[发明专利]一种基于多链插值构建指纹地图的室内定位方法

说明书

本发明公开了一种基于多链插值构建指纹地图的室内定位方法，属于无线设备定位方法研究技术领域，该方法包括以下步骤：根据采样规则对样本目标进行采样，采样得到采样点数据集，该采样点数据集包括采样点的位置坐标信息和采样点的RSS值；将上述采样点数据集输入到所述基于多链插值构建指纹地图的系统中；由基于多链插值构建指纹地图的系统进行内部处理，得到完整的指纹地图，完整的指纹地图包括采样点数据集和待插入点数据集，该待插入点数据集包括待插入点的位置坐标信息和待插入点的RSS值；通过完整的指纹地图和待检测点的RSS值，得到该待检测点的位置坐标信息，本发明方法相对传统室内定位方法提高了定位精度和稳定性。

技术领域

本发明属于无线设备定位方法研究技术领域，具体是涉及一种基于多链插值构建指纹地图的室内定位方法。

背景技术

基于位置的服务逐渐成为日常生活中不可或缺的一种服务，按实现场景一般被分为室外定位和室内定位。传统的定位方法包括使用卫星定位系统定位的方法，使用卫星定位系统定位的方法包括卫星定位系统(例如北斗、GPS等)的部署，在室外定位场景中，卫星定位系统(例如北斗、GPS等)的部署使得室外定位与导航得到了很好的应用，定位精度非常高，均可达到亚米级。在室内定位场景中，由于室内各种障碍物对卫星信号的干扰，导致卫星无法实现室内精准定位。

无线设备在室内环境的广泛部署，使得基于室内定位的服务成为研究热点。针对室内定位方法的研究，通常研究人员使用无线信号指纹进行匹配定位的方法。其基本思想主要是利用接入点(Access Point，AP)在不同位置的空间差异性，将参考点的无线信号特征作为物理位置的特征，来判断所在位置。该无线信号特征被称为指纹(Fingerprint)特征，其中信号接收强度(Received Signal Strength，RSS)就是典型的指纹特征。基于接收信号强度的室内定位是提供精准位置服务的关键，该方法首先需要为感知区域构建指纹地图(Site Survey)，需要对感知区域的大量参考点采集信号数据，极其耗时费力。为解决这一问题，研究人员通过采集部分参考点的信号接收强度(Received Signal Strength，RSS)，并利用它们对周围未采样点进行插值，以构建整个区域的地图，这一方式可以有效减少地图的创建和更新时间，但同时根据指纹定位方式，当参考点较少时，定位误差一般会随之增大，也降低了定位精度。而为满足大规模场景的定位需求，如大型商贸中心、停车场、会议行政中心等，需要巨大的测量成本，同时为提升定位精度，要求尽可能采样更多参考点的信号数据。同时由于无线信号的固有特性，参考点的信号会随着时间发生改变，导致同一位置的指纹在采样阶段和测试阶段不一致，从而无法匹配到。为此，需要每隔一段时间对指纹库进行维护和更新，这进一步提高了定位成本。因此，在保证定位精度的同时，如何减少指纹数据库建立和更新过程的工作量是至关重要的。

对指纹定位方式来说，创建或更新地图都需要耗费大量的时间和人力成本。在实际采样中，当定位场景较大时，对感知环境进行密集的采样显然不太实际。为解决这一问题，研究人员采用指纹地图虚拟化的方式来构建地图。具体来说，在创建地图时，对感知环境不进行全面采样，而仅采集部分点信号，然后利用这些值来模拟出未采样位置的信号，扩充得到完整的指纹地图，这样可以大大减少采样量从而节省了采样成本。当定位场景的面积越大，指纹地图虚拟化节省的资源也就越多，其重要性也就越能体现。这一方式降低了地图构建和更新过程的工作量，并在一定程度上保证了定位精度。在指纹虚拟化构建中，面向WiFi和射频的指纹地图构建是较为有代表性的方式。