一種基于Wi-Fi位置指紋的室內(nèi)定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Wi-Fi位置指紋的室內(nèi)定位方法。所述室內(nèi)定位方法包括位置指紋庫的構(gòu)建、用于定位計(jì)算的Wi-Fi接入點(diǎn)的選擇方法和基于模糊邏輯的室內(nèi)定位算法。構(gòu)建位置指紋庫時，需要在進(jìn)行定位的室內(nèi)環(huán)境檢測并采集來自所有Wi-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并將接收信號強(qiáng)度與位置坐標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，完成位置指紋庫的構(gòu)建。選擇用于定位計(jì)算的Wi-Fi接入點(diǎn)時，綜合考慮各個Wi-Fi接入點(diǎn)的區(qū)分度以及定位階段來自每個Wi-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度大小，在所有Wi-Fi接入點(diǎn)中選擇部分Wi-Fi接入點(diǎn)用于定位計(jì)算。進(jìn)行定位計(jì)算時，首先采用模糊邏輯計(jì)算位置指紋間的相似程度，在此基礎(chǔ)上綜合考慮位置指紋間的歐式距離完成位置估計(jì)。
【專利說明】一種基于W1-Fi位置指紋的室內(nèi)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種室內(nèi)定位方法，具體涉及一種基于W1-Fi位置指紋的室內(nèi)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們在日常生活中對基于位置服務(wù)的需求不斷增加，而如何準(zhǔn)確地確定用戶位置則是實(shí)現(xiàn)基于位置服務(wù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。目前，人們生活和工作的大部分時間都集中在大樓、商場、餐廳等室內(nèi)環(huán)境，高精度的室內(nèi)定位技術(shù)能夠有效地提高工作效率和生活質(zhì)量，室內(nèi)定位服務(wù)的需求量日益增長。近些年來，隨著科技的不斷發(fā)展，無線局域網(wǎng)絡(luò)越發(fā)普及，越來越多的室內(nèi)環(huán)境已經(jīng)布置了無線接入點(diǎn)，無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域不斷擴(kuò)大，特別是
[0003]W1-Fi網(wǎng)絡(luò)，這些接入點(diǎn)在為室內(nèi)定位技術(shù)提供了充足的基礎(chǔ)設(shè)施的同時，也降低了實(shí)現(xiàn)定位所需要的成本。在眾多室內(nèi)定位技術(shù)中，基于位置指紋的室內(nèi)定位技術(shù)可以在低成本的前提下取得較為理想的定位精度。因此，研究基于W1-Fi位置指紋的室內(nèi)定位技術(shù)勢在必行。
[0004]分析基于位置指紋的室內(nèi)定位技術(shù)的基本原理可知，基于W1-Fi位置指紋的室內(nèi)定位技術(shù)分為采樣階段和定位階段。采樣階段首先在需要進(jìn)行定位的室內(nèi)環(huán)境人為的設(shè)定一系列位置信息已知的參考點(diǎn)，隨后在每個參考點(diǎn)處放置無線信號接受裝置，檢測并采集來自每個AP的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)；最后對采集得到的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將每個參考點(diǎn)的位置坐標(biāo)、處理后的接收信號強(qiáng)度值等信息存入位置指紋庫。定位階段首先在待測點(diǎn)處檢測并采集來自每個AP的接收信號強(qiáng)度信息，隨后利用定位算法比較待測點(diǎn)與位置指紋庫中每個參考點(diǎn)的臨近性，從而實(shí)現(xiàn)對待測點(diǎn)位置坐標(biāo)的估計(jì)。
[0005]傳統(tǒng)的基于W1-Fi位置指紋的室內(nèi)定位技術(shù)，在采樣階段構(gòu)建位置指紋庫時只存儲接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值，在定位階段采用能檢測到的所有AP用于定位計(jì)算或者采用較為簡單的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行AP選擇，在定位計(jì)算時只考慮位置指紋之間的歐式距離作為參考點(diǎn)與待測點(diǎn)之間臨近性的判定標(biāo)準(zhǔn)。這就會對定位精度造成一定影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于W1-Fi位置指紋的室內(nèi)定位方法，在定位計(jì)算時不僅考慮位置指紋之間的歐式距離，還考慮位置指紋之間的相關(guān)程度，提高了定位精度的精度；在構(gòu)建位置指紋庫時不僅存儲接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值，還存儲接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，進(jìn)一步提高了定位精度的精度。
