[发明专利]一种免硬件标定的移动设备指纹匹配定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航定位和位置服务领域，具体涉及一种免硬件标定的移动设备指纹匹配定位方法。

背景技术

随着移动通信产业的壮大和发展，用户在享受无线网络给社会生产生活带来的巨大便利时，对基于多元化和个性化的位置信息服务需求也呈大幅度增长趋势。与此同时，随着移动终端的广泛普及，为高效便携的位置估计提供了强有力的支撑。得益于前期市场培养，用户已经习惯于将移动终端作为生活服务入口，并充分使用位置服务带来的便利。随着生活服务与移动终端的深度结合与场景化运营的探索，移动终端的入口属性将进一步扩大。在无遮挡的空旷室外环境中，全球定位系统和蜂窝网络定位系统以其成熟的技术和良好的系统性能成为当前最具有发展潜力的定位方法。但是，在室内复杂环境中无线信号受到多径效应的影响，全球定位系统和蜂窝网络定位系统不能很好满足人们对于定位性能的要求。

因此，众多国内外知名学术研究机构对室内定位系统展开了深入的研究，根据不同的无线信号特性提出了多种室内定位系统，如基于蓝牙的室内定位系统、基于射频标签的室内定位系统、基于UWB的室内定位系统以及无线局域网室内定位技术等。基于蓝牙的室内定位系统不但要求移动设备具有蓝牙功能，而且还必须重新部署蓝牙接入点，由于其整体造价太高，该方法目前还没有投入市场推广；基于射频标签的室内定位系统通常适用于短距离定位，且不具有通信能力；基于UWB的室内定位系统在定位准确度、定位成本、系统能耗以及服务质量等方面都具有良好的市场竞争优势，是目前很有潜力的室内定位技术，但是就目前而言，UWB技术尚未成熟，还有很多核心问题亟待解决，并且没有实际可用硬件设备。对比上述的几种室内定位系统，无线局域网室内定位系统不需要额外的硬件设备，只需要在移动设备上安装相应的数据采集软件就可以实现用户的高精度室内定位，因此无线局域网室内定位系统可以有效地弥补室外定位系统的不足和缺陷。目前，无线局域网室内定位系统以其成熟的理论基础和潜在的市场应用价值，成为国内外高校和企业研发机构的研究热点。

但是在应用中，由于终端硬件的差异，不同移动终端设备对定位性能存在一定的影响。具体而言，当指纹库采集与定位时所用的终端不同时，不同终端的硬件性能差异，使得在同一位置于指纹库采集阶段和定位阶段测量到的信号特征量有系统性偏差，从而导致定位结果不准确；另一种情形是，随着时间的推移，环境中的定位信号特征量会变化，导致前期生成的指纹库在一定时间后与实际环境中的特征量不再一致，将该特征库用于匹配定位时，也会导致定位结果不准确。

发明内容

本发明针对匹配特征库与在线定位时测量到的信号特征量存在系统性偏差的问题，提供一种消除系统性偏差对定位结果影响的方法，得到高可用、低成本、较高精度的移动终端匹配定位解决方案。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明提供了一种免硬件标定的移动设备指纹匹配定位方法，包括以下技术方案：

一种免硬件标定的移动设备指纹匹配定位方法，利用环境中泛在的定位源信号，采用指纹匹配的定位原理，确定个人移动设备的空间位置；所述个人移动设备包括手机、平板电脑、手环或其他移动终端；使用相同的匹配指纹库和匹配算法时，定位性能在不同移动设备上具有一致性。

进一步地，根据不同的具体定位信号源，设计专门的虚拟观测值，使得利用该虚拟观测值进行指纹匹配时，即使当指纹库采集与定位阶段所使用的定位信号源观测硬件模块存在系统偏差时，不会降低定位性能；所述虚拟观测值是指由移动设备硬件和软件平台获得的原始观测值经过适当的计算获得的物理量，是原始观测值的某种函数值。

进一步地，本发明所述方法同时支持一种或多种指纹匹配定位信号源，所述定位信号源包括WiFi信号、蓝牙信号、地球磁场信号等。

进一步地，所述虚拟定位观测值利用移动设备在同一时刻观测的不同定位源的观测值生成；多个定位源生成的虚拟观测值形成一个观测值矩阵，该观测值矩阵描述了多个定位源和移动定位设备之间的空间拓扑关系。

进一步地，所述虚拟定位观测值利用移动设备在不同空间位置处对同一定位源的观测值生成；移动设备的不同空间位置的观测值组成时间空间序列数据，形成一个观测值矩阵，该观测值矩阵描述移动设备空间位置的空间拓扑关系。

进一步地，利用由多个定位源的观测值或移动设备在不同位置观测到的观测值生成虚拟观测值矩阵，基于该观测值矩阵进行指纹匹配。

进一步地，利用多个定位源的空间拓扑关系判断一个或某几个定位信号源的异常变化，如定位信号源失效或其观测量幅值的显著异常变化。