位置指紋定位方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種位置指紋定位方法及裝置，涉及無線定位【技術領域】，包括：在待定位區(qū)域內(nèi)，進行參考點標度，并采集已標度參考點的信號強度樣值；探測并根據(jù)無線接入點的MAC地址列表以及無線接入點覆蓋面積的最大半徑，將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域，探測每個子區(qū)域中所有無線接入點的MAC地址列表；根據(jù)目標點接收的信號強度樣值，將目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與每個子區(qū)域中無線接入點的MAC地址列表進行匹配，根據(jù)匹配結果確定目標點的最終位置。本發(fā)明通過在待定位區(qū)域內(nèi)進行參考點標度，獲取較高的定位精度；將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域，降低了高定位計算復雜度；另外，通過減少了定位計算復雜度，從而實現(xiàn)了對目標點的實時定位。
【專利說明】位置指紋定位方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線定位【技術領域】，特別涉及一種位置指紋定位方法及裝置。
【背景技術】
[0002]近些年來，無線定位技術可分為基于測距的定位和非基于測距的定位兩種。例如，傳統(tǒng)的基于 TOA (Time of Arrival,到達時間)/TDOA (Time Difference of Arrival,到達時間差)/RSS (Received Signal Strength,接收信號強度)的定位技術,均是根據(jù)時間或信號強度參數(shù)來計算基站和目標點的大致距離，再利用基站間的幾何位置關系進行目標點的定位。然而，基于測距的定位技術很容易受到非視距情形的干擾，對于高復雜性和強時變特性的無線信道呈現(xiàn)的定位準確度和穩(wěn)定性均較差。因此在室內(nèi)場景下，很多基于測距的定位技術已不適用。
[0003]目前，現(xiàn)有技術提供一種基于位置指紋的與測距無關的定位技術，包括:
[0004]A:對待定位區(qū)域中N個均勻分布的RP (Reference Point,參考點)處,預設個AP(Access Point，接入點)的信號強度進行采樣，并記錄采樣結果；
[0005]B:對采樣結果進行提取特征，計算AP信號強度均值，并利用AP信號強度均值構建待定位區(qū)域中的RP的位置指紋向量，并利用待定位區(qū)域中所有RP的位置指紋向量形成待定位區(qū)域的指紋地圖；
[0006]C:接收目標點實時信號強度，并對目標點實時信號強度提取特征；
[0007]D:根據(jù)提取的目標點實時信號強度特征，與所述指紋地圖中的每個RP的位置指紋向量進行匹配，則目標實時位置位于匹配結果相近的參考點附近。
[0008]然而，如果在大規(guī)模室內(nèi)環(huán)境下，根據(jù)上述基于位置指紋的與測距無關的定位技術定位目標，需要大量采集位置指紋，由大量的位置指紋形成的指紋地圖導致定位算法的復雜度增加，影響定位的實時性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009](一)解決的技術問題
[0010]本發(fā)明解決的技術問題是:如何提供一種位置指紋定位方法及裝置，對目標點進行實時定位。
[0011](二)技術方案
[0012]為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供了 一種位置指紋定位方法，所述方法包括:
[0013]在待定位區(qū)域內(nèi)，進行參考點標度，并采集已標度參考點的信號強度樣值；
[0014]探測并根據(jù)無線接入點的MAC地址列表以及無線接入點覆蓋面積的最大半徑，將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域，并探測每個子區(qū)域中所有無線接入點的MAC地址列表；
[0015]根據(jù)目標點接收的信號強度樣值，將目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與每個子區(qū)域中無線接入點的MAC地址列表進行匹配，根據(jù)匹配結果確定目標點的最終位置。
[0016]優(yōu)選地，