[0007]本發(fā)明提供一種基于W1-Fi位置指紋的室內(nèi)定位方法，其特征在于，方法包括以下步驟:
[0008]( I)構(gòu)建室內(nèi)的W1-Fi位置指紋庫；
[0009](2)在待測點(diǎn)處采集來自所有W1-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)；[0010](3)選擇用于定位計(jì)算的W1-Fi接入點(diǎn)；
[0011](4)計(jì)算待測點(diǎn)的W1-Fi位置指紋與參考點(diǎn)的W1-Fi位置指紋之間的歐式距離與相似程度，估計(jì)待測點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
[0012]在定位計(jì)算時不僅考慮位置指紋之間的歐式距離，還考慮位置指紋之間的相關(guān)程度，提高了定位精度的精度。
[0013]進(jìn)一步地，步驟(1)構(gòu)建室內(nèi)的W1-Fi位置指紋庫，包括以下步驟:
[0014](11)在室內(nèi)設(shè)置多個參考點(diǎn)；
[0015](12)在每個參考點(diǎn)處，檢測來自所有W1-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)；
[0016](13)每個參考點(diǎn)的所有W1-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，構(gòu)成參考點(diǎn)的位置指紋；
[0017](14)將每個參考點(diǎn)的位置指紋，關(guān)聯(lián)參考點(diǎn)的位置坐標(biāo)，記錄到W1-Fi位置指紋庫。
[0018]進(jìn)一步地，步驟(11)在室內(nèi)設(shè)置多個參考點(diǎn)，包括以下步驟:
[0019](111)根據(jù)室內(nèi)的面積與定位精度，將室內(nèi)劃分為多個大小相同的網(wǎng)格；
[0020](112)每個網(wǎng)格的中心作為參考點(diǎn)。
[0021]進(jìn)一步地，步驟(13)中參考點(diǎn)的所有W1-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，包括在參考點(diǎn)處來自所有W1-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差以及所有W1-Fi接入點(diǎn)的名稱。
[0022]在構(gòu)建位置指紋庫時不僅存儲接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值，還存儲接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，進(jìn)一步提高了定位精度的精度。
[0023]進(jìn)一步地,步驟(3)中選擇用于定位計(jì)算的W1-Fi接入點(diǎn)時,根據(jù)W1-Fi接入點(diǎn)的區(qū)分度和待測點(diǎn)處采集的來自不同W1-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度值大小計(jì)算數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)W，選擇數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)W取值較大的I個W1-Fi接入點(diǎn)用于定位計(jì)算。
[0024]對待測點(diǎn)的位置坐標(biāo)進(jìn)行估計(jì)時，選取部分W1-Fi接入點(diǎn)用于定位計(jì)算，可以在提高定位精度的同時有效地降低運(yùn)算復(fù)雜度。
[0025]進(jìn)一步地，計(jì)算數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)W包括以下步驟:
[0026](31)計(jì)算室內(nèi)每個W1-Fi接入點(diǎn)的區(qū)分度，區(qū)分度的計(jì)算方法為:
