一種基于逆向同步感知的wifi無線定位方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及wifi無線定位技術領域，具體為一種基于逆向同步感知的wifi無線定位方法及系統。
【背景技術】
[0002]常見的無線定位技術包括W1-F1、藍牙、Zigbee, RFID、UffB等定位方案，但是諸如Zigbee、RFID、UWB等技術普通用戶的移動終端大多無法支持，而W1-Fi網絡的普及，以及其較高的覆蓋率及較低廉的成本，成為目前室內定位的主流技術。
[0003]傳統的wifi室內定位通常需要至少三個位置固定的wifi信號源，通過被定位移動終端對各個wifi信號源的感知，以到達時間(Time of Arrival，T0A)、到達時間差(TimeDifference of Arrival，TDOA)、信號強度或信號指紋的方法來定位移動終端。圖1所示的是一個傳統的通過wifi信號強度進行定位的一個示例:三個位置固定的wifi信號源wifiA、wifiB、wifiC分別向外發出wifi信號，被定位的移動終端I同時接收wifiA、wifiB、wifiC的wifi信號，通過接收到不同的wifi信號源的信號強度來確定與不同的wifi信號源的距離，從而確定移動終端I位置。但是由于同一 wifi信號源會在一段時間內發出強度波動的wifi信號，以及網絡時間延時的不確定性，諸如圖1所示的傳統定位方法都存在定位誤差大甚至定位錯誤等問題。
【發明內容】
[0004]為了解決上述問題，本發明提供了一種基于逆向同步感知的wifi無線定位方法及系統，實現精確定位。
[0005]本發明的技術方案是這樣的:一種基于逆向同步感知的wifi無線定位方法，其包括訓練和定位兩大步驟；所述訓練步驟只需執行一次，所述訓練步驟完成后，所述的定位步驟可以執行任意次。
[0006]所述訓練步驟又包括以下步驟:
(O訓練用數據的采集，其又包括以下子步驟:
(1.1)建立定位網格:將定位范圍劃分成若干個大小適當的長寬在8至10米的矩形定位區域，并對矩形定位區域編號；將每個矩形定位區域進一步分割為每平米一格的正方形網格，并對網格按所在行列編號；
(1.2)設置定位設備:在每個定位區域的每個頂點設置Wifi信號感知器，在整個定位范圍內設置一個同步控制器，同步控制器與wif i信號感知器之間通信連接，并設置wif i信號源發射強度有差異的移動終端若干；
(1.3)采集能夠反映定位區域的各頂點與網格位置之間距離關系的wifi的信號數據:選擇第I個矩形定位區域；打開每一臺移動終端的wifi信號源，將其放入此矩形定位區域的第I行第I列的網格中心，同步控制器向wifi信號感知器發出開始感知的命令，記錄下從wifi信號感知器感知到的每一臺移動終端的的wifi信號強度值；再將所述移動終端放入所述矩形定位區域的第I行第2列的網格中心，同步控制器再向Wifi信號感知器發出開始感知的命令，再記錄下從wifi信號感知器感知到的每一臺移動終端的的wifi信號強度值。如此重復，直至將所有定位區域的所有網格的所述wifi信號強度值數據收集完畢，記錄存檔。
[0007](2)建立各個感知器信號強度值與移動終端所在的區域號、網格行號、網格列號關系的回歸模型或分類模型。其又包括以下子步驟:
(2.1)構造訓練樣本:反映各個感知器信號強度值與移動終端所在的區域號、網格行號、網格列號之間的關系可以利用回歸方法建立，也可以利用分類方法建立，通過使用回歸方法的訓練樣本構造方法，類似地易于得到使用分類方法的訓練樣本構造方法；使用回歸方法的訓練樣本構造方法如下所述:每一訓練樣本均由輸入向量和輸出向量組成，假設某一所述移動終端處于第i定位區域的第j行第k列網格，而此位置下各信號感知器所感知到的wifi信號強度值分別為wifip wifi2、…、wifin，則對應于該所述移動終端和該所述網格的訓練樣本由WifipWifi2'…、wifin、1、j、k構成，其中WifipWifi2'…、wifin構成此訓練樣本的輸入向量部分，1、j、k構成此訓練樣本的輸出向量部分。如果總網格數為m，用于采集訓練樣本數據的移動終端數為1，則訓練樣本總數為mX I。
