[發明專利]一種實現GNSS和WIFI系統無縫垂直切換的算法

在審

• 申請號: 201710167905.1
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106993319A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 呂皓
• 申請（專利權）人: 呂皓
• 主分類號: H04W36/14
• 分類號: H04W36/14;H04W36/18;G01S19/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于衛星定位、導航應用技術領域，具體涉及一種基于模糊神經網絡算法來實現GNSS和WIFI系統無縫垂直切換的算法。

背景技術

目前，隨著科學技術的不斷進步，人們對位置信息的需求量越來越大，不論是軍事用途、飛機導航、艦艇船只、抗震救災、國際反恐還是隧道檢測等領域都需要在定位中得到快速、準確的信息。而技術進步為室外和室內區域提供了基于本地化服務(LBS)的機會，LBS通過對用戶位置信息的獲取，及時有效的推送周邊環境中有用信息資源。

GNSS(Global Navigation Satellite System)全稱是全球導航衛星系統，是一個多層面、多模式、多系統的復雜組合系統。它泛指所有的衛星導航系統，包括全球的、區域的和增強的，如美國的GPS衛星導航系統、俄羅斯的Glonass衛星導航系統、歐洲的Galileo衛星導航系統、中國的北斗衛星導航系統，以及一系列相關的輔助導航增強系統，如美國廣域增強系統(WAAS，)、歐洲的EGNOS靜地導航重疊系統(EGNOS，)和日本的MSAS多功能運輸衛星增強系統(MSAS，)等，還包括目前正在建設的和未來要建設的其他衛星導航系統。

WIFI技術是一種短程無線傳輸技術，在百米范圍內能夠很好支持互聯網接入的無線電信號，屬于IEEE 802.11x標準。WIFI技術是采用SS技術(Spread Spectrum，展頻)，具有很強的抗干擾能力，SS技術以前一直被應用到美軍軍方通信當中，用來對抗電子干擾的一類通信技術。目前最常用的有四種展頻技術：TH-SS(跳時展頻)、DS-SS(直接序列展頻)、FH-SS(調頻展頻)和C-SS(連續波調頻)。WIFI本身是不能實現定位，而是通過測量接入點AP發出的信號強度來對用戶端的位置進行定位。目前，基于WIFI定位技術的算法主要分為兩類，一種是通過將測量的信號強度(RSSI)轉化為距離測量值。AP的位置坐標已知，利用三角定位法來計算用戶的位置。另一種通過位置指紋進行定位。其根本思想是在實際環境中在參考點處測量其接收信號強度并建立信號強度數據庫，當進行定位時，目標接收機接收到的信號強度與數據庫進行比對，找到數據庫中最接近該目標的參考點并將其作為目標的估計位置。在WIFI系統中，節點AP類似于無線通信網中的基站，是通過射頻RF(Radio Frequency)信號來進行無線局域網中信號的傳輸和通信。并且信號具有很強的穿透力，可以穿過墻體、家具等障礙物，因此使得WIFI成為室內技術研究首選的熱點技術之一。

在國外，實現無縫定位技術在一定程度上是通過對Guttorm R.Opshaug和Per Enge教授發表的論文，提出了選用混合GPS和UWB來實現無縫定位，通過加入冗余信息來提高定位精度，還有墨爾本大學、卡爾加里大學等提出許多無縫定位算法，但是由于定位技術本身所存在的問題和應用場景范圍，沒辦法形成市場化，只是出于實驗仿真階段。在國內，現在有很多國內高校和科研所在對室內外無縫定位進行理論和實際應用的研究。清華大學在對無縫定位算法的研究中提出基于粒子濾波和卡爾曼濾波的自適應加權融合算法，融合了異構但互補的3種定位技術，平均定位誤差分別減小52％和63％，可以進行無縫定位。南昌大學提出無縫定位系統用兩個模塊來進行定位的方式，IMU/GPS組合導航系統和IMU/ZigBee組合導航系統，通過實驗對得到數據進行分析看出，在室外進行GPS定位和室內輔助ZigBee定位的混合系統中，解算出來的位置誤差較小。在沒有這兩個定位技術的情況下只使用慣性導航定位出來的結果誤差最大在16米左右，整個誤差均值在2米左右，基本上滿足定位要求。北京郵電大學使用第四代移動通信系統中的技術LTE，和WIFI無線網絡異構環境下進行切換算法研究，對異構無線網絡的切換算法進行研究分析，根據模糊邏輯控制理論，提出基于模糊邏輯的新型垂直切換算法，減少切換次數，降低了通話間阻塞和丟包率。盡管如此，國內外對GNSS和WIFI系統無縫垂直切換的算法研究還都存在一些局限性。

對于室外全球導航衛星系統(GNSS)，其缺點是：由于它的局限性，在室內不能很好的接收到衛星信號而無法進行定位，尤其是在城市較繁華的商業區或者高樓林立的區域，由于GNSS接收器不能及時接收到數量足夠多的GNSS定位衛星，則會在待測區域出現一些信號臨界域，如高樓矗立的地方、建筑物內部，地鐵區域等。當用戶處在這類區域當中，還有可能會受到各種信號的干擾，如接收到電磁波或者WLAN信號等，都會造成對室外定位的影響。