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    一種基于多傳感器裝置的wifi指紋數據庫構建方法制造方法及圖紙

    技術編號:12330147 閱讀:211 留言:0更新日期:2015-11-16 00:52
    本發明專利技術適用于wifi指紋定位技術領域,提供了一種基于多傳感器裝置的wifi指紋數據庫構建方法,所述方法包括:初始化多傳感器裝置的導航狀態;攜帶所述多傳感器裝置在待構建wifi指紋數據庫或待更新wifi指紋數據庫的目標區域運動,所述多傳感器裝置的處理器實時獲取各傳感器采集的數據,所述采集的數據包括由加速度計和磁強計獲取的速度信息和姿態信息,以及由無線信號收發器獲取的wifi信號;根據導航算法計算所述多傳感器的位置信息,并根據同時間采集的wifi信號組合構建或更新wifi指紋數據庫。本發明專利技術實施例利用傳感器提供的連續導航信息,取代傳統的逐點測量方法,來完成WiFi數據庫的構建和更新工作。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術屬于wifi指紋定位
    ,尤其涉及一種基于多傳感器裝置的wifi指紋數據庫構建方法
    技術介紹
    面對公眾的位置服務(LocationBasedServices,簡寫為LBS)時代的來臨,以及智能手機等移動終端的普及,使隨時隨地獲取個人位置及周邊服務信息的需求越來越大。作為獲取空間信息數據的主要手段,導航定位是LBS的一項核心技術。基于WiFi的定位系統具有不需額外增加或改造現有硬件、成本低等特點,因此是當前最具前景室內導航定位途徑之一。其中WiFi指紋識別定位技術直接使用接收到的無線信號的強度,而不需要考慮障礙物、多徑效應等對信號傳播的影響,因此更為常用。該方法的工作原理是在導航過程中將在待測點處實時采集到的信號指紋(即能接收到的WiFi路由器(以下簡稱熱點)的物理地址(mac地址),各熱點發出的信號強度),與實現構建好的WiFi指紋數據庫(以下簡稱WiFi數據庫)中的各參考點的信號指紋相對比,從而選出與待測點信號指紋最接近的一個或幾個參考點,并利用所選參考點的位置信息來計算待測點的位置。因此,構建高精度的WiFi數據庫至關重要,因為其精度將直接決定其導航定位結果的精度。但是,目前WiFi指紋匹配定位技術推廣普及仍面臨一個重要問題,即需要定期采集和更新數據庫。這是因為建筑物內增加新的熱點(即WiFi信號接入點)、熱點位置變動等都會導致WiFi信號分布情況變動,進而導致事先構建的WiFi數據庫在后期使用時精度降低甚至失效。為了解決WiFi信號分布情況變動的問題,現有的解決方案主要是定期(如每隔一個月)采集建筑物內的WiFi分布情況,以更新WiFi數據庫,從而維持其定位精度。WiFi數據庫的構建和更新需要在目標區域內布滿參考點,并使用人為標定的方法逐點找到各參考點的位置信息,結合在每個點分別采集的WiFi指紋來完成。因此,為了保證wifi定位精度,需要有足夠的參考點密度。因此,對于面積較大的建筑物,WiFi數據庫的構建和更新需要耗費大量時間和人力。
    技術實現思路
    本專利技術實施例的目的在于提供一種基于多傳感器裝置的wifi指紋數據庫構建方法,以解決現有技術的問題。本專利技術實施例是這樣實現的,一種基于多傳感器裝置的wifi指紋數據庫構建方法,所述多傳感器裝置包括加速度計、磁強計、陀螺儀、無線信號收發器和處理器,所述方法包括:初始化多傳感器裝置的導航狀態,其中,所述導航狀態包括初始位置信息、初始速度信息和初始姿態信息;攜帶所述多傳感器裝置在待構建wifi指紋數據庫或待更新wifi指紋數據庫的目標區域運動,所述多傳感器裝置的處理器實時獲取各傳感器采集的數據,所述采集的數據包括由加速度計和磁強計獲取的速度信息和姿態信息,以及由無線信號收發器獲取的wifi信號;根據導航算法計算所述多傳感器的位置信息,并根據同時間采集的wifi信號組合構建或更新wifi指紋數據庫。優選的,所述初始姿態信息包括初始水平姿態角和初始航向角,具體的:所述初水平姿態角包括橫滾角和俯仰角,具體由所述加速度計采集的數據利用如下公式獲得:φ=tan-1(fy/fz)θ=tan-1(fx/fy2+fz2)]]>其中fx、fy及fz分別為加速度計采集的x、y及z軸方向的比力值,φ為初始橫滾角和θ為俯仰角;所述初始航向角是通過所述磁強計利用如下公式獲得:ψ=tan-1(mYH/mXH)其中mXH=mxcosθ+mysinφsinθ+mzcosφsinθ,mYH=mycosφ-mzsinφ,mx、my及mz分別為x、y及z軸方向的磁強計輸出。優選的,所述加速度計和磁強計的采集頻率設定為20-100Hz,所述無線信號收發器對wifi信號的采樣頻率設定為0.2-1Hz。優選的,所述根據導航算法計算所述多傳感器的位置信息,具體包括:以使加速度計、磁強計、陀螺儀的采集參數作為輸入,并使用慣性導航卡爾曼濾波算法實時計算設備的姿態信息;所述計算得到的設備的姿態信息和行人航跡推算導航卡爾曼濾波算法結合,計算得到多傳感器的位置信息。優選的,所述慣性導航卡爾曼濾波算法具體由卡爾曼濾波系統模型實現,所述卡爾曼濾波系統模型表現為以下公式:δr·nδv·nψ·=-ωenn×δrn+δvn-(2ωien+ωenn)×δvn+fn×ψ+Cbnδfb-(ωien+ωecn)×ψ-Cbnδωibb]]>其中δrn、δvn和ψ為位置誤差、速度誤差和姿態誤差;Cbn是載體坐標系到導航坐標系的方向余弦矩陣;fn為比力;和分別為地球自轉角速度和裝置在地球表面運動造成的角速度;符號“×”表示兩個向量的叉乘;δfb和分別為加速度計和陀螺的誤差。優選的,所述加速度計和陀螺的誤差的計算方法具體為:δfb=ba+diag(f~b)δsa+wa]]>δωibb=bg+diag(ω~ibb)δsg+wg]]>其中ba和bg分別為加速度計和陀螺零偏,δsa和δsg分別為加速度計和陀螺比例因子誤差,wa和wg為加速度計和陀螺噪聲,和為加速度計和陀螺測量值,符號diag(·)為由向量生成的對角陣。優選的,所述行人航跡推算導航卡爾曼濾波算法具體由行人航跡推算導航卡爾曼濾波模型實現,所述行人航跡推算導航卡爾曼濾波模型表現為以下公式:其中下標k和k+1代表所走步數,λ、ψ、s及b分別為緯度、經度、航向角、步長和垂向陀螺零偏;Rm、Rn及h分別為地球子午圈曲率半徑、卯酉圈曲率半徑和用戶所在點高程。優選的,所述根據同時間采集的wifi信號組合構建或更新wifi指紋數據庫,具體包括:對于各時刻的位置信息,計算其時標與所有可能與之匹配的WiFi信號的時標差值,并找到時標差值最小的WiFi信號;若判斷該時標小于時差閾值,則將所找到WiFi信號與該時刻的位置信息組合,其中,所述時差閾值為預先設定的小于位置信息采樣間隔的值。優選的,所述構建或更新wifi指紋數據庫的存儲形式,具體為:Fi={ri,σri,(MAC1,RSS1)i,(MAC2,RSS2)i,…,(MACn,RSSn)i本文檔來自技高網
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    【技術保護點】
    一種基于多傳感器裝置的wifi指紋數據庫構建方法,其特征在于,所述多傳感器裝置包括加速度計、磁強計、陀螺儀、無線信號收發器和處理器,所述方法包括:初始化多傳感器裝置的導航狀態,其中,所述導航狀態包括初始位置信息、初始速度信息和初始姿態信息;攜帶所述多傳感器裝置在待構建wifi指紋數據庫或待更新wifi指紋數據庫的目標區域運動,所述多傳感器裝置的處理器實時獲取各傳感器采集的數據,所述采集的數據包括由加速度計和磁強計獲取的速度信息和姿態信息,以及由無線信號收發器獲取的wifi信號;根據導航算法計算所述多傳感器的位置信息,并根據同時間采集的wifi信號組合構建或更新wifi指紋數據庫。