[0017]所述在待定位區(qū)域內(nèi)進行參考點標度包括:
[0018]在待定位區(qū)域內(nèi)，根據(jù)待定位區(qū)域位置特點選擇參考點進行標度；
[0019]所述根據(jù)待定位區(qū)域位置特點選擇參考點進行標度包括:
[0020]將待定位區(qū)域內(nèi)的拐角處進行標度，并將待定位區(qū)域的非拐角區(qū)域進行均勻標度；
[0021]所述采集已標度參考點的信號強度樣值包括:
[0022]對已標度參考點的東、南、西、北四個方向進行信號強度樣值采集；
[0023]所述在待定位區(qū)域內(nèi)進行參考點標度,進一步包括:
[0024]根據(jù)每個已標度參考點的信號強度樣值，建立位置指紋向量。
[0025]優(yōu)選地，所述根據(jù)每個已標度參考點的信號強度樣值，建立位置指紋向量包括:
[0026]獲取每個參考點每個方向上的信號強度樣值均值，并對每個參考點每個方向上的信號強度樣值均值進行標號為位置指紋向量，并將標號后的位置指紋向量記錄在指紋地圖中。
[0027]優(yōu)選地，所述探測并根據(jù)無線接入點的MAC地址列表以及無線接入點覆蓋面積的最大半徑，將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域，包括:
[0028]探測到無線接入點覆蓋面積的最大半徑后，根據(jù)待定位區(qū)域的面積，將待定位區(qū)域劃分為最大半徑平方個數(shù)的子區(qū)域。
[0029]優(yōu)選地，所述根據(jù)目標點接收的信號強度樣值，將目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與每個子區(qū)域中無線接入點的MAC地址列表進行匹配，根據(jù)匹配結果確定目標點的最終位置，包括:
[0030]若目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與其中一個子區(qū)域中的無線接入點的MAC地址列表重復最多，則將目標點接收的信號強度樣值與所述其中一個子區(qū)域中的位置指紋向量進行匹配，并根據(jù)匹配后的結果確定目標點的最終位置。
[0031]本發(fā)明實施例還提供了一種位置指紋定位裝置，所述裝置包括:
[0032]參考點標度模塊，用于在待定位區(qū)域內(nèi)，進行參考點標度；
[0033]位置指紋建立模塊，用于根據(jù)每個已標度參考點的信號強度樣值，建立位置指紋；
[0034]探測模塊，用于探測無線接入點的MAC地址列表以及無線接入點覆蓋面積的最大半徑；當子區(qū)域劃分模塊將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域后，探測每個子區(qū)域中所有無線接入點的MAC地址列表；
[0035]子區(qū)域劃分模塊，用于根據(jù)探測模塊探測到的無線接入點覆蓋面積的最大半徑，將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域；
[0036]第一匹配模塊，用于根據(jù)目標點接收的信號強度樣值，將目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與每個子區(qū)域中無線接入點的MAC地址列表進行匹配；
[0037]目標點確定模塊，用于根據(jù)匹配模塊的匹配結果確定目標點的定位區(qū)域。
[0038]優(yōu)選地，
[0039]參考點標度模塊，用于根據(jù)待定位區(qū)域位置特點標度選擇的參考點；將待定位區(qū)域內(nèi)的拐角處進行標度，并將待定位區(qū)域的非拐角區(qū)域進行均勻標度；
[0040]采集模塊，用于在參考點標度模塊標度參考點完成后，采集已標度參考點的東、南、西、北四個方向的信號強度樣值；
[0041]位置指紋向量建立模塊，用于根據(jù)每個已標度參考點的信號強度樣值，建立位置指紋向量。
[0042]優(yōu)選地，所述位置指紋建立模塊包括:
[0043]位置指紋向量建立模塊，用于獲取每個參考點每個方向上的信號強度樣值均值，并對每個考點每個方向上的信號強度樣值均值進行標號為位置指紋向量，并將標號后的位置指紋向量記錄在指紋地圖中。
[0044]優(yōu)選地，
[0045]子區(qū)域劃分模塊，用于根據(jù)探測到無線接入點覆蓋面積的最大半徑后，以及根據(jù)待定位區(qū)域的面積，將待定位區(qū)域劃分為最大半徑平方個數(shù)的子區(qū)域。
[0046]優(yōu)選地，
