CN107356902B - 一种WiFi定位指纹数据自动采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种WiFi定位指纹数据自动采集方法，采集点信息模块将信号采集点的坐标信息发给地图匹配模块；移动设备从初始点开始移动，利用超声波探头监测前方是否有障碍物；移动设备由某信号采集点向下个采集点行驶过程中，定位模块的计步器来测量两点间的距离，方向传感器获取移动设备行驶的角度信息，结合两部分信息计算出采集点的具体位置信息，将结果发给地图匹配模块；将地图匹配模块接收的采集点信息模块导入的地图信息和定位模块计算的坐标信息进行比对，将比对结果传递给位置矫正模块；当移动设备到达设定的坐标点位置时，启动WiFi通信模块采集数据传给信息存储模块进行存储。本发明能极大地保证采集数据的有效性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种WiFi定位指纹数据自动采集方法，属于室内定位领域。
背景技术
由于在日常生活的各个领域中，空间位置信息越来越发挥着重要作用，近年来，人们对于基于位置的服务(LBS，Location-based Services)备受关注，对基于位置的服务需求也日益增加，尤其在复杂的室内环境。基于WIFI网络的无线定位技术由于部署广泛且低成本较低，因此成为当前研究的热点。WiFi定位技术常用的方法是基于位置指纹定位方法，指纹定位算法是基于室内环境环境复杂的情况下，利用信号反射折射所形成的在不同位置形成的不同的信号强度信息这一电磁特性提出的一套算法。该方法在离线阶段需要采集大量的指纹数据建立位置指纹库(即在离线阶段采集信号强度数据生成指纹信号强度数据库)，在线定位阶段，对某点进行实时采集，测量该点的一组信号强度数据即RSSI值，将采集的数据和指纹库中的数据进行匹配，通过定位算法得出该数据的位置信息。离线生成的指纹信号强度数据库越大，在线定位的定位误差就越小。要确保定位的准确性在离线阶段需要采集大量的数据，这就要求定位指纹分布的采集点多，采集次数多。
传统的信号强度数据采集都是人工的逐个信号采集点进行采集，随着信号采集点的增多(信号采集点增多可以缩小定位范围从而减小定位误差)，采集次数增多(采集次数越多得到的信号强度数据就会越多，可以避免突发信号对采集数据的干扰，增加数据的可靠性确保定位的准确率和误差率)，采集信号强度数据所需时间将会成倍增加。人工采集信号强度数据不仅会浪费很多人的宝贵时间，而且采集记录的数据准确性不高(人在采集环境中会对采集数据产生一定的影响，人工记录手写会有些错误)，针对这种情况，如何帮助人快速、准确的找到采集点完成采集变得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于针对人工采集WiFi信号强度数据的麻烦和不准确性，提供了一种WiFi定位指纹数据自动采集方法。
本发明的技术方案是：一种WiFi定位指纹数据自动采集方法，所述方法的具体步骤如下：
步骤1、根据测量环境的实际状况分配采集点，将采集点的地图信息导入到移动设备的采集点信息模块1中，采集点信息模块1将信号采集点的坐标信息发给地图匹配模块4；
步骤2、确定移动设备的初始点，移动设备从初始点开始移动，躲避障碍模块2一直处于工作状态，利用超声波探头监测前方是否有障碍物：如果碰到障碍物后，则移动设备中断移动，直到无障碍物，则继续移动；
步骤3、移动设备移动行驶中，定位模块3处于工作状态，移动设备由某信号采集点向下个采集点行驶过程中，定位模块3的计步器来测量两点间的距离，方向传感器获取移动设备行驶的角度信息，结合两部分信息计算出采集点的具体位置信息即坐标信息，将结果发给地图匹配模块4；
步骤4、将地图匹配模块4接收的采集点信息模块1导入的地图信息和定位模块3计算的坐标信息进行比对，将比对结果传递给位置矫正模块5，通过位置矫正模块5判断位置结果是否正确：如果错误，则进行偏移校正；否则说明到达指定的采集点；
步骤5、当移动设备到达设定的坐标点位置时，启动WiFi通信模块6采集数据；
