[发明专利]基于Wi-Fi和地磁场的室内定位方法

说明书

技术领域

本发明属于无线室内定位领域，尤其涉及一种基于Wi-Fi和地磁场的室内定位方法。

背景技术

随着无线通信网络技术的进步与普及，手持设备的种类不断增加，功能也不断完善，现在手机，Ipad等手持设备已成为人们不可或缺的一部分，各种新的业务和需求层出不穷，其中位置感知计算(Location-aware Computing)和基于位置的服务(Location-based service，LBS)在人们的生活生产中的作用也越来越大。对商家而言，商家对基于手机等移动设备的点对点商业推广，产品营销愈加重视，希望迅速的吸引消费者，让消费者找到自己的品牌位置；对于用户而言，用户也希望可以在一个复杂的环境中迅速的按照某一指引快速到达目的地。因此对于复杂的室内环境，如机场，医院，停车场，矿井，展厅等，室内定位技术是位置感知计算和基于位置的服务的基础，因而意义重大。

对于室外环境，全球定位系统(GPS)已成功地应用于更各领域，包括车载导航，室外营救搜索等。但在城市环境中，由于GPS卫星发射的信号太微弱，楼宇建筑物的阻隔等，导致了所谓的“都市峡谷”(Urban Canyon)，降低GPS的定位精度；在楼宇之内，墙壁会对卫星信号造成阻隔，会导致定位误差进一步增大。另外由于室外定位大都是开阔的环境，几十米的误差并不会影响用户的感受；但对于室内定位而言，定位精度应该精确到若干米之内，才能为用户提供可靠的定位系统。所以对室内定位而言，GPS并不适应；室内定位必须结合无线网络，传感器技术，随机信号处理等众多交叉领域。

现阶段世界范围内已经出现了很多种室内定位技术，根据对配置硬件的要求可以分为两类。一类是要借助安装硬件设施，此类技术主要基于蓝牙，超声波，红外，RFID等的无线信号，典型方案包括Active Badge，SpotON等，但这些技术都受制于信号传播距离短，需要安装大量设备覆盖整个室内区域，因而安装和维护成本都较高。

针对上述技术安装和维护成本较高的问题，另一类不需要额外安装设备，或者在已有设备上进行定位的方案成为研究热点。Wi-Fi无线网络技术具有高速通信，方便部署和低成本的特点，非常符合用户对于移动生活娱乐和移动办公的需求。目前各个城市，大型室内环境(如办公楼、学校、商场、酒店和机场)等都广泛的布设了Wi-Fi热点(Access point，AP)，因此.基于Wi-Fi的室内定位技术不需要额外的安装设备，可以在室内原有的Wi-Fi硬件基础上进行定位。但由于室内环境复杂，墙壁的厚度、门窗的材质、家具的布局以及人员的流动都可能对无线信号的传播产生诸多影响，如由于折射、散射和衍射等情况所产生无线信号的多径传播效应；同时Wi-Fi热点的改变，如AP的损坏，增加或减少都会影响定位效果，因而单纯依靠Wi-Fi定位无法达到满意的定位精度。

在当代生活中，现代建筑物大都是由钢筋混凝土建成，建筑物中的金属结构会干扰地球磁场，这种特殊的建筑结构对它周围地磁场的干扰和破坏，使每一个楼层、通道和隔离的空间产生了一种独特的地磁异常场，并且具有较长的时间稳定性，是一种特征信息丰富，且易于获取的资源，当前有许多文献对室内地磁场特点进行了实验分析，验证了室内磁场用于室内定位可达到厘米级的精度。但由于地磁场数据不具有标签性，及基于地磁场的定位方法在没有人为调节的情况下，无法确保准确识别出用户所在的建筑，进而无法进行相应数据的匹配定位，造成定位效果的紊乱。

发明内容

针对现有技术的现有技术的不足，本发明提供了一种基于Wi-Fi和地磁场的室内定位方法。

一种基于Wi-Fi和地磁场的室内定位方法，包括以下步骤：

(1)构建若干个建筑物的室内平面的电子地图；

(2)获取各个建筑物的位置特征数据，并将所有建筑物的位置特征数据组建为位置指纹库，通过如下方法获取各个建筑物的位置特征数据：

(2-1)在当前建筑物中设定若干参考点，获取各个参考点的Wi-Fi信息和地磁场信息；

(2-2)根据各个参考点的Wi-Fi信息和地磁场信息确定当前建筑物的电子标签、地磁场识别模型和Wi-Fi指纹特征，并作为当前建筑物的位置特征数据；

(3)获取当前位置的Wi-Fi信息和地磁场信息，并根据获取的Wi-Fi信息和地磁场信息利用所述的位置指纹库进行定位得到相应的最终定位结果，并通过电子地图显示最终定位结果。