一種基于信號(hào)強(qiáng)度差值與動(dòng)態(tài)線性插值的室內(nèi)定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于信號(hào)強(qiáng)度差值與動(dòng)態(tài)線性插值的室內(nèi)定位方法。該方法首先將目標(biāo)區(qū)域劃分成均勻網(wǎng)格，在各網(wǎng)格中心點(diǎn)測(cè)量接收到的各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的RSSI值；再采用基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)選擇算法，選取對(duì)不同參考點(diǎn)區(qū)分最明顯及穩(wěn)定性最好的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)最為基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，并基于該基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)計(jì)算各參考點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度差值；接著采用基于SSD空間相關(guān)性的線性插值法，在該相鄰參考點(diǎn)之間位置插入指紋，構(gòu)建射頻訓(xùn)練圖譜，減少訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集工作量。在線定位階段，引入?yún)⒖键c(diǎn)SSD作為各參考點(diǎn)的權(quán)重，參與加權(quán)，從而實(shí)現(xiàn)定位。本方法簡(jiǎn)單易行，定位精度高，能有效減少RSSI隨機(jī)抖動(dòng)以及室內(nèi)人員走動(dòng)干擾等因素引起射頻地圖過(guò)時(shí)對(duì)定位計(jì)算造成的影響。
【專利說(shuō)明】一種基于信號(hào)強(qiáng)度差值與動(dòng)態(tài)線性插值的室內(nèi)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及室內(nèi)無(wú)線定位領(lǐng)域，特別涉及一種基于信號(hào)強(qiáng)度差值與動(dòng)態(tài)線性插值的室內(nèi)無(wú)線定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動(dòng)通信和無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，基于位置的服務(wù)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。人們對(duì)室內(nèi)定位信息的需求與日俱增，地下停車場(chǎng)、物流倉(cāng)儲(chǔ)、礦井、醫(yī)院、監(jiān)獄、考古現(xiàn)場(chǎng)、展廳、博物館等大型的室內(nèi)場(chǎng)所都需要對(duì)人員或物品進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，才能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、監(jiān)控和智能管理等功能。基于射頻地圖的室內(nèi)定位方法由于有較高的定位精度且計(jì)算方法簡(jiǎn)單，成為近年來(lái)最主要的室內(nèi)無(wú)線定位方法之一。
[0003]傳統(tǒng)基于射頻指紋的定位方法利用接收到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基站(稱為信標(biāo)節(jié)點(diǎn))發(fā)射的射頻信號(hào)強(qiáng)度(如RSSI)作為定位參考，這些方法由于RSSI信號(hào)易室內(nèi)環(huán)境噪聲、與節(jié)點(diǎn)配置有關(guān)因素的影響，因而得到的結(jié)果往往受室內(nèi)干擾因素影響較大。有研究者信號(hào)提出將信號(hào)強(qiáng)度差值(Signal Strength Difference, SSD)作為射頻指紋，能在一定程度上消去室內(nèi)環(huán)境噪聲、與節(jié)點(diǎn)配置有關(guān)因素。然而，由于室內(nèi)信號(hào)傳播受多徑、反射、衍射等因素的影響，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)測(cè)得各參考點(diǎn)的射頻指紋往往不同，這也是基于射頻指紋定位方法的主要原理依據(jù)。不同參考點(diǎn)的射頻指紋越是不同，即對(duì)不同參考點(diǎn)區(qū)分越明顯，會(huì)帶來(lái)越明顯的效果。同時(shí)，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)測(cè)得各參考點(diǎn)的射頻指紋可靠性越大，表示該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性越好，選擇該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)作為基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)有利于定位系統(tǒng)的定位效果。因此，在基于信號(hào)強(qiáng)度差分的定位方法中，基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的選擇會(huì)影響定位的效果。
[0004]因此，針對(duì)室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位中基于射頻地圖的室內(nèi)定位方法的精度問(wèn)題，提出一種減少消去室內(nèi)環(huán)境噪聲、與節(jié)點(diǎn)配置有關(guān)因素影響的方法已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中一種基于信號(hào)強(qiáng)度差分與動(dòng)態(tài)線性插值的室內(nèi)定位方法，該方法有利于減小RSSI室內(nèi)環(huán)境噪聲、與節(jié)點(diǎn)配置有關(guān)因素引起的定位誤差，從而提聞室內(nèi)定位精度。
[0006]本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn):一種基于信號(hào)強(qiáng)度差分與動(dòng)態(tài)線性插值的室內(nèi)定位方法，其特征在于包括以下步驟:
[0007]I)將目標(biāo)區(qū)域劃分成均勻網(wǎng)格，在各網(wǎng)格中心點(diǎn)測(cè)量接收到的各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的RSSI值；
[0008]2)采用基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)選擇算法，選取對(duì)不同參考點(diǎn)區(qū)分最明顯及穩(wěn)定性最好的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)最為基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，然后基于該基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)計(jì)算各參考點(diǎn)的SSD ；