[0008](2.2)訓練并建立回歸模型或分類模型:利用機器學習方法，用所述訓練樣本對回歸模型或分類模型進行訓練，得到模型參數，存入知識庫，對于回歸模型，由回歸模型參數可以得到[1、j、k ]=f回歸(WifipWifi2'...、wifin)的函數關系；對于分類模型，由分類模型參數可以得到一組class m =f分類(WifipWifi2'…、wifin)的函數關系。
[0009]所述定位步驟又包括以下步驟:
Cl)開啟進入定位范圍的被定位移動終端的Wifi信號源；
(2)移動終端向同步控制器發送請求定位的無線信號；
(3)同步控制器同時向各個wifi感知器發出開始感知命令，接收各個感知器所感知的所述移動終端的信號強度值wif IipWifi2、…、Wifin。若使用回歸模型，則將wif IipWifi2、…、Wifin代入回歸模型，得到區域號1、網格行號j、網格列號k，達到定位目的；若使用分類模型，則將wifip wifi2、…、次代入所述的一組分類模型f分類，得到class i； J；k是否為1，即得到所述被定位移動終端是否屬于區域1、網格行j、列k的定位信息；
(4)同步控制器將所述被定位移動終端所在的區域號1、網格行號j、網格列號k發送給所述被定位移動終端，定位過程結束。
[0010]其進一步特征在于，在執行訓練步驟時，所述被定位移動終端由本系統的開發者自行準備；在執行定位步驟時，所述被定位移動終端由用戶提供，通常是安裝了符合所述被定位的移動終端功能之軟件的智能手機。
[0011]一種基于逆向同步感知的wifi無線定位系統，其特征在于，其包括:一個同步控制器，至少三個wifi信號感知器，以及被定位的移動終端。
[0012]其進一步特征在于，所述同步控制器同時向wifi信號感知器發送開始感知wifi信號的命令，并接收wifi信號感知器返回的所感知的wifi信號強度數據；所述同步控制器還接收充當信號源的被定位的移動終端的定位請求，且可發送回定位結果給被定位的移動終端；所述同步控制器存有經訓練產生的回歸模型及其參數或分類模型及其參數，所述模型和參數反映信號強度與位置之間的關系；所述同步控制器在接收到感知器返回的所感知的Wifi信號的SSID及其信號強度數據后，梳理出被定位移動終端的SSID及其信號強度，依據所述模型和參數進行定位計算，得到定位結果；所述定位信息指所述被定位移動終端所在區域的區域號、所在網格的行號和列號；
所述wifi信號感知器，接收所述同步控制器的發送的開始感知wifi信號命令，接收了所述命令后同步掃描感知到的所有wifi信號，獲取這些wifi信號的SSID及其信號強度數據，并將這些SSID及其信號強度數據返回至所述同步控制器；
被定位所述移動終端，產生wifi信號，向所述同步控制器發送請求定位信號，接收同步控制器發送至其的定位結果。
[0013]采用本發明后，與傳統的通過被定位移動終端對各個位置固定的wifi信號源的感知而達到對移動終端定位的方法不同，本發明讓被定位移動終端充當wifi信號源，通過若干個位置固定的Wifi信號感知器對被定位移動終端信號源的同步感知來定位移動終端。在定位的過程中，傳統的方法是移動點感知固定點，本發明的方法是固定點感知移動點，與傳統定位方法的感知方向正好相反，這即是逆向感知的含義。同時本發明中位置固定的Wifi信號感知器對被定位移動終端信號源的感知是同時進行的，即逆向感知是同步的，這即是逆向同步感知的含義。由于Wifi信號源在任一瞬間的信號是穩定的，即在同一瞬間，幾個位置固定的Wifi信號感知器所感知到的被定位移動終端信號源的信號強度的比例關系是確定的，所以本發明的基于逆向同步感知的wif i無線定位方法可以實現更精確的定位。在其他因素不變的條件下，本發明方法的定位精度可以比傳統的wifi無線定位方法