基于誘發探測技術的無線設備定位方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種基于誘發探測技術的無線設備定位方法及系統。預采集端探測多組已知距離的信號強度值，用于服務器端計算定位所需的當前環境參數；采集端誘發探測無線網絡環境中的各項信息，無線設備的具體信息實時發送至服務器端用于定位距離的計算；服務器端對無線設備進行定位追蹤，即根據預采集端探測的信息計算環境參數，結合采集端探測獲取的無線設備信息最終實現定位。本發明能夠將誘發探測技術與無線定位技術結合，對無線網絡環境內各項信息的探測，可獲取環境內網絡、AP、客戶端和信道等詳細信息，基于以上探測到的信息對無線設備進行精準快速實時的定位追蹤。
【專利說明】基于誘發探測技術的無線設備定位方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于無線定位【技術領域】，涉及一種基于誘發探測技術的無線設備定位方法，以及采用該方法的定位系統。
【背景技術】
[0002]無線定位技術是從遠程航海、導航、軍事等領域發展起來的。早在20世紀60年代就出現了自動車輛定位(AVL)系統。該技術的應用很有限，只在醫療、運輸領域得到應用。80年代后，隨著GPS和蜂窩移動通信系統的出現，迎來了無線通信新時代。
[0003]現有的定位系統可根據定位環境分為室外定位和室內定位兩種。室外定位主要有GPS和蜂窩無線定位。GPS的定位精度可達到5m,可以滿足室外定位的需求。蜂窩無線定位的方法很多，如SS0A、TD0A、A0A等。其定位精度大概在150m。室內定位主要采用光跟蹤定位技術、A-GPS定位技術、超聲波定位技術、RFID技術、WiFi技術等。具有代表性的ActiveBadge系統采用了紅外線技術，利用紅外線傳感器接收來自用戶身上的紅外線信號，根據該信號確定出用戶的位置。由于紅外線有效距離僅幾米，因此限制了其發展。Active Bats定位系統采用了超聲波技術，定位效果略好于Active Badge系統。另外Cricket系統也是采用超聲波技術，該系統的定位精度可達到9m，但這類基于超聲波的定位系統由于成本過高。A-GPS技術已經被三星公司采用到手機中，國內U-blox公司的GPS產品也采用了 A-GPS技術。但A-GPS技術的室內定位精度不是很高而且易受室內環境的多徑效應和障礙物的影響。RFID技術雖然有不需要借助衛星或移動通信網絡的優勢，但其精確度取決于RFID讀寫器的分布，如果要求非常好的定位效果，需要大量的人力布置RFID讀寫器。目前多公司聯合開發的整合技術是建立在使用W1-Fi網絡頻率基礎之上的有源RFID系統。
[0004]W1-Fi定位技術早在2005年就己經由Intel公司推出。該技術通過三個以上的已知位置的接入點發送一些特殊的數據包給用戶端進行測量。其中RADAR定位系統就是采用W1-Fi技術，其定位精度可達到3米。在我國，WiFi網絡建設起步相對較晚。中國的WLAN市場開始運營于2000年，經過將近10多年的發展，已經取得了相當豐碩的成果。中國電信，中國移動，中國聯通三家運營商都先后在全國各城市推行了 WLAN服務。優頻科技公司是我國最早的WiFi實時定位服務系統的提供商之一。在覆蓋無線局域網(WLAN)的地方，佩戴在待定位人員身上的定位卡或腕帶周期性地發出射頻信號，無線局域網信號源(AP)接收到信號后，將信號傳送給定位服務器。定位服務器根據信號的強弱或信號到達時差判斷出人員的位置，并在已有區域的電子地圖上顯示出該人員的位置。
【發明內容】
[0005]本發明是一種基于誘發探測技術的無線設備定位方法及系統，主要針對上述現有定位技術的可提高處進行改進，將探測技術與定位技術結合，實現通過誘發探測獲取當前無線網絡環境中的網絡、AP、客戶端、信道信息，并基于此信息進行無線設備的定位。
[0006]本發明的技術方案為:[0007]—種基于誘發探測技術的無線設備定位方法，其步驟包括:
[0008]I)通過預采集端探測多組已知距離的參考設備的信號強度值，將其發送至服務器端，用于計算定位所需的當前環境參數；
[0009]2)根據當前環境設置多個采集點，通過采集端誘發探測無線網絡環境的各項信息，其中包括當前無線網絡信息、AP信息、客戶端信息及信道信息，將其發送至服務器端；
[0010]3)服務器端根據預采集端發送的數據進行當前環境參數的計算，利用采集端傳送的無線網絡環境的各項信息，通過無線信號的傳輸損耗模型計算采集點到待定位設備的距離，進而計算待定位設備的位置坐標。
[0011]進一步地，步驟2)所述網絡信息包含rssi值、SSID、MAC地址、頻道、加密方式、802.11協議版本；所述AP信息包含rssi值、SSID、MAC地址、頻道；所述客戶端信息包含rssi值、MAC地址、所連接的AP信息、接入網絡的SSID及最新連接時間；所述信道信息包含各信道自身頻段及其連接的AP個數。
