[发明专利]基于射频指纹定位的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及基于射频指纹定位的方法。

背景技术

随着泛在网络的迅速发展和移动计算设备的逐渐普及，室内环境下的各种基于位置服务需求日益迫切。在室内环境或高大建筑物密集城区，现有的卫星定位导航系统，由于卫星定位信号受到建筑物阻隔，难以有效定位。近年来，随着无线WiFi（Wireless Fidelity）网络的大规模部署，基于WiFi的无线定位技术受到广泛关注。WiFi定位技术的主要优势是WiFi信号不仅传输距离远，无视距要求，而且无需增加额外硬件，添加软件简单易行。目前基于WiFi射频信号强度定位技术已成为室内无线定位技术的主流。

基于射频信号强度的定位方法采用模式分类的思想，把定位问题转换为射频信号强度与位置之间的模式识别问题。这类方法包括离线训练和在线定位两个阶段。在离线训练阶段，在定位区域不同位置采集一定数量的射频信号强度数据，构建射频指纹（Fingerprint），基于这些采集的射频指纹数据集来训练定位模型；在在线定位阶段，基于训练好的定位模型，根据观测到的待定位目标的射频信号强度来对待定位目标进行定位。

目前在离线训练阶段中，训练指纹采集是射频指纹定位方法大规模应用于实际的主要障碍之一。训练指纹采集不仅费时费力，而且随着时间的迁移，由于环境布局发生改变、无线设备老化等原因会导致先前采集的射频指纹失效，随之基于这些训练指纹所训练的定位模型的定位精度也逐渐降低。如果所有训练指纹采集和维护工作全部由专业技术人员完成，尽管射频指纹质量有保证，但运维成本过高。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于射频指纹的室内无线定位方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种基于射频指纹定位的方法，包括：

步骤1，将定位区域内每个采样点的初始指纹数据作为训练指纹集合，并基于该训练指纹集合建立初始的定位模型；

步骤2，向指定位置处的用户发送采集指纹的请求，并验证用户反馈的射频指纹的有效性；

步骤3，将用户反馈的有效射频指纹加入到所述训练指纹集合，并基于所述训练指纹集合重新训练定位模型；

步骤4，基于训练好的定位模型来对待定位目标进行定位。

上述方法中，在所述步骤2中可对指纹稀缺位置或其附近的用户发送采集指纹的请求。

上述方法中，在所述步骤2中，在验证用户反馈指纹的有效性之前，可以单独保存用户反馈的射频指纹。

上述方法中，所述步骤2中，可以基于用户在指定位置处反馈的射频指纹所包含的AP集合与该位置处已有训练指纹包含的AP集合的相似性来验证用户反馈的射频指纹的有效性。

上述方法中，所述验证用户反馈的射频指纹的有效性可包括：

a）计算用户在指定位置反馈的射频指纹相对于该指定位置处已有的训练指纹的AP集合离群度d_M；

b）将在该指定位置已有的训练指纹分成第一组训练指纹和第二组训练指纹，计算第一组训练指纹中每个训练指纹相对于第二组训练指纹中各个训练指纹的AP集合离群度，经计算得到的所有AP集合离群度构成该指定位置处的AP集合离群度集合D_p；

c）若判定该用户反馈指纹无效；反之，若判定该用户反馈指纹有效，其中μ_p为在该指定位置处的AP集合离群度集合D_p的离群中心，其等于D_p中所有元素的总和与D_p中元素个数的比值；在该指定位置处的AP集合离群度阈值，其被设置为该AP集合离群度集合D_p中元素中的最大值。

上述方法中，任意两个射频指纹之间的AP集合离群度可以以下面的方式进行计算：

其中这两条射频指纹分别包含的AP集合为S₁和S₂，A＝S₁-S₂，B＝S₁∩S₂，Card(A)表示集合A的元素个数，Card(B)表示集合B的元素个数。

上述方法中，所述验证用户反馈的射频指纹的有效性还可包括：当用户在指定位置反馈的射频指纹中包含的AP集合与该指定位置处已有的训练指纹的AP集合不相交时，判定该用户反馈的射频指纹为无效指纹。