[0047]第二匹配模塊，若目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與其中一個子區(qū)域中的無線接入點的MAC地址列表重復最多，用于將目標點接收的信號強度樣值與所述其中一個子區(qū)域中的位置指紋向量進行匹配，并根據(jù)匹配后的結果確定目標點的最終位置。
[0048](三)有益效果
[0049]本發(fā)明提供了一種位置指紋定位方法及裝置，通過在待定位區(qū)域內(nèi)進行參考點標度，能夠利用較少的參考點數(shù)目獲取較高的定位精度，并且有效的提取待定位區(qū)域最具特征性的位置指紋；通過探測并根據(jù)無線接入點的MAC地址列表以及無線接入點覆蓋面積的最大半徑，將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域，有效的降低了后續(xù)匹配時因整個待定位區(qū)域位置指紋向量數(shù)目較多而帶來的高定位計算復雜度；另外，通過減少了定位計算復雜度，從而實現(xiàn)了對目標點的實時定位。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1是本發(fā)明實施例提供的方法流程圖；
[0051]圖2是本發(fā)明實施例提供的方法詳細流程圖；
[0052]圖3是本發(fā)明實施例提供的定位方案示意圖；
[0053]圖4是本發(fā)明實施例提供的裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0054]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0055]實施例1:
[0056]為解決上述問題，本發(fā)明實施例提供了一種位置指紋定位方法，如圖1所示，該方法包括:
[0057]S1:在待定位區(qū)域內(nèi)，進行參考點標度，并采集已標度參考點的信號強度樣值；[0058]S2:探測并根據(jù)無線接入點的MAC地址列表以及無線接入點覆蓋面積的最大半徑，將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域，并探測每個子區(qū)域中所有無線接入點的MAC地址列表;
[0059]S3:根據(jù)目標點實測的信號強度樣值，將目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與每個子區(qū)域中無線接入點的MAC地址列表進行匹配，根據(jù)匹配結果確定目標點的最終位置。
[0060]本發(fā)明提供了一種位置指紋定位方法及裝置，通過在待定位區(qū)域內(nèi)進行參考點標度，能夠利用較少的參考點數(shù)目獲取較高的定位精度，并且有效的提取待定位區(qū)域最具特征性的位置指紋；通過探測并根據(jù)無線接入點的MAC地址列表以及無線接入點覆蓋面積的最大半徑，將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域，有效的降低了后續(xù)匹配時因整個待定位區(qū)域位置指紋向量數(shù)目較多而帶來的高定位計算復雜度；另外，通過減少了定位計算復雜度，從而實現(xiàn)了對目標點的實時定位。
[0061]通過在待定位區(qū)域內(nèi)，根據(jù)待定位區(qū)域位置特點，將待定位區(qū)域內(nèi)的拐角處進行標度，并將待定位區(qū)域的非拐角區(qū)域進行均勻標度，從而能夠有效地提取待定位區(qū)域內(nèi)最具特征性的位置指紋。通過對已標度參考點的東、南、西、北四個方向進行信號強度樣值采集，并根據(jù)每個已標度參考點的信號強度樣值，建立位置指紋向量，獲取了較高的定位精度。
[0062]獲取每個參考點每個方向上的信號強度樣值均值，并對每個參考點每個方向上的信號強度樣值均值進行標號為位置指紋向量，并將標號后的位置指紋向量記錄在指紋地圖中，從而獲得了較高的定位精度。
[0063]探測到無線接入點覆蓋面積的最大半徑后，根據(jù)待定位區(qū)域的面積，將待定位區(qū)域劃分為最大半徑平方個數(shù)的子區(qū)域，從而得到了較準確的子區(qū)域劃分模型，進而減少了定位計算的復雜度。
[0064]若目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與其中一個子區(qū)域中的無線接入點的MAC地址列表重復最多，則將目標點接收的信號強度樣值與所述其中一個子區(qū)域中的位置指紋向量進行匹配，并根據(jù)匹配后的結果確定目標點的最終位置。從而減少了定位計算的復雜度，實現(xiàn)了對目標點的實時定位。
