[发明专利]一种基于WiFi无接触感知的多人室内定位方法

说明书

本发明公开了一种基于WiFi无接触感知的多人室内定位方法，该方法包括单人离线指纹数据库构建和多人在线定位匹配两个阶段。首先通过对收集到的信道状态信息进行预处理、特征提取等步骤构建单人指纹数据库，所提取的特征反映位置信息；其次，将多人室内定位场景建模为盲源分离问题，并采用RobustICA算法对混合的CSI信号进行分离；最后，对分离后的信号提取特征，利用KNN算法与指纹库进行匹配，完成对多个人的无接触感知定位。本发明通过对WiFi的信道状态信息进行特征提取、分离、匹配，实现成本低、可用性大、适用性强的多人无接触感知定位。

技术领域

本发明涉及无线通信与感知技术领域，具体涉及一种基于WiFi无接触感知的多人室内定位方法，涉及WiFi信号中信道状态信息(channel state information，以下简称CSI)的特征提取、分离与匹配。

背景技术

随着室内WiFi的广泛普及，基于WiFi感知的室内定位技术不断发展。相较于现有的其他无线感知技术，基于WiFi感知的室内定位技术具有诸多优势，如无需用户佩戴任何设备，可实现无接触定位；WiFi热点分布广泛，建立系统无需重建或扩展网络，从而降低应用成本等。另外，本发明所基于的CSI是WiFi信号的一种重要特征，与传统室内定位技术常用的接收信号强度(Received Signal Strength，以下简称RSS)相比，CSI可以提供多个子载波幅值和相位差信息，更好地描述信号的传播路径。

然而，受限于多人环境下更明显的多径效应，混合有多人位置信息的CSI信号往往更加复杂且难以分离，从而导致现有的基于WiFi感知的室内定位技术往往局限于单人而无法实现多人定位。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于WiFi无接触感知的多人室内定位方法。该方法基于CSI进行多人室内定位，首先通过对单人CSI信号的收集、预处理、特征提取构建单人离线指纹数据库，所提取的特征反映位置信息；其次，将多人室内定位场景建模为BSS问题，并采用RobustICA对混合的CSI信号进行分离；最后，对分离后的信号提取特征，利用KNN算法与指纹数据库进行匹配，完成对多个人的无接触感知定位。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于WiFi无接触感知的多人室内定位方法，所述多人室内定位方法包括：

S1、单人离线指纹数据库构建步骤，过程如下：

S11、收集单人位于室内各个位置的信道状态信息，以下信道状态信息简称CSI；

S12、将步骤S11获取到的CSI进行数据预处理；

S13、对步骤S12预处理后的CSI进行降维以及特征提取；

S14、通过步骤S13提取得到的特征构建指纹数据库；

S2、多人在线定位匹配步骤，过程如下：

S21、收集多人位于室内不同位置的CSI原始数据(以下简称第一CSI数据)以及不存在人的静态背景CSI数据(以下简称第二CSI数据)；

S22、使用步骤S21获取到的第一CSI数据减去第二CSI数据，得到去除背景静态信号的CSI混合信号(以下简称第三CSI数据)；

S23、将步骤S22中计算得到的第三CSI数据的分离问题转化为盲源分离问题(以下盲源分离简称BSS)，并使用独立成分分析(以下独立成分分析简称RobustICA)算法进行分离，得到含有单人位置特征的第四CSI数据；

S24、将步骤S23获取到的第四CSI数据进行数据预处理；

S25、对步骤S24预处理后的第四CSI数据进行降维以及特征提取；