[发明专利]一种基于众包指纹的室内指纹地图构建方法

摘要

一种基于众包指纹的室内指纹地图构建方法，属于基于指纹的室内定位技术，解决现有基于众包指纹构建室内指纹地图所存在的众包指纹位置标注不准确、维度不同和分布不均导致的定位准确度不高和计算量大的问题，用于通信与无线网络技术领域。本发明包括栅格划分步骤、获得众包指纹步骤、众包指纹拆分步骤、众包指纹数量判断步骤、AP筛选步骤、直接构造栅格指纹步骤和指纹曲面拟合步骤。本发明减少了指纹采集工作量，有利于提高定位准确度，同时减少指纹对比工作量。

主权项

1.一种基于众包指纹的室内指纹地图构建方法，包括栅格划分步骤、获得众包指纹步骤、众包指纹拆分步骤、众包指纹数量判断步骤、AP筛选步骤、直接构造栅格指纹步骤和指纹曲面拟合步骤，其特征在于：(1)栅格划分步骤：建立平面直角坐标系，将平面目标区域依照其物理结构划分为K个相互不重叠的功能区域，并将每个功能区域划分为大小基本相等的栅格，其中，第k个功能区域划分为J(k)个栅格，第j个栅格的栅格中心坐标记为(X_j，Y_j)，j＝1，2，…，J(k)，k＝1，2，…，K；K为正整数；(2)获得众包指纹步骤：通过行走轨迹的方式采集目标区域已有的WiFi信号，采集频率为0.5～2Hz，行走轨迹限制在目标区域中可行走区域，行走轨迹的数量应达到目标区域内numf≥0.5个，numf为每平方米包含众包指纹数量；每条行走轨迹近似直线且基本保持匀速行走，并记录每条行走轨迹的起始点坐标(x_b，y_b)与终止点坐标(x_e，y_e)，该行走轨迹的指纹集合l_traj：l_traj＝＜(x_b，y_b)，(x_e，y_e)，(f₁，f₂，…，f_r)＞；其中，行走轨迹中第t个众包指纹f_t：T为行走轨迹中采样的众包指纹数量，r_t2为第t个众包指纹中接收到第2个AP的信号强度，以下类推；N_f为第t个众包指纹中接收到AP的数量；对各条行走轨迹，在通过起始点坐标(x_b，y_b)和终止点坐标(x_e，y_e)的线段上，按行走轨迹中众包指纹数量，给各众包指纹均匀分配一个近似坐标；第k个功能区域中，第i个众包指纹f_i的坐标记为(x_i，y_i)，i＝1，2，…I(k)，I(k)为第k个功能区域中包含众包指纹的数目；(3)众包指纹拆分步骤：在同一功能区域中，计算第i个众包指纹f_i到第j个栅格的栅格中心的欧式距离d_ij：判断是否d_ij≤R，是则以拆分概率p_ij将第i个众包指纹f_i加入第j个栅格的栅格指纹支撑集GF_j中，否则，在栅格指纹支撑集GF_j中不加入第i个众包指纹f_i，用公式表示为：d_ij≤R，90cm≤拆分阈值R≤150cm；(4)众包指纹数量判断步骤：判断目标区域内是否numf≥2，是则进行步骤(5)；否则进行步骤(6)；(5)AP筛选步骤：对于同一功能区域每个栅格，判断其栅格指纹支撑集中是否拆分得到的众包指纹的数目≥Q，筛选阈值Q≥3，是则对该栅格指纹支撑集进行AP筛选，并构造栅格指纹；否则进行步骤(7)；(6)直接构造栅格指纹步骤：对于同一功能区域每个栅格，判断其栅格指纹支撑集中是否存在拆分得到的众包指纹，是则对该栅格直接构造栅格指纹；否则进行步骤(7)；(7)指纹曲面拟合步骤：对于该栅格指纹支撑集对应的第j个栅格，其栅格中心坐标为(X_j，Y_j)，基于其邻近栅格指纹，针对邻近栅格指纹包含的每个AP，采用指纹曲面拟合构造一个局部连续的无线电地图，在该无线电地图中计算栅格中心坐标(X_j，Y_j)处的每个AP的拟合信号强度值，并将其作为该栅格的栅格指纹；其邻近栅格指纹为通过AP筛选步骤或直接构造栅格指纹步骤得到的邻近栅格的栅格指纹。