小型室内定位方法及其系统.pdf

本发明公开了小型室内定位方法及其系统，由某一具有WIFI功能的家电设备与移动终端建立网络通信；之后、实时获取移动终端的WIFI信号强度，及加速度传感器、方位传感器的实时值，并根据加速度传感器、方位传感器的实时值计算移动终端可能行进的方向和速度；再结合室内结构图根据移动终端前一时间位置和可能行进的方向和速度，计算移动终端可能出现的多个位置点；然后再计算单位时间内WIFI信号强度变化值，并结合室内障碍物对WIFI信号强度影响的特征值计算移动终端目前所在的位置，从而实现了小型室内对移动终端（即用户）进行定位，而且定位精度高，定位系统的成本低。

权利要求书1.  一种小型室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤： A、某一具有WIFI功能的家电设备与移动终端建立网络通信； B、实时获取移动终端的WIFI信号强度，及加速度传感器、方位传感器的实时值，并根据加速度传感器、方位传感器的实时值计算移动终端可能行进的方向和速度； C、结合室内结构图根据移动终端前一时间位置和可能行进的方向和速度，计算移动终端可能出现的多个位置点； D、计算单位时间内WIFI信号强度变化值，并结合室内障碍物对WIFI信号强度影响的特征值计算移动终端目前所在的位置。 2.  根据权利要求1所述的小型室内定位方法，其特征在于，在所述步骤D之后，所述的小型室内定位方法还包括：在得到移动终端目前所在的位置之后，返回步骤B，获取移动终端下一时刻所在位置。 3.  根据权利要求1所述的小型室内定位方法，其特征在于，在步骤A之前还包括： A01、将家电设备和移动终端与WIFI热点设备建立网络连接。 4.  根据权利要求1所述的小型室内定位方法，其特征在于，在步骤A之前还包括： A02、将室内结构图存储在家电设备中。 5.  根据权利要求1所述的小型室内定位方法，其特征在于，在步骤A之后、步骤B之前，所述的小型室内定位方法还包括： B01、移动终端每隔预设时间将WIFI信号强度，加速度传感器、方位传感器的实时值发送给家电设备。 6.  根据权利要求1所述的小型室内定位方法，其特征在于，在步骤A之后、步骤B之前，所述的小型室内定位方法还包括： B02、移动终端在室内结构图上标示行走路线，并发送给家电设备。 7.  一种小型室内定位系统，其特征在于，包括：家电设备；所述家电设备包括： WIFI模块，用于与移动终端建立网络通信； 获取模块，用于实时获取移动终端的WIFI信号强度，及加速度传感器、方位传感器的实时值； 处理模块，用于根据加速度传感器、方位传感器的实时值计算移动终端可能行进的方向和速度，并结合室内结构图根据移动终端前一时间位置和可能行进的方向和速度，计算移动终端可能出现的多个位置点；以及计算单位时间内WIFI信号强度变化值，并结合室内障碍物对WIFI信号强度影响的特征值计算移动终端目前所在的位置。 8.  根据权利要求7所述的小型室内定位系，其特征在于，还包括移动终端和WIFI热点设备，所述移动终端，用于与家电设备和WIFI热点设备建立网络连接。 9.  根据权利要求7所述的小型室内定位系，其特征在于，所述移动终端，还用于每隔预设时间将WIFI信号强度，加速度传感器、方位传感器的实时值发送给家电设备。 10.  根据权利要求7所述的小型室内定位系，其特征在于，所述移动终端，还用于在室内结构图上标示行走路线，并发送给家电设备。

说明书小型室内定位方法及其系统
技术领域
本发明涉及室内定位技术领域，特别涉及一种小型室内定位方法及其系统。
背景技术
智能家居时代需要能准确探知用户在室内的地理位置，以便自动开启或关闭灯光或门窗等以提供智能化服务，这需要有好的室内定位方法。目前在室外通过GPS实现位置定位已经是相当成熟的技术了。对于室内定位，由于在建筑物内无法接收GPS信号，一直还没有很好的技术来实现大规模应用。在大型商场和停车场等大空间室内定位，使用WIFI等技术来进行定位正在研究探索中；对于在家庭建筑内部的室内定位，由于其要求更高定位精度和更快定位速度，目前各种技术都还在探索中。
对于室内定位，由于在室内无法接收GPS或北斗等卫星信号，目前室内定位还没有效果很好的方法。比较主流的研究方向主要是使用多个WIFI节点或蓝牙节点。在室内固定多个WIFI或蓝牙热点，其位置已知；利用用户随身携带的手机，接收多个判断WIFI或者蓝牙节点的信号强度，根据收到的各信号强度大小，应用多点定位方法来计算出手机相对这些热点设备的位置，这样也就得到了用户相对这些设备的位置，从而得到了用户在室内的位置。这种室内定位技术适用的场合也主要是空间面积比较大的室内，比如大型商场，停车场等。对于在小面积室内（比如家庭建筑室内）的室内定位，现有技术是简单照搬大型面积室内的方法来进行。
