[發明專利]使用Zigbee無線接口進行低功耗室內定位的裝置及方法

無效

• 申請號: 201210591033.9
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103052154A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 牛建偉;高宇航;劉闖;童超
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種使用Zigbee無線接口進行低功耗室內定位的裝置，用于復雜樓宇內的室內定位，其特征在于，該裝置包括客戶端、定位服務器和輔助定位設備Mapper；待定位的移動設備上裝備有客戶端，客戶端包括一個Wi-Fi無線接口、一個Zigbee無線接口和數字信號處理模塊；在樓宇內布置一個以上的Mapper，每個Mapper具有一個Wi-Fi無線接口，布置完成后，所有Mapper通過Wi-Fi無線接口能覆蓋整個室內定位區域的無線信號；定位服務器包括一個Wi-Fi無線接口、RSS序列對齊模塊和定位模塊；

移動設備在室內移動時，客戶端的Zigbee無線接口周期地掃描周圍AP的無線信號，將接收到的無線信號數據傳送給數字信號處理模塊，數字信號處理模塊采用CMF方法對無線信號數據進行處理，得到（RSS,Phase,Period）的RSS序列并發送給定位服務器，其中，RSS表示AP信號強度，Phase表示信標幀相位，Period表示信標幀周期；客戶端的Wi-Fi無線接口用于在離線采樣階段采集預設定位點周圍AP的無線信號，得到（BSSID,Phase,Period）的RSS序列，其中，BSSID表示AP標識；AP表示訪問接入點；

Mapper在接收到定位服務器發送來的信號采集請求后，通過Wi-Fi無線接口采集周圍AP的無線信號，得到（BSSID,Phase,Period）的RSS序列，發送給定位服務器；

定位服務器通過Wi-Fi無線接口，接收客戶端發送來的（RSS,Phase,Period）的RSS序列和定位請求，接收Mapper發送來的（BSSID,Phase,Period）RSS序列；RSS序列對齊模塊將從Mapper接收的RSS序列合并后的序列與從客戶端接收的RSS序列進行對齊，得到（RSS,BSSID）序列；定位模塊將得到的（RSS,BSSID）序列在定位服務器的地理位置數據庫中進行匹配查找，找到匹配度最大的預設定位點指紋，定位該移動設備處于該預設定位點，定位服務器將結果發送給客戶端，并顯示給用戶。

2.根據權利要求1所述的使用Zigbee無線接口進行低功耗室內定位的裝置，其特征在于，所述的輔助定位設備Mapper，在每1200平米的定位區域，布置5～6個。

3.一種基于權利要求1所述室內定位的裝置的使用Zigbee無線接口進行低功耗室內定位的方法，其特征在于，在待定位的移動設備上安裝客戶端，在待定位的樓宇室內布置輔助定位設備，然后進行如下步驟：

步驟1：生成地理位置數據庫保存在定位服務器中，地理位置數據庫中存儲樓宇內每個預設定位點的指紋，指紋為（RSS,BSSID）的序列，RSS表示AP信號強度，BSSID表示AP標識；具體離線時，在預設定位點的移動設備通過Wi-Fi無線接口監聽周圍AP的信標幀，得到（BSSID,Phase,Period）的RSS序列，Phase表示信標幀相位，Period表示信標幀周期；通過Zigbee無線接口讀取房間內能監測到的AP的信號強度，得到（RSS,Phase,Period）的RSS序列；將兩個RSS序列發送到定位服務器，經RSS序列對齊模塊進行對齊，得到預設定位點的指紋；

步驟2：待定位的移動設備通過客戶端的Zigbee無線接口周期性地掃描周圍的無線信號，將接收到的無線信號數據傳送給數字信號處理模塊，數字信號處理模塊采用CMF方法對無線信號數據進行處理，通過消除噪音和數據幀，放大Beacon幀的信號，得到AP的相位和周期，進而求得AP的信號強度，然后生成移動設備所在位置的（RSS,Phase,Period）的RSS序列，標記該序列為RSSa，將所得到的序列RSSa發送給定位服務器，請求定位；

步驟3：定位服務器接收到客戶端發送來的定位請求后，向Mapper發送信號采集請求；

步驟4：Mapper接收到信號采集請求后，通過Wi-Fi無線接口采集周圍AP的無線信號并得到RSS序列（BSSID,Phase,Period），然后發送給定位服務器；

步驟5：定位服務器先將從Mapper接收的所有RSS序列合并成一個序列，標記為RSSb，然后通過RSS序列對齊模塊，對齊序列RSSb和序列RSSa，具體步驟如下:

步驟5.1：獲取序列RSSa中的第一個相位的位置a；

步驟5.2：獲取序列RSSb中的第一個相位的位置b；

步驟5.3：確定移動相位長度c＝|a-b|，若a-b大于0，則將序列RSSb向右移動c的相位長度，否則，將序列RSSb向左移動c的相位長度，序列RSSb移動后得到的序列標記為序列RSSc，記錄RSSc和RSSa中對齊的AP個數n，然后將n與最大值MAX比較，若n大于MAX，則更新MAX＝n，并記錄c和序列RSSc，否則，不做操作；MAX初始為0；

步驟5.4：獲取序列RSSb中的下一個相位的位置b，若不存在下一個相位，執行步驟5.5；否則，繼續執行步驟5.3；

步驟5.5：獲取序列RSSa中的下一個相位的位置a，若不存在下一個相位，執行步驟5.6，否則，繼續執行步驟5.2；

步驟5.6：輸出當前MAX所對應的序列RSSc，RSSc為（RSS,BSSID）的序列；RSSc就是移動設備當前所在位置的指紋；

步驟6：將得到的移動設備當前所在位置的指紋，通過匹配算法在地理位置數據庫中查找，找到匹配度最大的房間指紋，則定位該移動設備處于相應的房間中，定位服務器將結果發送給客戶端，并顯示給用戶。