步骤6、WiFi通信模块6传递WiFi信号强度指纹数据和位置信息给信息存储模块7进行存储。
所述移动设备由采集点信息模块1、躲避障碍模块2、定位模块3、地图匹配模块4、位置矫正模块5、WiFi通信模块6和信息存储模块7组成；其中躲避障碍模块2与定位模块3连接，采集点信息模块1、定位模块3与地图匹配模块4连接，地图匹配模块4与位置矫正模块5连接，位置矫正模块5再通过WiFi通信模块6与信息存储模块7连接。
所述WiFi通信模块6由WiFi无线透传模块及数据传输模块构成；通过WiFi无线透传模块采集WiFi信号强度指纹数据并将信息传递给信息存储模块7，通过数据传输模块将位置信息传递给信息存储模块7。
本发明的有益效果是：本发明利用超声波测距技术来躲避障碍物，利用计步器和方向传感器判断出设备的移动轨迹和位置信息，结合地形匹配的原理来实现精准定位，从而实现定点采集WiFi信号强度信息。该方法能减少人工成本，提高数据采集的效率，同时，能极大地保证采集数据的有效性和准确性。
附图说明
图1为本发明各模块结构框图；
图2为本发明各模块工作流程示意图；
图3为本发明方法的流程图；
图4为本发明躲避障碍模块结构框图；
图中各标号：1-采集点信息模块、2-躲避障碍模块、3-定位模块、4-地图匹配模块、5-位置矫正模块、6-WiFi通信模块、7-信息存储模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1：如图1-4所示，一种WiFi定位指纹数据自动采集方法，所述方法的具体步骤如下：
步骤1、根据测量环境的实际状况分配采集点，将采集点的地图信息导入到移动设备的采集点信息模块1中，采集点信息模块1将信号采集点的坐标信息发给地图匹配模块4；
步骤2、确定移动设备的初始点，移动设备从初始点开始移动，躲避障碍模块2一直处于工作状态，利用超声波探头监测前方是否有障碍物：如果碰到障碍物后，则移动设备中断移动，直到无障碍物，则继续移动；
步骤3、移动设备移动行驶中，定位模块3处于工作状态，移动设备由某信号采集点向下个采集点行驶过程中，定位模块3的计步器来测量两点间的距离，方向传感器获取移动设备行驶的角度信息，结合两部分信息计算出采集点的具体位置信息即坐标信息，将结果发给地图匹配模块4；
步骤4、将地图匹配模块4接收的采集点信息模块1导入的地图信息和定位模块3计算的坐标信息进行比对，将比对结果传递给位置矫正模块5，通过位置矫正模块5判断位置结果是否正确：如果错误，则进行偏移校正；否则说明到达指定的采集点；
步骤5、当移动设备到达设定的坐标点位置时，启动WiFi通信模块6采集数据；
步骤6、WiFi通信模块6传递WiFi信号强度指纹数据和位置信息给信息存储模块7进行存储。
所述移动设备结构可以为：由采集点信息模块1、躲避障碍模块2、定位模块3、地图匹配模块4、位置矫正模块5、WiFi通信模块6和信息存储模块7组成；其中躲避障碍模块2与定位模块3连接，采集点信息模块1、定位模块3与地图匹配模块4连接，地图匹配模块4与位置矫正模块5连接，位置矫正模块5再通过WiFi通信模块6与信息存储模块7连接。
所述WiFi通信模块6可以为：由WiFi无线透传模块及数据传输模块构成；通过WiFi无线透传模块采集WiFi信号强度指纹数据并将信息传递给信息存储模块7，通过数据传输模块将位置信息传递给信息存储模块7。如：WiFi无线透传模块可以为HX-M02WiFi无线透传模块。
如图4所示，所述躲避障碍模块2利用超声波探头监测前方是否有障碍物，躲避障碍模块2的前端主要是由2个40KC的超声波探头组成的常见测距仪的发射接收电路；超声波发射端发射超声波，声波在发射后遇到障碍物反射回来被超声波接收端接收，这样就可以判断前方是否有无障碍物，还可以计算出距离障碍物的距离，超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离，从而来中断设备移动。
