[发明专利]一种基于气压计和WiFi的混合楼层定位方法

说明书

技术领域

本发明属于楼层定位技术领域，具体的说，是一种基于气压计和WiFi的混合楼层定位方法。

背景技术

现代生活中，定位可以分为两个领域：室内定位和室外定位。现有的室外定位已经非常成熟，已有室外定位系统，比如全球定位系统(Global Position System)、伽利略卫星导航系统(Galileo Navigation System)和中国自主研发的北斗一号双星定位系统。作为目前技术最成熟，也是表现最稳健的定位系统，GPS系统利用卫星的测时和测距进行导航，能够以低廉的成本便捷地在全球任何地方、任何时候提供高精度的连续位置、走向、速度、姿态和时间信息。该系统是由分布在互成120度的三个轨道平面上的24颗卫星组成，其中21颗为工作卫星，3颗为在轨备用卫星。每个轨道平面平均分布8颗卫星，对于地球任何位置，均能同时观察到6～9颗卫星，其中GPS的设计粗码定位精度为100m左右，而精码定位精度能达到10m。但由于楼宇的墙壁屏蔽了卫星信号，导致卫星导航系统无法在室内工作，所以室内定位应运而生。

室内定位与室外定位息息相关但又相对独立的。由于室内环境与室外环境截然不同，室内环境可以分为非视距环境和视距环境，大多数室内环境都为视距环境，由室内环境的复杂，如房间结构布局与建筑材料都不尽相同，室内障碍物多都会信号的传播随着环境的不同产生较大的不同。室内的墙壁和物品等障碍物都会对信号进行反射、散射、衍射，引起信号波动，从而导致多径效应。

目前为止，人们对于楼层定位关注甚少，室内定位的研究都主要集中于平面二维定位，很少关注楼层这一信息。从目前两类主流定位算法：1)基于额外硬件的楼层定位算法，2)基于手机传感器的楼层定位算法。我们可以了解到这些算法存在的一些缺陷：

1)由于室内环境的复杂性和阻隔性，GSM信号随着用户的移动在室内变化显著，从而会导致定位精度下降，也可以说是GSM并不是一细粒度的信号，其本身精度并不高。

2)在数据采集阶段，需要用户参与楼层的标定，同时每一栋楼宇都需要标定，这大大增加用户的使用成本，影响用户的交互体验，从而导致其适用性差

3)不能适用于没有内置气压传感器的手机。目前来说，市面上绝大数智能手

机并不具备气压传感器，所以限制了其在真实环境中的应用。

4)该算法得到的楼层的气压指纹数据库不具备离线性质。基于气压传感器的

算法在下述场景并不适用。场景为气压指纹数据库由三个用户手机采集数据训练得到的，而此时三个用户都已离开，新的用户进来就无法实现定位，由于无法将原有的指纹转化为当前楼层的气压指纹图谱。

基于上述两种楼层定位算法的缺陷，我们提出了基于气压计和WiFi的混合楼层定位系统，利用气压辅助WiFi的RSS值建立楼层的RSS指纹图谱以获得高定位精度。

发明内容

为了充分融合气压计与WiFi的优点，提高楼层定位的精度，本发明提出了一种基于气压计和WiFi的混合楼层定位方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1、以众包方式采集整栋大楼内所有用户的数据，数据主要包括用户所在位置的RSS向量和气压值；

步骤2、云服务平台对所有用户上传数据进行预处理；

步骤3、云服务平台对预处理后的数据进行校准，得到标准化的数据；

步骤4、对校准后的数据进行数据分析聚类，获得楼层的Baro-RSS指纹图谱；

步骤5、用户对自己所在位置进行实时定位；

所述的步骤1具体实施过程如下：

1-1.用户在室内活动时，通过用户手机中BarFi客户端以一定频率采集附近AP的RSS向量，如果用户手机配备气压传感器，则同时采集气压值；

1-2.步骤1-1采集的RSS向量是一种混合的RSS-Baro的指纹，BarFi客户端会将采集时间和当前手机唯一标识码IMEI也一并记录到该指纹中；假设一个采样点附近里有n个路由器，则每个采样点的RSS-Baro指纹用以下向量表示：

FP＝{Time,IMEI,Baro,(RSS1,RSS2,RSS3,…,RSSn)}

其中，Time表示当前指纹的采样时间；IMEI表示当前指纹是由哪部手机采样的，用于后续气压聚类；Baro表示该采样点采样时的气压值；RSS1，RSS2，…,RSSn表示附近AP的信息，其中包括附近AP的SSID、BSSID和信号强度RSS值；SSID表示为AP名称，BSSID表示为AP的MAC地址，即路由器的唯一标识码。