[0065]為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例還提供了一種位置指紋定位方法的詳細流程，如圖2所示,包括:
[0066]步驟101:在待定位區(qū)域內(nèi)，進行參考點標度；
[0067]首先，根據(jù)待定位區(qū)域的地圖以及待定位區(qū)域布局等位置特點進行參考點標度；
[0068]其中，在同性質(zhì)均勻環(huán)境下的走廊上，如圖3所示，左下區(qū)域部分走廊，參考點應均勻標度，即參考點C4，C5，C6。其間距取決于所需的平均定位精度，如定位精度需求為3m時，均勻打點間距為4-5m。
[0069]走廊墻壁的拐角處，建立參考點。該處的位置一般由于受到拐角墻壁的非視距阻擋，在經(jīng)歷拐角前后信號強度會出現(xiàn)很大的變化，繼而該處的參考點具有很強的特征性和代表性。如圖3所示，在走廊的拐角處Cl，C2，C3是具有環(huán)境特征性應特別標度的參考點。
[0070]在房間內(nèi)部的拐角處是該房間特有的位置特征點，應典型的進行參考點標度。如圖3所示，在房間I內(nèi)部，在四個拐角處特別進行參考點標度(參考點Rl，R2，R3，R4)。[0071]在房間內(nèi)部的非拐角處，即同性質(zhì)均勻環(huán)境下，參考點均勻標度。但值得注意的是，在這些均勻標度的參考點處，與前面標度的拐角參考點(Rl，R2，R3，R4等)相鄰的參考點，和該拐角參考點的間距不宜過大。其間距擇取標準應能保證該參考點處的位置指紋向量和其相鄰拐角參考點的位置指紋向量的歐氏距離小于該拐角參考點位置指紋向量和墻壁另一側和該拐角參考點臨近的參考點的位置指紋向量之間的歐氏距離。以圖3中房間I為例，非拐角參考點R5和其最鄰近的拐角參考點Rl之間的距離d應能保證由于該距離產(chǎn)生的R5和Rl的指紋向量歐氏距離應小于由房間I北側墻壁所造成的參考點Rl和Cl之間的指紋向量間的歐氏距離。
[0072]此外，考慮到室內(nèi)環(huán)境目標所出空間分布概率的大小，在目標出現(xiàn)頻率較高的區(qū)域，指紋打點密度可以相對較高，其中，間隔3m。
[0073]步驟102:采集已標度參考點的信號強度樣值；
[0074]由于人體的遮擋效應，為了獲取較高的定位精度，在東、西、南、北四個方向分別采集獨立的信號強度樣值。在每個方向，所探測到的無線接入點的數(shù)目會不盡相同，及時接收到的來自同一個無線接入點的信號強度樣值也會相差較大。因此，每個參考點每個方向的采集的信號強度樣值單一記錄成獨立的位置指紋向量，對其標號后記錄在指紋地圖中。
[0075]假設整個區(qū)域共有N個位置指紋向量，那么對于每個位置指紋向量，其格式定義如下:
【權利要求】
1.一種位置指紋定位方法，其特征在于，所述方法包括: 在待定位區(qū)域內(nèi)，進行參考點標度，并采集已標度參考點的信號強度樣值； 探測并根據(jù)無線接入點的MAC地址列表以及無線接入點覆蓋面積的最大半徑，將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域，并探測每個子區(qū)域中所有無線接入點的MAC地址列表； 根據(jù)目標點接收的信號強度樣值，將目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與每個子區(qū)域中無線接入點的MAC地址列表進行匹配，根據(jù)匹配結果確定目標點的最終位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于， 所述在待定位區(qū)域內(nèi)進行參考點標度包括: 在待定位區(qū)域內(nèi)，根據(jù)待定位區(qū)域位置特點選擇參考點進行標度； 所述根據(jù)待定位區(qū)域位置特點選擇參考點進行標度包括: 將待定位區(qū)域內(nèi)的拐角處進行標度，并將待定位區(qū)域的非拐角區(qū)域進行均勻標度； 所述采集已標度參考點的信號強度樣值包括: 對已標度參考點的東、南、西、北四個方向進行信號強度樣值采集； 所述在待定位區(qū)域內(nèi)進行參考點標度，進一步包括: 根據(jù)每個已標度參考點的信號強度樣值，建立位置指紋向量。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)每個已標度參考點的信號強度樣值，建立位置指紋向量包括: 獲取每個參考點每個方向上的信號強度樣值均值，并對每個參考點每個方向上的信號強度樣值均值進行標號為位置指紋向量，并將標號后的位置指紋向量記錄在指紋地圖中。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述探測并根據(jù)無線接入點的MAC地址列表以及無線接入點覆蓋面積的最大半徑，將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域，包括: 探測到無線接入點覆蓋面積的最大半徑后，根據(jù)待定位區(qū)域的面積，將待定位區(qū)域劃分為最大半徑平方個數(shù)的子區(qū)域。