所述方向传感器主要采用陀螺仪和磁力计，通过陀螺仪计算角速度，磁力计测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角，从而通过夹角和角速度来判别物体的空间运动状态，计步器测算出两点间的距离，结合方向传感器得到的角度信息可以计算出坐标信息。计步器是通过统计步数、距离、速度、时间等数据，测算卡路里或热量消耗，用以掌控运动量，防止运动量不足，或运动过量的一种工具。老式的计步器利用机械运动带动感应器(工作原理一般都是用一个可随意移动的小型重锤，利用装置移动时物理的惯性来产生装置与重锤间的相互运动，再用感测元件来检查其动作，感测器可以用机械开关让两片金属片开或关、也可以用光电开关、或者在重锤上附加一个磁铁以霍尔元件来检出)，并由电子电路完成计数后的后续工作，如︰计数、储存、计算、显示等。
地图匹配模块5主要是将定位模块3计算得到的位置信息与读取到的地图上的参考点信息相互匹配，比如初始点正前方的参考点，它的初始方向角应该为0度，如果移动设备的行驶方向角不同那就不匹配。
位置矫正模块5主要是根据偏移量来调整移动设备的速度和偏移方向使其微调至参考点位置，比如往初始点正前方的参考点行驶，本来它的初始方向角应该为0度，但是移动设备的行驶方向偏右10度，我们根据三角形的正余弦定理可以知道它的位置，也就是知道它的水平移动距离和垂直移动距离，水平位置上向相反方向走相同距离，再走垂直方向就可以回到参考点。
在进行仿真试验时，对采集点信息的分配主要是将所在区域以网格状形式划分，大小选择1m*1m，将采集点以坐标形式标记出来，通过CAD制图将其平面图信息导入到移动设备中；同时，给移动设备制定行驶路线，将这些行驶路线以代码的行驶命令移动设备行驶。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种WiFi定位指纹数据自动采集方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
步骤1、根据测量环境的实际状况分配采集点，将采集点的地图信息导入到移动设备的采集点信息模块(1)中，采集点信息模块(1)将信号采集点的坐标信息发给地图匹配模块(4)；
步骤2、确定移动设备的初始点，移动设备从初始点开始移动，躲避障碍模块(2)一直处于工作状态，利用超声波探头监测前方是否有障碍物：如果碰到障碍物后，则移动设备中断移动，直到无障碍物，则继续移动；
步骤3、移动设备移动行驶中，定位模块(3)处于工作状态，移动设备由某信号采集点向下个采集点行驶过程中，定位模块(3)的计步器来测量两点间的距离，方向传感器获取移动设备行驶的角度信息，结合两部分信息计算出采集点的具体位置信息即坐标信息，将结果发给地图匹配模块(4)；
步骤4、将地图匹配模块(4)接收的采集点信息模块(1)导入的地图信息和定位模块(3)计算的坐标信息进行比对，将比对结果传递给位置矫正模块(5)，通过位置矫正模块(5)判断位置结果是否正确：如果错误，则进行偏移校正；否则说明到达指定的采集点；
步骤5、当移动设备到达设定的坐标点位置时，启动WiFi通信模块(6)采集数据；
步骤6、WiFi通信模块(6)传递WiFi信号强度指纹数据和位置信息给信息存储模块(7)进行存储；
所述移动设备由采集点信息模块(1)、躲避障碍模块(2)、定位模块(3)、地图匹配模块(4)、位置矫正模块(5)、WiFi通信模块(6)和信息存储模块(7)组成；其中躲避障碍模块(2)与定位模块(3)连接，采集点信息模块(1)、定位模块(3)与地图匹配模块(4)连接，地图匹配模块(4)与位置矫正模块(5)连接，位置矫正模块(5)再通过WiFi通信模块(6)与信息存储模块(7)连接。
2.根据权利要求1所述的WiFi定位指纹数据自动采集方法，其特征在于：所述WiFi通信模块(6)由WiFi无线透传模块及数据传输模块构成；通过WiFi无线透传模块采集WiFi信号强度指纹数据并将信息传递给信息存储模块(7)，通过数据传输模块将位置信息传递给信息存储模块(7)。
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