但是，现有的室内定位技术通过多个WIFI节点，显然需要多个WIFI热点设备。由于需要同时接收多个WIFI热点信号并获得其强度，需要对定位设备（比如手机）做专门的软硬件修改，成本相对来说很高。而且由于WIFI信号强度的变化在一定距离范围内（1-4米），受距离影响并不明显；而且信号强度受多方面的影响，比如障碍物等，这导致了定位精度差，定位速度也慢。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种定位精度高的小型室内定位方法及其系统。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种小型室内定位方法，其包括以下步骤：
A、某一具有WIFI功能的家电设备与移动终端建立网络通信；
B、实时获取移动终端的WIFI信号强度，及加速度传感器、方位传感器的实时值，并根据加速度传感器、方位传感器的实时值计算移动终端可能行进的方向和速度；
C、结合室内结构图根据移动终端前一时间位置和可能行进的方向和速度，计算移动终端可能出现的多个位置点；
D、计算单位时间内WIFI信号强度变化值，并结合室内障碍物对WIFI信号强度影响的特征值计算移动终端目前所在的位置。
所述的小型室内定位方法中，在所述步骤D之后，所述的小型室内定位方法还包括：在得到移动终端目前所在的位置之后，返回步骤B，获取移动终端下一时刻所在位置。
所述的小型室内定位方法中，在步骤A之前还包括：
A01、将家电设备和移动终端与WIFI热点设备建立网络连接。
所述的小型室内定位方法中，在步骤A之前还包括：
A02、将室内结构图存储在家电设备中。
所述的小型室内定位方法中，在步骤A之后、步骤B之前，所述的小型室内定位方法还包括：
B01、移动终端每隔预设时间将WIFI信号强度，加速度传感器、方位传感器的实时值发送给家电设备。
所述的小型室内定位方法中，在步骤A之后、步骤B之前，所述的小型室内定位方法还包括：
B02、移动终端在室内结构图上标示行走路线，并发送给家电设备。
一种小型室内定位系统，其包括：家电设备；所述家电设备包括：
WIFI模块，用于与移动终端建立网络通信；
获取模块，用于实时获取移动终端的WIFI信号强度，及加速度传感器、方位传感器的实时值；
处理模块，用于根据加速度传感器、方位传感器的实时值计算移动终端可能行进的方向和速度，并结合室内结构图根据移动终端前一时间位置和可能行进的方向和速度，计算移动终端可能出现的多个位置点；以及计算单位时间内WIFI信号强度变化值，并结合室内障碍物对WIFI信号强度影响的特征值计算移动终端目前所在的位置。
所述的小型室内定位系，还包括移动终端和WIFI热点设备，所述移动终端，用于与家电设备和WIFI热点设备建立网络连接。
所述的小型室内定位系中，所述移动终端，还用于每隔预设时间将WIFI信号强度，加速度传感器、方位传感器的实时值发送给家电设备。
所述的小型室内定位系中，所述移动终端，还用于在室内结构图上标示行走路线，并发送给家电设备。
相较于现有技术，本发明提供的小型室内定位方法及其系统，由某一具有WIFI功能的家电设备与移动终端建立网络通信；之后、实时获取移动终端的WIFI信号强度，及加速度传感器、方位传感器的实时值，并根据加速度传感器、方位传感器的实时值计算移动终端可能行进的方向和速度；再结合室内结构图根据移动终端前一时间位置和可能行进的方向和速度，计算移动终端可能出现的多个位置点；然后再计算单位时间内WIFI信号强度变化值，并结合室内障碍物对WIFI信号强度影响的特征值计算移动终端目前所在的位置，从而实现了小型室内对移动终端（即用户）进行定位，而且定位精度高，定位系统的成本低。
附图说明
图1为本发明小型室内定位方法的流程图。
图2为本发明小型室内定位系统的结构框图。
具体实施方式
在小面积室内定位（家庭建筑室内），由于空间有限，障碍物多（墙与家具等），再加上需要多个WIFI热点设备，定位设备软硬件也需要针对性改造，导致现有通过多热点的WIFI室内定位基本没实用价值。在小型室内，距离不是影响WIFI信号强度的最主要因素，障碍物才是影响WIFI信号强度的最主要因素；由于空间小，在移动过程中信号强度会频繁受到障碍物的影响，其对信号强度影响的特征值是不一样的，有些是突然大幅下降，有些是慢慢下降，有些是下降后马上又回升等。本发明通过移动终端（如手机）中的加速度传感器、方位传感器，结合房屋内部结构图与WIFI信号强度变化特征值，可以实现小型室内的精确定位。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明的小型室内定位方法包括：
S100、某一具有WIFI功能的家电设备与移动终端建立网络通信；
