[发明专利]一种实现GNSS和WIFI系统无缝垂直切换的算法

说明书

技术领域

本发明属于卫星定位、导航应用技术领域，具体涉及一种基于模糊神经网络算法来实现GNSS和WIFI系统无缝垂直切换的算法。

背景技术

目前，随着科学技术的不断进步，人们对位置信息的需求量越来越大，不论是军事用途、飞机导航、舰艇船只、抗震救灾、国际反恐还是隧道检测等领域都需要在定位中得到快速、准确的信息。而技术进步为室外和室内区域提供了基于本地化服务(LBS)的机会，LBS通过对用户位置信息的获取，及时有效的推送周边环境中有用信息资源。

GNSS(Global Navigation Satellite System)全称是全球导航卫星系统，是一个多层面、多模式、多系统的复杂组合系统。它泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS卫星导航系统、俄罗斯的Glonass卫星导航系统、欧洲的Galileo卫星导航系统、中国的北斗卫星导航系统，以及一系列相关的辅助导航增强系统，如美国广域增强系统(WAAS，)、欧洲的EGNOS静地导航重叠系统(EGNOS，)和日本的MSAS多功能运输卫星增强系统(MSAS，)等，还包括目前正在建设的和未来要建设的其他卫星导航系统。

WIFI技术是一种短程无线传输技术，在百米范围内能够很好支持互联网接入的无线电信号，属于IEEE 802.11x标准。WIFI技术是采用SS技术(Spread Spectrum，展频)，具有很强的抗干扰能力，SS技术以前一直被应用到美军军方通信当中，用来对抗电子干扰的一类通信技术。目前最常用的有四种展频技术：TH-SS(跳时展频)、DS-SS(直接序列展频)、FH-SS(调频展频)和C-SS(连续波调频)。WIFI本身是不能实现定位，而是通过测量接入点AP发出的信号强度来对用户端的位置进行定位。目前，基于WIFI定位技术的算法主要分为两类，一种是通过将测量的信号强度(RSSI)转化为距离测量值。AP的位置坐标已知，利用三角定位法来计算用户的位置。另一种通过位置指纹进行定位。其根本思想是在实际环境中在参考点处测量其接收信号强度并建立信号强度数据库，当进行定位时，目标接收机接收到的信号强度与数据库进行比对，找到数据库中最接近该目标的参考点并将其作为目标的估计位置。在WIFI系统中，节点AP类似于无线通信网中的基站，是通过射频RF(Radio Frequency)信号来进行无线局域网中信号的传输和通信。并且信号具有很强的穿透力，可以穿过墙体、家具等障碍物，因此使得WIFI成为室内技术研究首选的热点技术之一。

在国外，实现无缝定位技术在一定程度上是通过对Guttorm R.Opshaug和Per Enge教授发表的论文，提出了选用混合GPS和UWB来实现无缝定位，通过加入冗余信息来提高定位精度，还有墨尔本大学、卡尔加里大学等提出许多无缝定位算法，但是由于定位技术本身所存在的问题和应用场景范围，没办法形成市场化，只是出于实验仿真阶段。在国内，现在有很多国内高校和科研所在对室内外无缝定位进行理论和实际应用的研究。清华大学在对无缝定位算法的研究中提出基于粒子滤波和卡尔曼滤波的自适应加权融合算法，融合了异构但互补的3种定位技术，平均定位误差分别减小52％和63％，可以进行无缝定位。南昌大学提出无缝定位系统用两个模块来进行定位的方式，IMU/GPS组合导航系统和IMU/ZigBee组合导航系统，通过实验对得到数据进行分析看出，在室外进行GPS定位和室内辅助ZigBee定位的混合系统中，解算出来的位置误差较小。在没有这两个定位技术的情况下只使用惯性导航定位出来的结果误差最大在16米左右，整个误差均值在2米左右，基本上满足定位要求。北京邮电大学使用第四代移动通信系统中的技术LTE，和WIFI无线网络异构环境下进行切换算法研究，对异构无线网络的切换算法进行研究分析，根据模糊逻辑控制理论，提出基于模糊逻辑的新型垂直切换算法，减少切换次数，降低了通话间阻塞和丢包率。尽管如此，国内外对GNSS和WIFI系统无缝垂直切换的算法研究还都存在一些局限性。

对于室外全球导航卫星系统(GNSS)，其缺点是：由于它的局限性，在室内不能很好的接收到卫星信号而无法进行定位，尤其是在城市较繁华的商业区或者高楼林立的区域，由于GNSS接收器不能及时接收到数量足够多的GNSS定位卫星，则会在待测区域出现一些信号临界域，如高楼矗立的地方、建筑物内部，地铁区域等。当用户处在这类区域当中，还有可能会受到各种信号的干扰，如接收到电磁波或者WLAN信号等，都会造成对室外定位的影响。