基于诱发探测技术的无线设备定位方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种基于诱发探测技术的无线设备定位方法及系统。预采集端探测多组已知距离的信号强度值，用于服务器端计算定位所需的当前环境参数；采集端诱发探测无线网络环境中的各项信息，无线设备的具体信息实时发送至服务器端用于定位距离的计算；服务器端对无线设备进行定位追踪，即根据预采集端探测的信息计算环境参数，结合采集端探测获取的无线设备信息最终实现定位。本发明能够将诱发探测技术与无线定位技术结合，对无线网络环境内各项信息的探测，可获取环境内网络、AP、客户端和信道等详细信息，基于以上探测到的信息对无线设备进行精准快速实时的定位追踪。
【专利说明】基于诱发探测技术的无线设备定位方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明属于无线定位【技术领域】，涉及一种基于诱发探测技术的无线设备定位方法，以及采用该方法的定位系统。
【背景技术】
[0002]无线定位技术是从远程航海、导航、军事等领域发展起来的。早在20世纪60年代就出现了自动车辆定位(AVL)系统。该技术的应用很有限，只在医疗、运输领域得到应用。80年代后，随着GPS和蜂窝移动通信系统的出现，迎来了无线通信新时代。
[0003]现有的定位系统可根据定位环境分为室外定位和室内定位两种。室外定位主要有GPS和蜂窝无线定位。GPS的定位精度可达到5m,可以满足室外定位的需求。蜂窝无线定位的方法很多，如SS0A、TD0A、A0A等。其定位精度大概在150m。室内定位主要采用光跟踪定位技术、A-GPS定位技术、超声波定位技术、RFID技术、WiFi技术等。具有代表性的ActiveBadge系统采用了红外线技术，利用红外线传感器接收来自用户身上的红外线信号，根据该信号确定出用户的位置。由于红外线有效距离仅几米，因此限制了其发展。Active Bats定位系统采用了超声波技术，定位效果略好于Active Badge系统。另外Cricket系统也是采用超声波技术，该系统的定位精度可达到9m，但这类基于超声波的定位系统由于成本过高。A-GPS技术已经被三星公司采用到手机中，国内U-blox公司的GPS产品也采用了 A-GPS技术。但A-GPS技术的室内定位精度不是很高而且易受室内环境的多径效应和障碍物的影响。RFID技术虽然有不需要借助卫星或移动通信网络的优势，但其精确度取决于RFID读写器的分布，如果要求非常好的定位效果，需要大量的人力布置RFID读写器。目前多公司联合开发的整合技术是建立在使用W1-Fi网络频率基础之上的有源RFID系统。
[0004]W1-Fi定位技术早在2005年就己经由Intel公司推出。该技术通过三个以上的已知位置的接入点发送一些特殊的数据包给用户端进行测量。其中RADAR定位系统就是采用W1-Fi技术，其定位精度可达到3米。在我国，WiFi网络建设起步相对较晚。中国的WLAN市场开始运营于2000年，经过将近10多年的发展，已经取得了相当丰硕的成果。中国电信，中国移动，中国联通三家运营商都先后在全国各城市推行了 WLAN服务。优频科技公司是我国最早的WiFi实时定位服务系统的提供商之一。在覆盖无线局域网(WLAN)的地方，佩戴在待定位人员身上的定位卡或腕带周期性地发出射频信号，无线局域网信号源(AP)接收到信号后，将信号传送给定位服务器。定位服务器根据信号的强弱或信号到达时差判断出人员的位置，并在已有区域的电子地图上显示出该人员的位置。
【发明内容】
[0005]本发明是一种基于诱发探测技术的无线设备定位方法及系统，主要针对上述现有定位技术的可提高处进行改进，将探测技术与定位技术结合，实现通过诱发探测获取当前无线网络环境中的网络、AP、客户端、信道信息，并基于此信息进行无线设备的定位。
[0006]本发明的技术方案为:[0007]—种基于诱发探测技术的无线设备定位方法，其步骤包括:
[0008]I)通过预采集端探测多组已知距离的参考设备的信号强度值，将其发送至服务器端，用于计算定位所需的当前环境参数；
[0009]2)根据当前环境设置多个采集点，通过采集端诱发探测无线网络环境的各项信息，其中包括当前无线网络信息、AP信息、客户端信息及信道信息，将其发送至服务器端；
[0010]3)服务器端根据预采集端发送的数据进行当前环境参数的计算，利用采集端传送的无线网络环境的各项信息，通过无线信号的传输损耗模型计算采集点到待定位设备的距离，进而计算待定位设备的位置坐标。
[0011]进一步地，步骤2)所述网络信息包含rssi值、SSID、MAC地址、频道、加密方式、802.11协议版本；所述AP信息包含rssi值、SSID、MAC地址、频道；所述客户端信息包含rssi值、MAC地址、所连接的AP信息、接入网络的SSID及最新连接时间；所述信道信息包含各信道自身频段及其连接的AP个数。