[0012]進一步地，步驟3)計算待定位設備的位置坐標的具體方法是:
[0013]3.1)采用的對數損耗模型計算得到采集點到待定位設備的距離為:
[0014]
【權利要求】
1.一種基于誘發探測技術的無線設備定位方法，其步驟包括: 1)通過預采集端探測多組已知距離的參考設備的信號強度值，將其發送至服務器端，用于計算定位所需的當前環境參數； 2)根據當前環境設置多個采集點，通過采集端誘發探測無線網絡環境的各項信息，其中包括當前無線網絡信息、AP信息、客戶端信息及信道信息，將其發送至服務器端； 3)服務器端根據預采集端發送的數據進行當前環境參數的計算，利用采集端傳送的無線網絡環境的各項信息，通過無線信號的傳輸損耗模型計算采集點到待定位設備的距離，進而計算待定位設備的位置坐標。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟2)所述網絡信息包含rssi值、SSID、MAC地址、頻道、加密方式、802.11協議版本；所述AP信息包含rssi值、SSID、MAC地址、頻道；所述客戶端信息包含rssi值、MAC地址、所連接的AP信息、接入網絡的SSID及最新連接時間；所述信道信息包含各信道自身頻段及其連接的AP個數。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3)計算待定位設備的位置坐標的具體方法是: 3.1)釆用的對數損耗模型計算得到釆集點到待定位設備的距離為:
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于:步驟3.3)所述利用三邊定位算法計算出未知節點的坐標位置時，將不交于一點的情況進行相應的處理，從而得到滿足要求的結果: a)當三個圓兩兩相交，并且有公共區域時，則公共區域必然有三個交點，則以這三個交點為頂點構建三角形，以三角形的內心坐標為未知節點的位置坐標； b)當三個圓兩兩相交且沒有公共區域時，則利用距離最近的的三個圓的交點構建三角形，以這個三角形的內心坐標為未知節點的位置坐標； c)當三個圓沒有交點時，舍棄該組數據，接收下一組數據，若多次后還未找到相交的情況，則利用三個探測點構建三角形，求內心坐標作為未知節點的坐標。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述采集端運行在Linux環境下，所述服務器端運行在Windows環境下。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于:服務器端將定位出的無線設備客戶端的位置顯示在環境地圖中。
7.一種采用權利要求1所述方法的基于誘發探測技術的無線設備定位系統，其特征在于，包括: 預采集端，用于探測多組已知距離的參考設備的信號強度值，將其發送至服務器端；采集端，用于誘發探測無線網絡環境的各項信息，其中包括當前無線網絡信息、AP信息、客戶端信息及信道信息，將其發送至服務器端； 服務器端，用于根據預采集端發送的數據進行當前環境參數的計算，利用采集端傳送的無線網絡環境的各項信息，通過無線信號的傳輸損耗模型計算采集點到待定位設備的距離，進而計算待定位設備的位置坐標。
8.如權利要求7所述的系統，其特征在于，所述預采集端包括: 掃描模塊，用于探測參考設備的信息； 提取模塊，用于提取掃描信息的有效部分，即參考設備的MAC地址及信號強度值； 匹配模塊，用于獲取每個參考設備的對應距離信息； 加密模塊，用于對待發送信息進行加密保護； 發送模塊，用于向服務器端發送信息。
9.如權利要求7所述的系統，其特征在于，所述采集端包括: 探測模塊，用于探測當前環境內的無線網絡信息； 提取模塊，用于提取掃描信息的有效部分； 顯示模塊，用于顯示探測到的無線網絡各項信息的具體內容； 加密模塊，用于對待發送信息進行加密保護； 發送模塊，用于向服務器端發送信息。
10.如權利要求7所述的系統，其特征在于，所述服務器端包括: 接收模塊，用于接收預采集端及采集端發送的信息； 解密模塊，用于對接收信息進行解密； 提取模塊，用于從解析的信息中提取有效信息； 參數計算模塊，用于通過線性回歸分析方法并結合預采集端發送的數據計算當前環境參數； 距離計算模塊，用于計算待定位設備到采集端的距離； 匹配模塊，用于獲取已計算距離與采集端坐標的對應信息； 定位模塊，用于計算待定位設備的位置坐標； 顯示模塊，用于在地圖中顯示待定位設備的位置信息。
【文檔編號】H04W24/08GK103945526SQ201410096291
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】馮維淼, 張超, 朱大立, 朱海濤, 賀雅慧, 張慧慧 申請人:中國科學院信息工程研究所