一种基于逆向同步感知的wifi无线定位方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及wifi无线定位技术领域，具体为一种基于逆向同步感知的wifi无线定位方法及系统。
【背景技术】
[0002]常见的无线定位技术包括W1-F1、蓝牙、Zigbee, RFID、UffB等定位方案，但是诸如Zigbee、RFID、UWB等技术普通用户的移动终端大多无法支持，而W1-Fi网络的普及，以及其较高的覆盖率及较低廉的成本，成为目前室内定位的主流技术。
[0003]传统的wifi室内定位通常需要至少三个位置固定的wifi信号源，通过被定位移动终端对各个wifi信号源的感知，以到达时间(Time of Arrival，T0A)、到达时间差(TimeDifference of Arrival，TDOA)、信号强度或信号指纹的方法来定位移动终端。图1所示的是一个传统的通过wifi信号强度进行定位的一个示例:三个位置固定的wifi信号源wifiA、wifiB、wifiC分别向外发出wifi信号，被定位的移动终端I同时接收wifiA、wifiB、wifiC的wifi信号，通过接收到不同的wifi信号源的信号强度来确定与不同的wifi信号源的距离，从而确定移动终端I位置。但是由于同一 wifi信号源会在一段时间内发出强度波动的wifi信号，以及网络时间延时的不确定性，诸如图1所示的传统定位方法都存在定位误差大甚至定位错误等问题。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明提供了一种基于逆向同步感知的wifi无线定位方法及系统，实现精确定位。
[0005]本发明的技术方案是这样的:一种基于逆向同步感知的wifi无线定位方法，其包括训练和定位两大步骤；所述训练步骤只需执行一次，所述训练步骤完成后，所述的定位步骤可以执行任意次。
[0006]所述训练步骤又包括以下步骤:
(O训练用数据的采集，其又包括以下子步骤:
(1.1)建立定位网格:将定位范围划分成若干个大小适当的长宽在8至10米的矩形定位区域，并对矩形定位区域编号；将每个矩形定位区域进一步分割为每平米一格的正方形网格，并对网格按所在行列编号；
(1.2)设置定位设备:在每个定位区域的每个顶点设置Wifi信号感知器，在整个定位范围内设置一个同步控制器，同步控制器与wif i信号感知器之间通信连接，并设置wif i信号源发射强度有差异的移动终端若干；
(1.3)采集能够反映定位区域的各顶点与网格位置之间距离关系的wifi的信号数据:选择第I个矩形定位区域；打开每一台移动终端的wifi信号源，将其放入此矩形定位区域的第I行第I列的网格中心，同步控制器向wifi信号感知器发出开始感知的命令，记录下从wifi信号感知器感知到的每一台移动终端的的wifi信号强度值；再将所述移动终端放入所述矩形定位区域的第I行第2列的网格中心，同步控制器再向Wifi信号感知器发出开始感知的命令，再记录下从wifi信号感知器感知到的每一台移动终端的的wifi信号强度值。如此重复，直至将所有定位区域的所有网格的所述wifi信号强度值数据收集完毕，记录存档。
[0007](2)建立各个感知器信号强度值与移动终端所在的区域号、网格行号、网格列号关系的回归模型或分类模型。其又包括以下子步骤:
(2.1)构造训练样本:反映各个感知器信号强度值与移动终端所在的区域号、网格行号、网格列号之间的关系可以利用回归方法建立，也可以利用分类方法建立，通过使用回归方法的训练样本构造方法，类似地易于得到使用分类方法的训练样本构造方法；使用回归方法的训练样本构造方法如下所述:每一训练样本均由输入向量和输出向量组成，假设某一所述移动终端处于第i定位区域的第j行第k列网格，而此位置下各信号感知器所感知到的wifi信号强度值分别为wifip wifi2、…、wifin，则对应于该所述移动终端和该所述网格的训练样本由WifipWifi2'…、wifin、1、j、k构成，其中WifipWifi2'…、wifin构成此训练样本的输入向量部分，1、j、k构成此训练样本的输出向量部分。如果总网格数为m，用于采集训练样本数据的移动终端数为1，则训练样本总数为mX I。