[0009]3)采用基于SSD空間相關(guān)性的線性插值法，在該相鄰參考點(diǎn)之間的位置插入指紋，構(gòu)建射頻訓(xùn)練地圖；[0010]4)引入?yún)⒖键c(diǎn)SSD作為各參考點(diǎn)的權(quán)重，參與K鄰居加權(quán)算法估計(jì)出未知節(jié)點(diǎn)的位置。
[0011]所述步驟I)中將目標(biāo)區(qū)域劃分成均勻網(wǎng)格，要使得每個(gè)網(wǎng)格中心點(diǎn)之間的間隔為
1.5m，在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)放置適量的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)應(yīng)較均勻地分布在目標(biāo)區(qū)域，并在目標(biāo)區(qū)域四個(gè)角落各放置一個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)通過(guò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與基站通信。
[0012]所述步驟2)中基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)選擇算法如下:
[0013]設(shè)有N個(gè)參考點(diǎn)，以第i個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)作為基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，定義此時(shí)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)不同
參考點(diǎn)的射頻指紋總區(qū)分度為，
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種基于信號(hào)強(qiáng)度差分與動(dòng)態(tài)線性插值的室內(nèi)定位方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將目標(biāo)區(qū)域劃分成均勻網(wǎng)格，在各網(wǎng)格中心點(diǎn)測(cè)量接收到的各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的RSSI值； 2)采用基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)選擇算法，選取對(duì)不同參考點(diǎn)區(qū)分最明顯及穩(wěn)定性最好的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)最為基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，然后基于該基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)計(jì)算各參考點(diǎn)的SSD ； 3)采用基于SSD空間相關(guān)性的線性插值法，在該相鄰參考點(diǎn)之間的位置插入指紋，構(gòu)建射頻訓(xùn)練地圖； 4)引入?yún)⒖键c(diǎn)SSD作為各參考點(diǎn)的權(quán)重，參與K鄰居加權(quán)算法估計(jì)出未知節(jié)點(diǎn)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于信號(hào)強(qiáng)度差分與動(dòng)態(tài)線性插值的室內(nèi)定位方法，其特征在于:所述步驟I)中將目標(biāo)區(qū)域劃分成均勻網(wǎng)格，要使得每個(gè)網(wǎng)格中心點(diǎn)之間的間隔為1.5m,在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)放置適量的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)應(yīng)較均勻地分布在目標(biāo)區(qū)域，并在目標(biāo)區(qū)域四個(gè)角落各放置一個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)通過(guò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與基站通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于信號(hào)強(qiáng)度差分與動(dòng)態(tài)線性插值的室內(nèi)定位方法，其特征在于:所述步驟2)中基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)選擇算法如下: 設(shè)有N個(gè)參考點(diǎn)，以第i個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)作為基準(zhǔn)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，定義此時(shí)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)不同參考點(diǎn)的射頻指紋總區(qū)分度為，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于信號(hào)強(qiáng)度差分與動(dòng)態(tài)線性插值的室內(nèi)定位方法，其特征在于:所述步驟3)中基于SSD空間相關(guān)性的線性插值法如下: 設(shè)Ta，b，Ta,b+1表示同一行兩個(gè)相鄰參考點(diǎn)，ta,p表示在相鄰參考點(diǎn)之間插入的第p個(gè)指紋，則該指紋可以用下式計(jì)算，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于信號(hào)強(qiáng)度差分與動(dòng)態(tài)線性插值的室內(nèi)定位方法，其特征在于:所述步驟4)是根據(jù)定位階段移動(dòng)節(jié)點(diǎn)獲取的SSD= (SSD1, SSD2…，SSDm)，計(jì)算其中最大值SSDmax對(duì)應(yīng)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)X，在指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中查找各優(yōu)選參考點(diǎn)對(duì)應(yīng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)\的SSDia, 1=(1,...，K) ； 定義優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的歐式距離為E1= (E1, E2，…，Ek)，用下式確定各優(yōu)選參節(jié)點(diǎn)的權(quán)重:
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK103747419SQ201410017106
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】葉阿勇, 楊小亮 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)