5.根據(jù)權利要求3和4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)目標點接收的信號強度樣值，將目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與每個子區(qū)域中無線接入點的MAC地址列表進行匹配，根據(jù)匹配結果確定目標點的最終位置，包括: 若目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與其中一個子區(qū)域中的無線接入點的MAC地址列表重復最多，則將目標點接收的信號強度樣值與所述其中一個子區(qū)域中的位置指紋向量進行匹配，并根據(jù)匹配后的結果確定目標點的最終位置。
6.一種位置指紋定位裝置，其特征在于，所述裝置包括: 參考點標度模塊，用于在待定位區(qū)域內(nèi)，進行參考點標度； 位置指紋建立模塊，用于根據(jù)每個已標度參考點的信號強度樣值，建立位置指紋； 探測模塊，用于探測無線接入點的MAC地址列表以及無線接入點覆蓋面積的最大半徑；當子區(qū)域劃分模塊將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域后，探測每個子區(qū)域中所有無線接入點的MAC地址列表； 子區(qū)域劃分模塊，用于根據(jù)探測模塊探測到的無線接入點覆蓋面積的最大半徑，將待定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域； 第一匹配模塊，用于根據(jù)目標點接收的信號強度樣值，將目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與每個子區(qū)域中無線接入點的MAC地址列表進行匹配；目標點確定模塊，用于根據(jù)匹配模塊的匹配結果確定目標點的定位區(qū)域。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于， 參考點標度模塊，用于根據(jù)待定位區(qū)域位置特點標度選擇的參考點；將待定位區(qū)域內(nèi)的拐角處進行標度，并將待定位區(qū)域的非拐角區(qū)域進行均勻標度； 采集模塊，用于在參考點標度模塊標度參考點完成后，采集已標度參考點的東、南、西、北四個方向的信號強度樣值； 位置指紋向量建立模塊，用于根據(jù)每個已標度參考點的信號強度樣值，建立位置指紋向量。
8.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述位置指紋建立模塊包括: 位置指紋向量建立模塊，用于獲取每個參考點每個方向上的信號強度樣值均值，并對每個考點每個方向上的信號強度樣值均值進行標號為位置指紋向量，并將標號后的位置指紋向量記錄在指紋地圖中。
9.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于， 子區(qū)域劃分模塊，用于根據(jù)探測到無線接入點覆蓋面積的最大半徑后，以及根據(jù)待定位區(qū)域的面積，將待定位區(qū)域劃分為最大半徑平方個數(shù)的子區(qū)域。
10.根據(jù)權利要求8和9所述的裝置，其特征在于， 第二匹配模塊，若目標點實測的無線接入點的MAC地址列表與其中一個子區(qū)域中的無線接入點的MAC地址列表重復最 多，用于將目標點接收的信號強度樣值與所述其中一個子區(qū)域中的位置指紋向量進行匹配，并根據(jù)匹配后的結果確定目標點的最終位置。
【文檔編號】H04W64/00GK103561380SQ201310362402
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權日:2013年8月19日
【發(fā)明者】崔琪楣, 陶小峰, 鄧金剛, 史玉龍, 張雪菲 申請人:北京郵電大學