一種基于WiFi和BLUETOOTH的室內融合定位系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種移動網絡無線定位與導航系統及方法，特別是設及一種基于WiFi 和BLUETOOTH的室內融合定位系統及方法。
【背景技術】
[0002] 基于位置的服務（LBS)成為最具發展潛力的移動互聯網業務之一。隨著互聯網技 術、寬帶無線接入技術和移動終端技術的迅速發展，人們對能夠隨時隨地地提供信息服務 的移動計算與寬帶無線通信的需求越來越迫切。無處不在的網絡終端，W人為本、個性化、 智能化的移動計算，W及方便、快捷的無線接入、無線互聯等新概念和新產品，逐漸地融入 到人們的學習、工作領域和日常生活當中。
[0003] 衛星導航定位系統憑借其極高的可靠性和準確的室外定位精度，擁有廣泛的應用 領域，但是極難應用于室內定位。為了提高復雜室內環境中的定位精度，專家學者們提出了 很多室內定位的技術方案。谷歌、微軟、蘋果、博通等在內的科技巨頭，還有世界知名的大學 研究機構都在結合新技術研究室內定位。
[0004] 典型的室內定位技術有；A-GPS定位技術、射頻識別技術、紅外線技術、Zi濁ee技 術、超聲波技術、超寬帶技術、WiFi技術、藍牙技術。
[0005] 1.A-GPS定位技術 A-GI^S是一種結合了網絡基站信息和GI^S信息對移動臺進行定位的技術。A-GI^S技術通 過設置若干參考GI^S接收機，利用AGI^S服務器與終端的交互獲得終端的粗位置，然后通過 移動網絡將終端需要的星歷和時鐘等輔助數據發送給終端，由終端進行GI^S定位測量。測 量結束后，終端可自行計算位置結果或者將測量結果發回到AGI^S服務器，服務器計算后將 結果發給終端。它克服了傳統GI^S系統的局限性，首次捕獲GI^S信號的時間僅需幾秒，在空 曠的室外地區定位精度可達10米左右，在室內環境下精度在5到50米左右。
[000引2.射頻識別技術 射頻識別技術（RFID)是通過射頻方式來進行非接觸式雙向通信交換數據W達到識別 和定位的目的。一個完整的RFID系統，包括射頻讀寫器、電子標簽、主機和數據庫。射頻讀 寫器可W通過特定的射頻信號和協議讀取電子標簽發送的數據信息。該技術定位精度高， 標簽的造價低、體積小，克服了非視距，但缺點是作用距離短，不具有通信能力，不方便集成 到其它系統中。
[0007] 3.紅外線技術 紅外線（IR,In化aredRadiation)定位的原理是，紅外線發射器發射調制過的紅外線 信號，然后安裝在室內的光學傳感器接收此紅外線信號進行測距定位。紅外線技術的優點 是室內定位精度相對較高，缺點是紅外射線不能穿過墻壁等遮擋物，傳輸距離短，僅能在視 距范圍內傳播，而且容易受到巧光燈或其他燈光的干擾，需要在每個房間、走廊安裝接收天 線，造價較高。
[0008] 4.Zi濁ee技術 Zi濁ee是一種新型的具有低速率、短距離等特點的無線網絡通信技術，可用于室內定 位。它有著自己的無線電標準（I邸E802. 15. 4)，通過數量眾多的微傳感器之間相互協調通 信來實現定位。該些傳感器功耗很小，通過無線電波W接力的形式將數據在傳感器中進行 傳遞，因此傳感器有著很高的通信效率。
[0009] 5.超聲波技術 超聲波技術的定位原理是利用聲波信號的反射確定待定位目標的位置。一種方法是單 向測距法，主測距器放置在待測物體上，主測距器向固定位置的電子標簽發射無線電信號， 電子標簽收到信號后便向主測距器發射超聲波信號，通過超聲波的傳輸時間來計算距離。 當主測距器同時接收到3個或3個W上的電子標簽發出的超聲波信號時，就可W根據相關 的算法確定出被測物體的位置。另一種方法是超聲波發射器向四周發射超聲波，然后接收 由被測物反射的回波，根據發射波與反射波之間的時間差計算出距離。超聲波定位技術的 定位精度可W達到厘米級，但超聲波受多徑效應和非視距傳播影響很大，而且超聲波設備 成本較高。
