[发明专利]一种基于多个现有通信网络的室内定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其是涉及一种基于多个现有通信网络的室内定位系统。

背景技术

随着社会的进步，信息技术的不断发展，商业的驱动，人们对精确的室内定位服务要求越来越迫切。例如当人处于大型购物广场中，当发生火灾，此时传统的GPS定位信号无法穿透高楼大厦，因此定位系统失灵，消防员无法定位可能处于昏迷状态的人，从而延误最佳的救治时间。因此迫切需要一种精确的室内的定位技术，可以通过定位用户的智能手持设备，从而找到危难之中的人员。近些年来是室内定位技术逐渐成为研究的热点，不断吸引着专家学者的注意。

室内定位技术受到关注度比较高的包括：利用RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)进行目标的自动识别和获取位置信息；利用WLAN进行室内定位；基于Android手机和基于Zigbee的定位，甚至一些学者正在利用LED可见光进行室内定位的研究。目前室内定位已经有了不少的研究成果。

RFID系统一般是基于信号到达时间差进行定位，定位精度在2-3米，它的优点是非视距，体积小，成本低，但是包括时钟，放大器，射频电路在内的各种器件，系统复杂度较高。超声波定位精度较高，但是需要专门的硬件，受非视距和多径传播影响较大。超宽带技术定位精度很高，并且穿透力很强，抗多径效果很好，但是成本较高，理论研究不足。采用红外线定位最高可以获得毫米级的定位精度，安装方便，但是非常容易受到房间灯光的干扰。采用Zigbee技术平均定位误差在3-5米，成本较低，但是距离较短，需要大量的传感器组成网络，难以大规模推广应用。WLAN定位可以基于信号强度进行定位，基于到达角进行定位，平均误差在1-3米，缺点是信号强度分辨率有限，易受到多径影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于多个现有通信网络的室内定位系统，利用不同频率的信号的绕射能力不同，以及定位精度的不同联合进行室内定位，具有测量精度高、结构简单、成本低等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于多个现有通信网络的室内定位系统包括多个AP、待定位的智能设备、控制芯片和中央处理器，所述多个AP通过各自通信网络无线连接智能设备，所述中央处理器连接AP，所述控制芯片连接中央处理器；

多个AP通过各自通信网络与智能设备通信并接收信号，中央处理器根据多个AP接收的信号获得智能设备的位置信息，控制芯片选择AP与智能设备的通信网络以及与中央处理器通信的AP。

所述控制芯片检测室内的通信网络和AP的位置信息，根据通信频率选择AP与智能设备之间通信的两个或两个以上通信网络，并根据AP的位置信息任意选择位于不同位置与中央处理器通信的AP，被选择的AP在选定的通信网络下接收智能设备发送的信号。

所述控制芯片根据通信频率将通信网络分为低频网络和高频网络，所述低频网络和高频网络之间的通信频率之差至少为1GHz。

所述低频网络为1GHz以下的通信网络，所述高频网络为2GHz以上的通信网络。

当AP与智能设备之间存在多种通信网络，中央处理器根据单个AP在不同通信网络下接收的信号并采用AOA估计算法获得在不同通信网络下单个AP对应的多组AOA数据，对比在不同通信网络下单个AP对应的多组AOA数据后获得单个AP对应的最优AOA数据，中央处理器联合多个AP对应的最优AOA数据和AP的位置信息，通过几何方法获得智能设备的最优位置信息。

对比在不同通信网络下单个AP对应的多组AOA数据的方法包括：中央处理器将低频网络接受信号下得到的AOA数据记为集合φ_a，高频网络接受信号下得到的AOA数据的集合记为集合φ_b，在集合φ_a中找到一个最大角θ₁，即θ₁＝max(φ_a)，再从集合φ_b中找到一个和θ₁最接近角度的θ_b作为最优AOA数据，即为θ_b与θ₁之差最小值，所述集合φ_a和φ_b均为根据AOA估计算法得到的峰值的集合。