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種基于W1-Fi位置指紋的室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)構(gòu)建室內(nèi)的W1-Fi位置指紋庫； (2)在待測點(diǎn)處采集來自所有W1-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)； (3)選擇用于定位計(jì)算的W1-Fi接入點(diǎn)； (4)計(jì)算所述待測點(diǎn)的W1-Fi位置指紋與參考點(diǎn)的W1-Fi位置指紋之間的歐式距離與相似程度，估計(jì)所述待測點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于W1-Fi位置指紋的定位方法，其特征在于，步驟(1)構(gòu)建需要進(jìn)行定位的室內(nèi)的W1-Fi位置指紋庫，包括以下步驟: (11)在所述室內(nèi)設(shè)置多個所述參考點(diǎn)； (12)在每個所述參考點(diǎn)處，檢測來自所有所述W1-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)； (13)每個所述參考點(diǎn)的所有所述W1-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，構(gòu)成所述參考點(diǎn)的位置指紋； (14)將每個所述參考點(diǎn)的位置指紋，關(guān)聯(lián)所述參考點(diǎn)的位置坐標(biāo)，記錄到所述W1-Fi位置指紋庫。
3.如權(quán)利要求2所述的基 于W1-Fi位置指紋的定位方法，其特征在于，步驟(11)在所述室內(nèi)設(shè)置多個所述參考點(diǎn)，包括以下步驟: (111)根據(jù)所述室內(nèi)的面積與定位精度，將所述室內(nèi)劃分為多個大小相同的網(wǎng)格； (112)每個所述網(wǎng)格的中心作為所述參考點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求2所述的基于W1-Fi位置指紋的定位方法，其特征在于，步驟(13)中所述參考點(diǎn)的所有所述W1-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，包括在所述參考點(diǎn)處，來自所有所述W1-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差以及所有所述W1-Fi接入點(diǎn)的名稱。
5.如權(quán)利要求1所述的基于W1-Fi位置指紋的定位方法，其特征在于，步驟(3)中選擇用于定位計(jì)算的W1-Fi接入點(diǎn)時，根據(jù)W1-Fi接入點(diǎn)的區(qū)分度和待測點(diǎn)處采集的來自不同W1-Fi接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度值大小計(jì)算數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)W，選擇所述數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)W取值較大的I個W1-Fi接入點(diǎn)用于定位計(jì)算。
6.如權(quán)利要求5所述的基于W1-Fi位置指紋的定位方法，其特征在于，計(jì)算所述數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)W包括以下步驟: (31)計(jì)算室內(nèi)每個W1-Fi接入點(diǎn)的區(qū)分度，所述區(qū)分度的計(jì)算方法為:
7.如權(quán)利要求1所述的基于W1-Fi位置指紋的定位方法，其特征在于，步驟(4)中所述待測點(diǎn)的W1-Fi位置指紋與所述參考點(diǎn)的W1-Fi位置指紋之間的相似程度采用第一模糊邏輯計(jì)算。
8.如權(quán)利要求7所述的基于W1-Fi位置指紋的定位方法，其特征在于，步驟(4)包括步驟: (41)將所述待測點(diǎn)的W1-Fi位置指紋與所有所述參考點(diǎn)的W1-Fi位置指紋之間的歐氏距離EdRSS進(jìn)行歸一化計(jì)算； (42)將所述待測點(diǎn)的W1-Fi位置指紋與所有所述參考點(diǎn)的W1-Fi位置指紋之間的相似程度SimRSS進(jìn)行歸一化計(jì)算； (43)將歸一化的結(jié)果作為第二模糊邏輯的輸入，計(jì)算所述待測點(diǎn)與所述參考點(diǎn)之間的臨近程度。
9.如權(quán)利要求7或8中所述的基于W1-Fi位置指紋的定位方法，其特征在于，所述模糊邏輯的隸屬度函數(shù)選擇三角形或者梯形。
10.如權(quán)利要求8所述的基于W1-Fi位置指紋的定位方法，其特征在于，步驟(4)中估計(jì)所述待測點(diǎn)的位置坐標(biāo)的方法為:選取與所述待測點(diǎn)臨近程度最高的K個參考點(diǎn)用于所述待測點(diǎn)位置坐標(biāo)的估計(jì)，計(jì)算方法為:
【文檔編號】H04W64/00GK103796305SQ201410047973
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月11日
【發(fā)明者】王景成, 苗浩軒, 張浪文, 趙廣磊, 費(fèi)靈, 史元浩 申請人:上海交通大學(xué)