軌道交通地下車站室內(nèi)定位和導航系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軌道交通領域，特別是涉及一種軌道交通地下車站室內(nèi)定位和導航系統(tǒng)；特別是還涉及一種軌道交通地下車站室內(nèi)定位和導航方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在復雜的室內(nèi)環(huán)境，常常需要確定人員或物品的準確位置信息。許多室內(nèi)定位技術(shù)，如A-GPS定位技術(shù)、超聲波定位技術(shù)、藍牙技術(shù)、紅外線技術(shù)、射頻識別技術(shù)、超寬帶技術(shù)、無線局域網(wǎng)絡、光跟蹤定位技術(shù)，以及圖像分析、信標定位、計算機視覺定位技術(shù)等等技術(shù)應運而生。
[0003]目前市場上較成熟的技術(shù)主要有以下幾種:
[0004]I)紅外線室內(nèi)定位技術(shù)
[0005]紅外線室內(nèi)定位技術(shù)定位的原理是，紅外線IR標識發(fā)射調(diào)制的紅外射線，通過安裝在室內(nèi)的光學傳感器接收進行定位。雖然紅外線具有相對較高的室內(nèi)定位精度，但是由于光線不能穿過障礙物，使得紅外射線僅能視距傳播。直線視距和傳輸距離較短這兩大主要缺點使其室內(nèi)定位的效果很差。當標識放在口袋里或者有墻壁及其他遮擋時就不能正常工作，需要在每個房間、走廊安裝接收天線，造價較高。因此，紅外線只適合短距離傳播，而且容易被熒光燈或者房間內(nèi)的燈光干擾，在精確定位上有局限性。
[0006]2)超聲波定位技術(shù)
[0007]超聲波測距主要采用反射式測距法，通過三角定位等算法確定物體的位置，即發(fā)射超聲波并接收由被測物產(chǎn)生的回波，根據(jù)回波與發(fā)射波的時間差計算出待測距離，有的則采用單向測距法。超聲波定位系統(tǒng)可由若干個應答器和一個主測距器組成，主測距器放置在被測物體上，在微機指令信號的作用下向位置固定的應答器發(fā)射同頻率的無線電信號，應答器在收到無線電信號后同時向主測距器發(fā)射超聲波信號，得到主測距器與各個應答器之間的距離。當同時有3個或3個以上不在同一直線上的應答器做出回應時，可以根據(jù)相關(guān)計算確定出被測物體所在的二維坐標系下的位置。超聲波定位整體定位精度較高，結(jié)構(gòu)簡單，但超聲波受多徑效應和非視距傳播影響很大，同時需要大量的底層硬件設施投資，成本太高。
[0008]3)藍牙技術(shù)
[0009]藍牙技術(shù)通過測量信號強度進行定位。這是一種短距離低功耗的無線傳輸技術(shù)，在室內(nèi)安裝適當?shù)乃{牙局域網(wǎng)接入點，把網(wǎng)絡配置成基于多用戶的基礎網(wǎng)絡連接模式，并保證藍牙局域網(wǎng)接入點始終是這個微微網(wǎng)(piconet)的主設備，就可以獲得用戶的位置信息。藍牙技術(shù)主要應用于小范圍定位，例如單層大廳或倉庫。
[0010]藍牙室內(nèi)定位技術(shù)最大的優(yōu)點是設備體積小、易于集成在PDA、PC以及手機中，因此很容易推廣普及。理論上，對于持有集成了藍牙功能移動終端設備的用戶，只要設備的藍牙功能開啟，藍牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M行位置判斷。采用該技術(shù)作室內(nèi)短距離定位時容易發(fā)現(xiàn)設備且信號傳輸不受視距的影響。其不足在于藍牙器件和設備的價格比較昂貴，而且對于復雜的空間環(huán)境，藍牙系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號干擾大。
[0011 ] 4) RFID射頻識別技術(shù)
[0012]射頻識別技術(shù)利用射頻方式進行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)以達到識別和定位的目的。這種技術(shù)作用距離短，一般最長為幾十米。
[0013]優(yōu)點:標識的體積比較小，定位卡價格比較低。
[0014]缺點:作用距離近，不具有通信能力。
[0015]5)ZigBee 技術(shù)
[0016]ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡技術(shù)，它介于射頻識別和藍牙之間，也可以用于室內(nèi)定位。它有自己的無線電標準，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)通信以實現(xiàn)定位。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們的通信效率非常高。
[0017]優(yōu)點:它的低功耗和低成本。
[0018]缺點:專網(wǎng)專用，部署成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種軌道交通地下車站室內(nèi)定位和導航系統(tǒng)，采用基于協(xié)議IEE 802.11a、IEE 802.11b、IEE 802.1Ig或IEE 802.1ln的無線通信就能實現(xiàn)，定位范圍大，成本低，移動終端接入方便；為此，本發(fā)明還提供一種軌道交通地下車站室內(nèi)定位和導航方法。