[0010] 6.超寬帶技術 超寬帶（UWB,叫traWideband)技術是一種與傳統的通信技術有著很大不同的通信新 技術。超寬帶技術直接發送納秒甚至納秒級W下的極窄脈沖，而不需要通過載波進行數據 傳輸，帶寬可達到GHz量級。之前一直應用于軍事方面，近幾年才走入民用。超寬帶定位技 術具有功耗低、穿透力強、抗多徑效果好、安全性高、發射功率較低和定位精度高等優點，但 造價十分昂貴。
[0011] 7.WiFi技術 無線局域網（WLAN)是一種可W廣泛應用于復雜環境下的大范圍定位、監測和追蹤的 全新信息獲取平臺，而且網絡節點的自身定位是大多數應用的基礎。當前比較流行的WiFi 定位是無線局域網絡系列標準之IEEE802. 11的一種定位解決方案。其定位原理是接收端 通過接收無線局域網熱點發送的功率信號，根據信號傳播模型或者直接利用各種測距方法 得到用戶到無線熱點的距離，然后根據S邊定位法，S角定位法，到達時間法等定位用戶的 位置。另外使用位置指紋法進行用戶定位的也比較流行。WiFi定位的優點是；定位范圍廣， 部署成本低，系統整體定位精度較好。
[001引 8.藍牙技術 藍牙技術是在藍牙局域網的基礎上構建的。在室內定位區域安裝適當的藍牙接入點， 將藍牙局域網配置成基礎網絡架構，對于任意進入該局域網的藍牙標簽，都可W與藍牙接 入點通信，并估算出藍牙接入點與標簽的距離，最后通過幾何測量法估計出標簽的位置。也 可W通過測量RSSI值進行定位。藍牙室內無線定位技術的最大優點是設備體積較小、可集 成在PDA,PCW及手機等終端設備中，因此易于推廣普及，且藍牙信號的傳輸不受視距的影 響。不足之處就在于穩定性差，易受噪聲信號干擾。
[0013] 目前國內，雖然WiFi和藍牙定位技術是當前研究的熱點，但尚未實現大規模應 用，很多提出的定位方法目前還停留在理論探討階段。基于WiFi和藍牙的融合定位研究比 較少，根據WiFi定位技術覆蓋范圍廣，藍牙定位技術定位精度高，建立一個基于WiFi和藍 牙的融合定位技術模型，可獲得待定位移動終端的最佳估計位置。定位基礎設施建設成本 太高，難W向大眾推廣。紅外線定位技術需要在各個地方安裝接收天線，才可W精確定位， 造價太高。另外，超聲波定位技術和超寬帶定位技術的設備都十分昂貴。相比而言，許多建 筑室內都部署了WiFi熱點，不需要額外的設備就能定位。
[0014] 受室內復雜環境影響較大，定位精度不高。受室內多徑傳播和非視距傳播的影響， A-GPS定位技術，Zi濁ee定位技術等定位精度嚴重下降。相比之下，WiFi定位技術和藍牙 定位技術都能克服非視距傳播等室內環境的影響。難W集成到智能終端。射頻識別技術和 Zi濁ee技術都是需要自己專口設備才能定位，卻難W集成到現有的智能終端里。而現在很 多智能終端都集成了WiFi和藍牙模塊，通過與WiFi信號節點和藍牙信號節點通信，可實現 室內定位。
【發明內容】
[0015] 本發明的目的在于提供一種基于WiFi和BLUETOOTH的室內融合定位系統及方法， 本發明充分利用智能終端中的WiFi和藍牙模塊，將智能終端的WiFi信號和藍牙信號融合 起來進行定位，對于越來越多的智能終端運用與定位具有意義。
[0016] 本發明的目的是通過W下技術方案實現的： 一種基于WiFi和BLUETOOTH的室內融合定位系統，所述系統包括信號節點部署系統、 智能終端系統、定位服務器系統；信號節點部署系統提供WiFi信號節點和藍牙信號節點的 部署方法；智能終端系統采集周邊WiFi信號節點信息，包括WiFi信號強度信息、WiFi信號 節點物理地址和WiFi坐標信息和周邊藍牙信號節點信息，包括藍牙信號強度信息、藍牙信 號節點物理地址和藍牙坐標信息；終端根據采集到的WiFi信號強度值RSSI和藍牙信號強 度值RSSI完