出设备的AP区域；通过指纹库中每个AP的强度信息，通过有限状态机的方式，确定手机设备处于哪个AP附近；并且在不同AP之间切换的时候，保持最强AP信号的登记信息不变，直到下一个信号逐渐变强到最强的AP，即达到该AP强度的比例阈值时，考虑切换设备所在的AP区间；
(2)利用该AP区间的坐标，过滤出该位置附近特定数量的AP;
(3)过滤出可能的位置坐标；手机设备采集这些AP的强度，与指纹库中的相关位置的AP信号进行Pearson相关系数的匹配，返回可能的坐标点；
(4)过滤出真实可能的设备坐标；对返回的坐标点进行判断，如果坐标点与人的可能运动的方式不同，则舍弃该坐标点。
[0010]本发明的有益效果为:与现有技术相比，本发明解决了现有的室外导航技术在室内不能定位的问题，在室内复杂场景下实现精确导航，相比现有的室内定位技术误差更小；系统基于Android操作系统平台，实时接收无线AP发送信号，通过精确定位算法得出在建筑物内精确位置，通过坐标转换算法，为用户规划导航路径。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的系统结构框图。
[0012]图2是本发明的无线WiFi组网方案。
[0013]图3是本发明的网络结构框图。
[0014]图4是本发明的室内导航中的精确定位方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，一种室内导航系统，包括服务器中心、若干个无线AP、终端设备；终端设备、若干个无线AP及服务器中心之间都通过内部局域网相连；服务器中心包括WEB服务器、应用服务器及数据库服务器，三者之间通过有线连接方式进行数据交互；终端设备包括移动终端和固定终端，移动终端包括手机或其他手持设备，固定终端包括固定触摸屏。
[0016]服务器端由管理员设置好用户信息、无线设备、楼层公司等信息，手机终端或固定触摸屏连接至服务器，可以展示或查询各楼层或公司信息，显示建筑三维模型，根据数据库信息动态统计各楼层信息；也可根据各个无线AP的信号传输来定位移动终端用户，由用户设定目标位置，实施路径规划进行导航，若用户到达目标位置，则导航结束，否则系统重新定位导航。
[0017]如图2所示，无线WiFi组网方案具体包括无线AP、PoE交换机、AC无线控制器、路由器；外部连入的Internet信号先进入PoE交换机，继而发送至无线AP。无线AP可以自动的将有线网络转换成无线网络，并提供多网络、多频段、高稳定性、高安全性的无线路由连接。由于存在数量上百个无线AP，因此需要加入AC无线控制器来统一管理。AC无线控制器可以发现和管理AP，如AP工作状态查看，AP统一配置，SSID与VLAN设置。
[0018]如图3所示，定位部分网络划分，主要分为定位服务器和导航定位终端，定位服务器负责为导航定位终端提供数据下载，例如定位地图、地图的XML文件、信号强度指纹库等等，导航定位终端根据这些数据为用户提供导航定位服务。在实际应用时，系统运行的室内环境中会有一个定位服务器，这个定位服务器上运行着WEB服务器以提供文件下载服务，定位服务器与无线AP相连接，用户可以使用移动终端加入无线AP并从定位服务器上下载移动终端定位所需要的数据文件。
[0019]如图4所示，为本发明的室内导航中的精确定位方法的流程图。基于AP信号强度的主流室内定位技术都是基于信号指纹信息，目前相关应用场景中最好精度的结果也是采用该方法。
[0020]针对室内AP的特点及用户的实际需求，提出一种三次过滤的基于Pearson相关系数的室内导航中的精确定位的方法，包括如下步骤:(I)过滤出设备的AP区域；通过指纹库中每个AP的强度信息，通过有限状态机的方式，确定手机设备处于哪个AP附近；并且在不同AP之间切换的时候，保持最强AP信号的登记信息不变，直到下一个信号逐渐变强到最强的AP，即达到该AP强度的比例阈值时，考虑切换设备所在的AP区间；(2)利用该AP区间的坐标，过滤出该位置附近特定数量的AP ; (3)过滤出可能的位置坐标；手机设备采集这些AP的强度，与指纹库中的相关位置的AP信号进行Pearson相关系数的匹配，返回可能的坐标点；(4)过滤出真实可能的设备坐标；对返回的坐标点进行判断，如果坐标点与人的可能运动的方式不同，则舍弃该坐标点。所谓的三次过滤，第一次是过滤出设备的AP区域，第二次是过滤出可能的位置坐标，第三次是过滤出真实可能的设备坐标。
[0021]尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。
【权利要求】
1.一种室内导航系统，其特征在于，包括:服务器中心、若干个无线AP、终端设备；终端设备、若干个无线AP及服务器中心之间都通过内部局域网相连；服务器中心包括WEB服务器、应用服务器及数据库服务器，三者之间通过有线连接方式进行数据交互；终端设备包括移动终端和固定终端，固定终端包括固定触摸屏。
2.如权利要求1所述的室内导航系统，其特征在于，终端设备、若干个无线AP及服务器中心之间通过2G、3G或WiFi无线通信。
3.如权利要求1所述的室内导航系统，其特征在于，所述移动终端包括智能手机、平板电脑或其他手持设备。
4.如权利要求1所述的室内导航系统，其特征在于，系统的无线WiFi组网方案包括PoE交换机、AC无线控制器、路由器、若干个无线AP ;无线AP自动的将有线网络转换成无线网络，AC无线控制器统一管理若干个无线AP ;外部连入的Internet信号先进入PoE交换机，继而发送至无线AP。
5.一种室内导航中的精确定位方法，包括如下步骤: (1)过滤出设备的AP区域；通过指纹库中每个AP的强度信息，通过有限状态机的方式，确定手机设备处于哪个AP附近；并且在不同AP之间切换的时候，保持最强AP信号的登记信息不变，直到下一个信号逐渐变强到最强的AP，即达到该AP强度的比例阈值时，考虑切换设备所在的AP区间； (2)利用该AP区间的坐标，过滤出该位置附近特定数量的AP; (3)过滤出可能的位置坐标；手机设备采集这些AP的强度，与指纹库中的相关位置的AP信号进行Pearson相关系数的匹配，返回可能的坐标点； (4)过滤出真实可能的设备坐标；对返回的坐标点进行判断，如果坐标点与人的可能运动的方式不同，则舍弃该坐标点。
【文档编号】G01C21/00GK104457740SQ201410730947
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】高阳, 俞亚君, 范剑锋, 陈兴国, 吴权, 罗雨乐 申请人:江苏万维艾斯网络智能产业创新中心有限公司