S200、实时获取移动终端的WIFI信号强度，及加速度传感器、方位传感器的实时值，并根据加速度传感器、方位传感器的实时值计算移动终端可能行进的方向和速度；
S300、结合室内结构图根据移动终端前一时间位置和可能行进的方向和速度，计算移动终端可能出现的多个位置点；
S400、计算单位时间内WIFI信号强度变化值，并结合室内障碍物对WIFI信号强度影响的特征值计算移动终端目前所在的位置。
本发明针对现有小型室内定位技术遇到的关键难点，抓住室内空间小、行走路线相对有限、障碍物是影响WIFI信号强度的最主要因素等特点，通过手机中的加速度传感器、方位传感器，结合房屋内部结构图与WIFI信号强度变化特征值，可以实现小型室内的精确定位。
在步骤S400之后，本发明的小型室内定位方法还包括：在得到移动终端目前所在的位置之后，返回步骤S200，获取移动终端下一时刻所在位置。
本发明实施例中，在步骤S100之前还包括：将家电设备和移动终端与WIFI热点设备建立网络连接。其中，所述家电设备为机顶盒，终端终端为手机。所述WIFI热点设备放在在家庭固定位置，机顶盒也放在固定位置。
在步骤S100之后、步骤S200之前，本发明的小型室内定位方法还包括：移动终端每隔预设时间将WIFI信号强度，加速度传感器、方位传感器的实时值发送给家电设备。
在家庭使用时，用户手机可以自动连接上WIFI热点，机顶盒和手机可通过WIFI建立网络通信，在建立通信后，机顶盒时时获得手机的WIFI信号强度，加速度传感器、方位传感器的实时值。
在步骤S100之前，本发明的小型室内定位方法还包括：将室内结构图存储在家电设备中。
用户经过室内障碍物（墙与门）时，将导致WIFI信号强度变化明显；不同障碍物对信号强度影响有不同的特征值。采用WIFI信号强度变化特征（而不是强度大小），结合室内障碍物（墙与门）位置来判断移动终端所处于的位置，进而对用户进行了室内定位。
为了实现更加精确的定位，在步骤S100之后、步骤S200之前，移动终端在室内结构图上标示行走路线，并发送给家电设备。本实施例中，用户可结合房屋内部结构图，标示用户可能的活动路线和空间，本发明通过路线定位学习法，即移动终端告知家电设备要走的路线，比如从家庭入门到主卧室，用户按照这个路线行走，这时家电设备可把这条路线的WIFI信号强度变化的所有特征值进行记录保存；记录多条路线的信号强度变化特征值后，可以很好提高室内定位的准确性。
基本上述的方法，本发明还提供一种小型室内定位系统，请参阅图2，其包括家电设备10；所述家电设备包括：
WIFI模块101，用于与移动终端建立网络通信；
获取模块102，用于实时获取移动终端的WIFI信号强度，及加速度传感器、方位传感器的实时值；
处理模块103，用于根据加速度传感器、方位传感器的实时值计算移动终端可能行进的方向和速度，并结合室内结构图根据移动终端前一时间位置和可能行进的方向和速度，计算移动终端可能出现的多个位置点；以及计算单位时间内WIFI信号强度变化值，并结合室内障碍物对WIFI信号强度影响的特征值计算移动终端目前所在的位置。具体请参阅上述方法对应的实施例。
为了实现精确定位，所述的小型室内定位系还包括移动终端20和WIFI热点设备30，所述移动终端，用于与家电设备和WIFI热点设备建立网络连接。具体请参阅上述方法对应的实施例。
具体实施时，所述家电设备为机顶盒，移动终端为手机或平板电脑，当用户携带手机或平板电脑向家门靠近时，手机和机顶盒开始建立通信，此后便开始对用户在室内人位置进行定位。
其中，所述移动终端，还用于每隔预设时间将WIFI信号强度，加速度传感器、方位传感器的实时值发送给家电设备。具体请参阅上述方法对应的实施例。
进一步的，所述移动终端，还用于在室内结构图上标示行走路线，并发送给家电设备。具体请参阅上述方法对应的实施例。
以下以用户携带的移动终端为手机、家电设备为机顶盒为具体实施例对本发明的小型室内定位方法及其系统进行详细说明：
先由WIFI热点设备等待手机与其建立连接，使手机与机顶盒通信；当用户从外进入家门时，手机以100ms的单位时间，不断把WIFI信号强度、加速度传感器、方位传感器的实时值发送给机顶盒；机顶盒根据加速度传感器和方位传感器的实时值计算用户的可能行进方向和速度；之后根据用户前一时间位置，可能行进的方向与速度，与单位时间长度结合房屋内部结构图，计算出用户目前多个可能的位置点；再计算单位时间内WIFI信号强度变化值结合室内障碍物对WIFI信号强度影响的特征值计算判断出目前用户的位置点，从而实现某时间的室内定位。
综上所述，本发明实现了小型室内对移动终端（即用户）进行定位，而且定位精度高，定位系统的成本低。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。