[发明专利]一种基于指纹校准和指纹转换的室内定位方法

说明书

本发明公开了一种基于指纹校准和指纹转换的室内定位方法。本发明首先将平面目标区域分为若干相互不重叠的定位区域，并将每个定位区域划分为大小相近的栅格；采用不同终端设备在每个栅格中对信号强度多次采样，获得栅格支撑指纹集；在每个栅格内，校准不同终端设备中未接收到的信号强度；采用不同频段阈值对不同频段AP进行AP筛选，获取栅格指纹；结合栅格指纹与测试指纹，改变栅格指纹与测试指纹的形式；最后采用NN算法进行定位。本发明能提高异构设备定位准确度，减少指纹对比工作量和减少指纹采集工作量。

技术领域

本发明属于基于指纹的室内定位技术，具体涉及一种基于指纹校准和指纹转换的室内定位方法，用于通信与无线网络技术领域。

背景技术

近年来，随着移动设备的爆炸性扩散和社交网络的普及，基于位置的服务(Location Based Service，LBS)已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。室内基于位置的信息服务主要包括室内导航、物流管理、商品促销、信息推送服务等。目前已经开发出多种室内定位技术，比如WiFi定位、超声波定位、蓝牙定位等，不同定位技术有不同的平均定位准确度，且需要的硬件设备也不尽相同。其中，由于城市的大多数区域已经实现了WiFi信号覆盖，如果利用现有的WiFi设施进行定位可以大大节约基础设施的成本，因此，基于WiFi的室内定位技术得到了广泛的研究。

基于WiFi的室内定位技术主要分为两类:基于测距的定位技术和基于指纹的定位技术。前者主要采用基于传播模型测距的多边定位技术来推测目标所在位置。然而，在复杂的室内环境中，由于隔断及阻挡等复杂的室内布局，使得传播模型参数估计不准，导致定位准确度下降。后者将不同物理位置接收到的不同接入点(AP)的信号强度构成矢量作为相应位置的指纹，将不同位置的指纹集中构成室内指纹地图，定位时通过与室内指纹地图中的指纹进行比较实现定位。

现有基于指纹的定位技术主要由两个阶段组成：离线指纹地图构造阶段和在线设备定位阶段。离线指纹地图构造阶段通常由专业测量人员测量已知位置上的指纹，并构建室内指纹地图。在线设备定位阶段主要比较设备实时指纹与指纹地图中的参考指纹，用基于概率的方法或基于相似度匹配的方法进行定位。先前的大量文献验证，当在离线阶段和在线阶段采用相同的终端设备时，基于指纹的定位技术具有较高的定位准确度；当在这两个阶段采用不同品牌或型号的终端设备时，定位准确度会大幅度下降。不同的接收设备接收到的指纹的差异主要包括：(1)在相同时间相同位置接收相同AP的信号强度值不同；(2)在相同时间相同位置接受的指纹的维度(接收到的AP数量)不同。近年来，一些学者提出了一些方案来解决上述终端设备异构的问题，主要包括两个方面：设备间校准和设备内转换。前者的主要思想是任何两个终端设备接收到的信号强度之间存在线性关系。比如有的方案建议通过添加增益偏差来修正不同终端设备接收到的信号强度值，还有的方案建议选定一个基准的终端设备，利用其它终端设备接收到的信号强度值与基准的终端设备之间的线性关系，建立校准矩阵，将其它终端设备的接收信号强度值转换为基准终端设备的。这些方案在离线阶段需要较大的计算复杂度，且没有考虑指纹中AP维度不一的问题；后者的主要思想是将原始的指纹转换为与设备无关的指纹。比如有的方案建议采用指纹中不同AP差值或是比值作为新的指纹形式，但这种方案会大大增加指纹的维度；还有些方案建议选定一个基准AP，计算指纹中其他AP与该基准AP的差值，以该差值作为新的指纹，这种方案存在的问题是如何选择基准AP。另外，当训练指纹包含多种终端设备的指纹时，如何利用多种终端设备的指纹构造指纹地图也是一个需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供一种基于指纹校准和指纹转换的室内定位方法，其目的在于，解决现有的室内指纹地图构建中所存在的采集指纹设备不同导致的相同位置指纹维度不同和相同位置相同AP信号强度不同的问题，以进一步提高移动终端定位准确度。