    【技術特征摘要】
    1.一種基于多傳感器裝置的wifi指紋數據庫構建方法,其特征在于,所述多傳感器裝
    置包括加速度計、磁強計、陀螺儀、無線信號收發器和處理器,所述方法包括:
    初始化多傳感器裝置的導航狀態,其中,所述導航狀態包括初始位置信息、初始速度信
    息和初始姿態信息;
    攜帶所述多傳感器裝置在待構建wifi指紋數據庫或待更新wifi指紋數據庫的目標區域
    運動,所述多傳感器裝置的處理器實時獲取各傳感器采集的數據,所述采集的數據包括由加
    速度計和磁強計獲取的速度信息和姿態信息,以及由無線信號收發器獲取的wifi信號;
    根據導航算法計算所述多傳感器的位置信息,并根據同時間采集的wifi信號組合構建或
    更新wifi指紋數據庫。
    2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述初始姿態信息包括初始水平姿態角和
    初始航向角,具體的:
    所述初水平姿態角包括橫滾角和俯仰角,具體由所述加速度計采集的數據利用如下公式
    獲得:
    φ=tan-1(fy/fz)
    θ=tan-1(fx/fy2+fz2)]]>其中fx、fy及fz分別為加速度計采集的x、y及z軸方向的比力值,φ為初始橫滾角和θ
    為俯仰角;
    所述初始航向角是通過所述磁強計利用如下公式獲得:
    ψ=tan-1(mYH/mXH)
    其中mXH=mxcosθ+mysinφsinθ+mzcosφsinθ,mYH=mycosφ-mzsinφ,mx、my及mz分別為x、y及z軸方向的磁強計輸出。
    3.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述加速度計和磁強計的采集頻率設定為
    20-100Hz,所述無線信號收發器對wifi信號的采樣頻率設定為0.2-1Hz。
    4.根據權利要求1-3任一所述的方法,其特征在于,所述根據導航算法計算所述多傳感
    器的位置信息,具體包括:
    以使加速度計、磁強計、陀螺儀的采集參數作為輸入,并使用慣性導航卡爾曼濾波算法
    實時計算設備的姿態信息;
    所述計算得到的設備的姿態信息和行人航跡推算導航卡爾曼濾波算法結合,計算得到多
    傳感器的位置信息。
    5.根據權利要求4所述的方法,其特征在于,所述慣性導航卡爾曼濾波算法具體由卡爾
    曼濾波系統模型實現,所述卡爾曼濾波系統模型表現為以下公式:
    δr·nδv·n&...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:張鵬李由
    申請(專利權)人:武漢易得路位置科技有限公司
    類型:發明
    國別省市:湖北;42

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