[发明专利]一种用于室内定位的异构指纹数据库设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种异构指纹数据库设计方法，属于室内定位技术领域。

背景技术

目前最成熟的室内定位技术是基于WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)的室内定位方案，此种定位方案首先在先验位置处接收到的WiFi节点的信号强度构成的指纹图数据库，然后利用用户终端接收到的WiFi信号强度与指纹数据库进行匹配完成定位。但是基于WLAN的室内定位解决方案，其只使用了WiFi信号的强度信息组建指纹图数据库，数据库的自由度低，因此这种定位方案的鲁棒性差，当WiFi节点无法正常工作或者环境出现变化导致WiFi信号强度改变时，定位性能会急剧恶化。

但是随着无线通信技术的发展与成熟，目前有越来越多的的通信系统并存，而这些并存的通信系统正好能够为室内定位提供更多维的指纹图信息。而目前移动通信中的3G技术标准的广泛应用，以及LTE(Long Term Evolution，长期演进)技术标准和LTE-A技术标准的迅猛发展，用户终端在能接收到室内WiFi信号的同时，还会接收到NodeB(3G移动通信系统中的基站)和ENodeB(LTE移动通信系统中的基站)发射的信号以及室内FemtoCell(LTE以及LTE-A中布置在室内的飞蜂窝基站)发射的信号，多种不同体制的通信系统的信号强度则能够用来组建异构的指纹图，这不但能提高室内定位系统的定位精度，还能提高系统的鲁棒性。此外，随着移动终端的快速更新换代，气压传感器等传感器也逐渐集成在了移动终端中，而这些传感器所采集的信息也可集成在指纹图中，进一步提供额外维度的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于室内定位的异构指纹数据库设计方法，以适合目前存在的多种体制的通信系统以及集成了多种传感器的移动终端，以解决现有室内定位系统的定位精低和系统的鲁棒性差的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种用于室内定位的异构指纹数据库设计方法，假设室内环境同时可以接收到N_WiFi个WiFi节点发射的信号，N_NodeB个NodeB发射的信号，N_ENodeB个ENodeB发射的信号，N_FemtoCell个FemtoCell发射的信号，并且地表大气压强值为P₀。同时假设构建指纹数据库时使用的终端同时包含WiFi射频模块、3G模块(接收NodeB发射的信号)、4G模块(接收ENodeB和FemtoCell发射的信号)以及气压传感器；

异构指纹数据库建立阶段主要有如下几个步骤：

步骤1：待定位区域参考点确定。假设在待定位区域存在N个参考点，首先要对这些参考点的三维坐标信息进行测量，即对于第i个参考点测量得到的坐标信息为(x_i,y_i,z_i)。由于基于异构指纹图的室内定位方案旨在提供三维室内定位，所以需要参考点的三维坐标信息。

步骤2：参考点位置处的指纹数据测量。分别在参考点处测量终端接收到的WiFi信号的强度r^WiFi、NodeB的信号的强度r^NodeB、ENodeB的信号的强度r^ENodeB、FemtoCell的信号的强度r^FemtoCell和大气压强值P，每种指纹数据测量一定次数。从第1个参考点开始，重复步骤2a至2e，直至第N个参考点结束。

步骤2a：在第i个参考点处，测量N_WiFi个WiFi节点发射的信号强度信息，共测量K_WiFi次，然后对每个WiFi节点的信号强度取平均值，最终得到此处的WiFi信号强度指纹信息：