[0020]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的軌道交通地下車站室內(nèi)定位和導航系統(tǒng)包括:定位及導航服務器，無線接入點(AP)和移動終端。
[0021]所述無線接入點包括多個并分布于軌道交通地下車站室內(nèi)的不同位置處。
[0022]所述定位及導航服務器存儲有反應所述無線接入點的布局分布的各位置的所述無線接入點的BSSID和RSSI，所述定位及導航服務器中還存儲有利用各位置的所述無線接入點的BSSID和RSSI窮舉出的導航線路。
[0023]所述移動終端對所在位置周邊的所述無線接入點的BSSID和RSSI進行掃描并將掃描到的對應的所述無線接入點的BSSID和RSSI以及所述移動終端的MAC地址發(fā)送到所述定位及導航服務器中。
[0024]所述移動終端和所述無線接入點采用基于協(xié)議IEE 802.11a、IEE 802.11b、IEE802.1lg 或 IEE 802.1ln 的無線通信。
[0025]所述定位及導航服務器將從所述移動終端獲得的所述移動終端的MAC地址、所述移動終端周邊的所述無線接入點的BSSID和RSSI同存儲的各位置的所述無線接入點的BSSID和RSSI進行比對形成對所述移動終端的定位，所述定位及導航服務器根據(jù)對所述移動終端的定位結(jié)果以及存儲的導航路線形成對所述移動終端的導航服務。
[0026]進一步的改進是，所述定位及導航服務器為服務端，服務端模塊包括:第一通信模塊，數(shù)據(jù)庫操作模塊，概算計算模塊，定位及導航引擎和UI模塊。
[0027]所述第一通信模塊與所述移動終端建立通信連接。
[0028]所述數(shù)據(jù)庫操作模塊用于存儲定位和導航過程中的數(shù)據(jù)。
[0029]所述概算計算模塊用于基于RSSI強度的定位算法計算所述移動終端距離對應的所述無線接入點的距離。
[0030]所述定位及導航引擎與所述移動終端、所述數(shù)據(jù)庫操作模塊、所述概算計算模塊和和所述UI模塊進行數(shù)據(jù)交換并實現(xiàn)定位和導航處理。
[0031]所述UI模塊進行所述移動終端的注冊管理，所述移動終端的定位和跟蹤，室內(nèi)地圖布局和線路導航設置。
[0032]進一步的改進是，所述第一通信模塊接收所述移動終端的MAC地址以及接收所述移動終端周邊的所述無線接入點的BSSID和RSSI ;所述第一通信模塊發(fā)送定位和導航信息到所述移動終端。
[0033]進一步的改進是，所述數(shù)據(jù)庫操作模塊存儲的數(shù)據(jù)包括反應所述無線接入點的布局分布的各位置的所述無線接入點的BSSID和RSSI，利用各位置的所述無線接入點的BSSID和RSSI窮舉出的導航線路，所述移動終端的MAC地址，所述移動終端周邊的所述無線接入點的BSSID和RSSI。
[0034]進一步的改進是，所述概算計算模塊基于RSSI強度的定位算法并利用自由空間公式和特定空間實測值導出經(jīng)驗函數(shù)來計算所述移動終端距離對應的所述無線接入點的距離。
[0035]進一步的改進是，所述移動終端為客戶端，客戶端模塊包括:移動設備模塊，無線掃描模塊，第二通信模塊，定位和導航信息模塊。
[0036]所述移動設備模塊用于獲得所述移動終端的WIFI模塊的MAC地址信息。
[0037]所述無線掃描模塊用于獲得所述移動終端掃描到的周邊的所述無線接入點的BSSID 和 RSS10
[0038]所述第二通信模塊和所述定位及導航服務器建立通信連接。
[0039]所述定位和導航信息模塊實現(xiàn)對持所述移動終端乘客在軌道交通地下車站室內(nèi)的定位和導航。
[0040]進一步的改進是，所述第二通信模塊發(fā)送所述移動終端的MAC地址以及接收所述移動終端周邊的所述無線接入點的BSSID和RSSI到所述定位及導航服務器；所述第二通信模塊接收所述定位及導航服務器發(fā)送的定位和導航信息。
[0041]進一步的改進是，所述定位和導航信息模塊將定位和導航信息通過API與軌道交通的移動APP應用軟件連接，實現(xiàn)對乘客在室內(nèi)車站的定位和導航。
[0042]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的軌道交通地下車站室內(nèi)定位和導航方法包括如下步驟:
[0043]步驟一、設置定位及導航服務器、無線接入點和移動終端；所述無線接入點包括多個并分布于軌道交通地下車站室內(nèi)的不同位置處；所述移動終端和所述無線接入點采用基于協(xié)議 IEE 802.11a、IEE 802.lib、IEE 802.1lg 或 IEE 802.1ln 的無線通信。
[0044]步驟二、采集所述無線接入點的布局分布的各位置的所述無線接入點的BSSID和RSSI并存儲到所述定位及導航服務器；利用各位置的所述無線接入點的BSSID和RSSI窮舉出的導航線路并存儲到所述定位及導航服務器。
[0045]步驟三、所述移動終端對所在位置周邊的所述無線接入點的BSSID和RSSI進行掃描并將掃描到的對應的所述無線接入點的BSSID和RSSI以及所述移動終端的MAC地址發(fā)送到所述定位及導航服務器中。
[0046]步驟四、所述定位及導航服務器將從所述移動終端獲得的所述移動終端的MAC