[0012]进一步地，步骤3)计算待定位设备的位置坐标的具体方法是:
[0013]3.1)采用的对数损耗模型计算得到采集点到待定位设备的距离为:
[0014]
【权利要求】
1.一种基于诱发探测技术的无线设备定位方法，其步骤包括: 1)通过预采集端探测多组已知距离的参考设备的信号强度值，将其发送至服务器端，用于计算定位所需的当前环境参数； 2)根据当前环境设置多个采集点，通过采集端诱发探测无线网络环境的各项信息，其中包括当前无线网络信息、AP信息、客户端信息及信道信息，将其发送至服务器端； 3)服务器端根据预采集端发送的数据进行当前环境参数的计算，利用采集端传送的无线网络环境的各项信息，通过无线信号的传输损耗模型计算采集点到待定位设备的距离，进而计算待定位设备的位置坐标。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤2)所述网络信息包含rssi值、SSID、MAC地址、频道、加密方式、802.11协议版本；所述AP信息包含rssi值、SSID、MAC地址、频道；所述客户端信息包含rssi值、MAC地址、所连接的AP信息、接入网络的SSID及最新连接时间；所述信道信息包含各信道自身频段及其连接的AP个数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)计算待定位设备的位置坐标的具体方法是: 3.1)釆用的对数损耗模型计算得到釆集点到待定位设备的距离为:
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于:步骤3.3)所述利用三边定位算法计算出未知节点的坐标位置时，将不交于一点的情况进行相应的处理，从而得到满足要求的结果: a)当三个圆两两相交，并且有公共区域时，则公共区域必然有三个交点，则以这三个交点为顶点构建三角形，以三角形的内心坐标为未知节点的位置坐标； b)当三个圆两两相交且没有公共区域时，则利用距离最近的的三个圆的交点构建三角形，以这个三角形的内心坐标为未知节点的位置坐标； c)当三个圆没有交点时，舍弃该组数据，接收下一组数据，若多次后还未找到相交的情况，则利用三个探测点构建三角形，求内心坐标作为未知节点的坐标。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述采集端运行在Linux环境下，所述服务器端运行在Windows环境下。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:服务器端将定位出的无线设备客户端的位置显示在环境地图中。
7.一种采用权利要求1所述方法的基于诱发探测技术的无线设备定位系统，其特征在于，包括: 预采集端，用于探测多组已知距离的参考设备的信号强度值，将其发送至服务器端；采集端，用于诱发探测无线网络环境的各项信息，其中包括当前无线网络信息、AP信息、客户端信息及信道信息，将其发送至服务器端； 服务器端，用于根据预采集端发送的数据进行当前环境参数的计算，利用采集端传送的无线网络环境的各项信息，通过无线信号的传输损耗模型计算采集点到待定位设备的距离，进而计算待定位设备的位置坐标。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述预采集端包括: 扫描模块，用于探测参考设备的信息； 提取模块，用于提取扫描信息的有效部分，即参考设备的MAC地址及信号强度值； 匹配模块，用于获取每个参考设备的对应距离信息； 加密模块，用于对待发送信息进行加密保护； 发送模块，用于向服务器端发送信息。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述采集端包括: 探测模块，用于探测当前环境内的无线网络信息； 提取模块，用于提取扫描信息的有效部分； 显示模块，用于显示探测到的无线网络各项信息的具体内容； 加密模块，用于对待发送信息进行加密保护； 发送模块，用于向服务器端发送信息。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述服务器端包括: 接收模块，用于接收预采集端及采集端发送的信息； 解密模块，用于对接收信息进行解密； 提取模块，用于从解析的信息中提取有效信息； 参数计算模块，用于通过线性回归分析方法并结合预采集端发送的数据计算当前环境参数； 距离计算模块，用于计算待定位设备到采集端的距离； 匹配模块，用于获取已计算距离与采集端坐标的对应信息； 定位模块，用于计算待定位设备的位置坐标； 显示模块，用于在地图中显示待定位设备的位置信息。
【文档编号】H04W24/08GK103945526SQ201410096291
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】冯维淼, 张超, 朱大立, 朱海涛, 贺雅慧, 张慧慧 申请人:中国科学院信息工程研究所