[0008](2.2)训练并建立回归模型或分类模型:利用机器学习方法，用所述训练样本对回归模型或分类模型进行训练，得到模型参数，存入知识库，对于回归模型，由回归模型参数可以得到[1、j、k ]=f回归(WifipWifi2'...、wifin)的函数关系；对于分类模型，由分类模型参数可以得到一组class m =f分类(WifipWifi2'…、wifin)的函数关系。
[0009]所述定位步骤又包括以下步骤:
Cl)开启进入定位范围的被定位移动终端的Wifi信号源；
(2)移动终端向同步控制器发送请求定位的无线信号；
(3)同步控制器同时向各个wifi感知器发出开始感知命令，接收各个感知器所感知的所述移动终端的信号强度值wif IipWifi2、…、Wifin。若使用回归模型，则将wif IipWifi2、…、Wifin代入回归模型，得到区域号1、网格行号j、网格列号k，达到定位目的；若使用分类模型，则将wifip wifi2、…、次代入所述的一组分类模型f分类，得到class i； J；k是否为1，即得到所述被定位移动终端是否属于区域1、网格行j、列k的定位信息；
(4)同步控制器将所述被定位移动终端所在的区域号1、网格行号j、网格列号k发送给所述被定位移动终端，定位过程结束。
[0010]其进一步特征在于，在执行训练步骤时，所述被定位移动终端由本系统的开发者自行准备；在执行定位步骤时，所述被定位移动终端由用户提供，通常是安装了符合所述被定位的移动终端功能之软件的智能手机。
[0011]一种基于逆向同步感知的wifi无线定位系统，其特征在于，其包括:一个同步控制器，至少三个wifi信号感知器，以及被定位的移动终端。
[0012]其进一步特征在于，所述同步控制器同时向wifi信号感知器发送开始感知wifi信号的命令，并接收wifi信号感知器返回的所感知的wifi信号强度数据；所述同步控制器还接收充当信号源的被定位的移动终端的定位请求，且可发送回定位结果给被定位的移动终端；所述同步控制器存有经训练产生的回归模型及其参数或分类模型及其参数，所述模型和参数反映信号强度与位置之间的关系；所述同步控制器在接收到感知器返回的所感知的Wifi信号的SSID及其信号强度数据后，梳理出被定位移动终端的SSID及其信号强度，依据所述模型和参数进行定位计算，得到定位结果；所述定位信息指所述被定位移动终端所在区域的区域号、所在网格的行号和列号；
所述wifi信号感知器，接收所述同步控制器的发送的开始感知wifi信号命令，接收了所述命令后同步扫描感知到的所有wifi信号，获取这些wifi信号的SSID及其信号强度数据，并将这些SSID及其信号强度数据返回至所述同步控制器；
被定位所述移动终端，产生wifi信号，向所述同步控制器发送请求定位信号，接收同步控制器发送至其的定位结果。
[0013]采用本发明后，与传统的通过被定位移动终端对各个位置固定的wifi信号源的感知而达到对移动终端定位的方法不同，本发明让被定位移动终端充当wifi信号源，通过若干个位置固定的Wifi信号感知器对被定位移动终端信号源的同步感知来定位移动终端。在定位的过程中，传统的方法是移动点感知固定点，本发明的方法是固定点感知移动点，与传统定位方法的感知方向正好相反，这即是逆向感知的含义。同时本发明中位置固定的Wifi信号感知器对被定位移动终端信号源的感知是同时进行的，即逆向感知是同步的，这即是逆向同步感知的含义。由于Wifi信号源在任一瞬间的信号是稳定的，即在同一瞬间，几个位置固定的Wifi信号感知器所感知到的被定位移动终端信号源的信号强度的比例关系是确定的，所以本发明的基于逆向同步感知的wif i无线定位方法可以实现更精确的定位。在其他因素不变的条件下，本发明方法的定位精度可以比传统的wifi无线定位方法