[发明专利]一种基于双频Wi-Fi信号的室内定位方法

说明书

本发明公开了一种基于双频Wi‑Fi信号的室内定位方法。其特征在于，在双频Wi‑Fi环境下，首先在定位区域内，离线采集真实的位置数据和对应的Wi‑Fi信号强度(RSS)数据，之后将采集到的2.4GHz和5GHz频段下的RSS值分别做差值处理，获得差值信息。利用核主成分分析(KPCA)的方法对不同频段的差值信息进行融合，生成了鲁棒的位置特征，最后使用该特征和对应的位置数据建立指纹地图。在线阶段当用户进入定位区域，利用采集到的Wi‑Fi信息，生成相应的位置特征，根据指纹地图和近邻匹配定位算法，可推算出用户的位置，该方法有效的增加了Wi‑Fi定位系统的精度和面向异构设备的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及室内定位领域，具体涉及基于Wi-Fi信号指纹定位方法。

背景技术

随着室内位置服务(ILBS)的发展，室内定位技术越发关键，其中基于Wi-Fi信号的室内定位技术是普遍的解决方案之一，其优点在于Wi-Fi基础设施，以及Wi-Fi设备(如：智能手机)的广泛存在，因此不需要额外设备的投入。然而由于室内环境通常比较复杂，无线信号容易受到多径，遮挡等影响，M.Youssef等人(The Horus WLAN locationdetermination system,in Proc.ACM MobiSys,2005,pp.205-218.)提出了基于一种基于信号指纹定位的方法，具体来说是在定位区域参考点处记录来自不同路由器发射的信号强度(RSS)，组成特征向量，并对其建立位置指纹地图，当用户进入定位区域，根据采集的RSS可估算出位置。近期，吉林大学(CN201510963236.X)公开了基于核函数主特征(KPCA)提取的Wi-Fi室内加权K近邻定位算法，该方法利用KPCA的方法从RSS特征向量中提取了鲁棒特征用于定位。然而随着移动计算领域的发展，设备的芯片和材质的多样，导致RSS值随着设备变化而变化，因此对以RSS作为位置特征的指纹定位算法造成了误差。为了解决该问题，A.Mahtab Hossain等人(SSD:A robust RF location fingerprint addressing mobiledevices’heterogeneity,IEEE Trans.Mobile Comput.,vol.12,no.1,pp.65-77,Jan.2013.)利用了差值信息，用于提升针对异构设备的鲁棒性，然而该方法要求假设信号源彼此独立，也没有考虑双频Wi-Fi信号。Yuanchao Shu等人(Gradient-BasedFingerprinting for Indoor Localization and Tracking,IEEE Transactions onIndustrial Electronics,vol.63,no.4,pp.2424-2433,APRIL.2016.)利用信号的梯度信息进行为指纹，但要求使用者的运动信息，同时也没有考虑到双频Wi-Fi信息。FredrikKarlsson等人(Sensor fused indoor positioning using dual band WiFi signalmeasurements,in 2015 European Control Conference(ECC),2015,pp.1669-1672.)利用了双频Wi-Fi信号，但仅仅是合并在一起，没有考虑信号的冗余性，另外没有考虑设备的异构性。

综上，上述现有的方法没有考虑双频Wi-Fi信号以及设备多样化的问题，而随着IEEE 802.11协议的完善，越来越多的设备支持双频Wi-Fi信号，同时因为以智能手机为代表的移动智能设备的爆发，一种充分利用双频Wi-Fi信号，且兼容异构设备的Wi-Fi定位算法是十分必要的。

发明内容

本发明目的是针对现有技术没有充分利用双频Wi-Fi信号和异构设备对定位精度的影响的问题，提供一种充分利用双频Wi-Fi信号，且兼容异构设备的Wi-Fi定位算法。有效的解决异构设备在双频Wi-Fi环境下定位精度差，鲁棒性低的问题。