[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

技術領域

本發明屬于無線通信領域，具體涉及一種利用Wi-Fi基礎設施，使用Zigbee無線接口進行低功耗室內定位的裝置及方法。

背景技術

近年來，基于位置的服務(Loeation?Based?Services，LBSs)和由此帶來的一系列應用受到產業界的不斷關注。基于位置的服務己在緊急救助、醫療保健和個人業務等領域不斷得到發展，如基于智能終端iPhone、iPAD、BlackBerry、Android等平臺的一系列的導航應用，都不斷涌入市場，并日漸呈現出廣闊的商業前景和巨大的市場價值。在所有的這些基于位置服務的應用中，精確、實時的定位技術是實現整個基于位置服務的根本和關鍵。但是，在缺乏GPS支持的條件下，室內移動用戶的定位仍然是一個挑戰。

利用室內已有的Wi-Fi基礎設施進行室內定位是目前研究的熱點。一個典型的基于指紋匹配的Wi-Fi室內定位系統的工作方法如下：首先，移動設備使用Wi-Fi接口掃描，用（RSS,SSID）序列來描述測得的周圍的訪問接入點（AP），RSS表示接收的AP信號強度，SSID為AP的標識。每個位置以這些（RSS,SSID）序列作為特征指紋；然后，根據定位算法，從一個預定的位置數據集中查詢與當前位置得到的特征指紋最匹配的特征指紋，并將其映射成移動設備的當前位置。

同其他的技術相比，基于指紋的定位方法不要求特定的硬件設備，也不需要額外的基礎設施支持。但是，應用到移動設備上，已有的基于指紋的Wi-Fi定位系統有如下缺點：為了持續地計算移動用戶的位置，Wi-Fi設備必須不斷地掃描周圍的AP，導致了較高的功耗。另一方面，雖然移動設備的功能日益強大，電池技術的發展卻一直落后于其他技術。例如一臺普通的智能手機通常只能維持2-3天的待機時間，對于耗電量較大的應用，則持續時間更短。

在2010年9月，Ruogu?Zhou,Yongping?Xiong,Guoliang?Xing等公開的《ZiFi:Wireless?LAN?Discovery?via?ZigBee?Interference?Signatures》，說明了一種用于數字處理的方法Common?Multiple?Folding（簡稱CMF），該方法將周期性的信號放大，實現周期性信號的識別，已在無線通信中應用，用于識別周期性信號。

移動設備電量的限制已成為移動設備發展的瓶頸，極大地影響了用戶的體驗。因此，降低移動設備的耗電量，延長電池的使用時間已成為手機技術發展的一個關鍵問題。因此，針對室內定位系統，考慮節能設計成為當前定位技術中的研究熱點和難點之一。

發明內容

本發明針對無線環境樓宇內，利用已有的Wi-Fi無線設施，提出了一種利用Wi-Fi基礎設施，使用Zigbee無線接口進行低功耗室內定位的裝置及方法。本發明能以較小的功耗，快速響應用戶請求，從而為用戶提供最佳的室內定位服務。

本發明低功耗室內定位的裝置及方法適用于復雜樓宇內的室內定位。

一種使用Zigbee無線接口進行低功耗室內定位的裝置，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安裝客戶端，客戶端包括Wi-Fi無線接口、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（Beacon）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，BSSID表示AP標識，Phase表示信標幀相位，Period表示信標幀周期。

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。