基于搜索空間縮減的連續(xù)定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及室內(nèi)無線定位領域，尤其是一種根據(jù)移動位置連續(xù)性，應用室內(nèi)結構布局搜索空間縮減的定位方法。在離線訓練階段根據(jù)室內(nèi)結構布局設計一個無向連通圖，在地圖中參考位置收集多個AP的RSSI(信號強度)特征，建立RSSI指紋數(shù)據(jù)庫；在線定位階段，利用搜索空間縮減的連續(xù)定位算法，將定時獲取的各AP的RSSI目標指紋與指紋數(shù)據(jù)庫中的參考指紋進行匹配，把匹配后得到最大概率的位置作為定位結果。本方法簡單易行，該算法有效的降低了RSSI波動和相似RSSI指紋對定位結果造成的抖動，降低了算法實時定位階段的計算量，提高了定位速度、精度和穩(wěn)定性。
【專利說明】基于搜索空間縮減的連續(xù)定位方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及室內(nèi)無線定位領域，尤其是一種根據(jù)移動位置連續(xù)性，應用室內(nèi)結構布局搜索空間縮減的定位方法。

【背景技術】
[0002]近年來，位置服務的發(fā)展非常迅速，對現(xiàn)代生活方式有著重大的影響。位置服務從普通的商業(yè)應用到科學研究等各行業(yè)中都有重要的作用，如用路線導航，位置分享，跟蹤定位等。對于戶外環(huán)境，GPS是一種成熟應用于位置服務的技術，它能夠在戶外環(huán)境提供較為精確的位置信息，滿足室外位置服務的精度要求。而在大型建筑內(nèi)，如地下停車場等室內(nèi)環(huán)境中，由于無法正常接收衛(wèi)星信號導致GPS技術無法應用于室內(nèi)定位，并且GPS定位精度也無法滿足室內(nèi)位置服務的要求。室內(nèi)位置服務對定位技術提出了更苛刻的要求，它需要高精度、高穩(wěn)定、低開銷。目前能夠用于室內(nèi)定位的技術主要有紅外技術、藍牙技術、RFID、ZigBee, WiFi和UffB等。室內(nèi)定位的方法常用的有TOA(到達時間)、TD0A(到達時間差)、AOA(到達角度)、RSSI (接收信號強度)測距方法，以及位置指紋法。由于電磁波在傳輸過程容易受到環(huán)境和多徑效應等干擾，并且考慮到設備開銷等可行性，基于RSSI信號指紋的方法成為目前最廣泛關注的技術。
[0003]由于室內(nèi)環(huán)境的復雜性，電磁波在傳播過程中收到多徑效應干擾，導致在不同的位置可能存在相近的RSSI指紋。當有較大距離的物理位置之間產(chǎn)生這種相似性時，在定位階段定位結果可能發(fā)生較大誤差的現(xiàn)象，這種位置稱為歧義點。這種現(xiàn)象給位置估算增加了不穩(wěn)定性，降低了定位精度。而實際上，用戶在室內(nèi)走動時，其位置軌跡有一定的連續(xù)性，不可能從一個房間跳躍到另一個房間，甚至是從同一個房間兩個較大距離的位置之間跳躍，這種位置連續(xù)性對定位有著非常重要的參考意義。為了降低定位算法實時計算開銷，以及降低較大定位誤差的概率和增加定位精度，我們根據(jù)用戶移動連續(xù)性的特征，應用室內(nèi)結構布局構造定位地圖，提出一種搜索空間縮減的連續(xù)定位算法，并設計出一套簡單易實施、高精度的室內(nèi)定位系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本方法要解決的技術問題是提供一種無線網(wǎng)絡中，基于根據(jù)用戶移動連續(xù)性的特征，應用室內(nèi)結構布局構造定位地圖，使用搜索空間縮減的連續(xù)定位方法。該方法有利于減小RSSI受室內(nèi)多徑、繞射、障礙物、人員走動等干擾因素引起的定位誤差，從而提高室內(nèi)定位速度、精度、穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn):基于搜索空間縮減的連續(xù)定位算法，其特征在于包括以下步驟:
[0006]I)將定位區(qū)域劃分成均勻網(wǎng)格，并在目標區(qū)域內(nèi)設置參考位置，構建離線參考位置坐標地圖；
[0007]2)根據(jù)定位區(qū)域的參考位置坐標地圖，根據(jù)室內(nèi)布局結構構建參考位置無向連通圖；
[0008]3)通過室內(nèi)結構布局無向連通圖，建立一個鄰接矩陣，根據(jù)鄰接矩陣生成一個路徑距離矩陣，表示位置點與位置點之間的最短路徑距離；
[0009]4)根據(jù)定位區(qū)域的參考位置坐標地圖，采集各位置對各AP(客戶端)的RSSI強度，采集100次并作均值處理，從而得到RSSI指紋庫；
[0010]5)將建立好的RSSI指紋庫、參考位置坐標圖、路徑距離矩陣導入服務器中的定位系統(tǒng)；
[0011]6)移動用戶攜帶安裝有定位系統(tǒng)客戶端的移動終端在場景移動時，客戶端將實時RSSI指紋傳送給定位服務器；
[0012]7)定位服務器對接收的數(shù)據(jù)使用本發(fā)明的定位方法實現(xiàn)定位。
[0013]所述的無向連通圖表示為:
[0014]G =〈V, E> V= (Vi I i = I, 2,…，η)
[0015]E = (e^.I e^.= O or I, i, j = I, 2，…，η)
[0016]式中，V表不米樣點的集合，E表不米樣點之間連通邊的集合，eu表不第i個位置與第j個位置的鄰接關系，I表示兩個位置是相鄰的，O表示不相鄰。
[0017]所述的路徑距離矩陣，首先設置K搜索空間，上一個位置i，通過最短路徑距離矩陣可以得到符合Clij < K位置j的集合N，其中位置集合N即為縮減的搜索空間，再根據(jù)搜

索空間集合N，可以計算出各位置P(Li)先驗概率

【權利要求】
1.一種基于搜索空間縮減的連續(xù)定位方法，其特征在于: 1)將定位區(qū)域劃分成均勻網(wǎng)格，并在目標區(qū)域內(nèi)設置參考位置，構建離線參考位置坐標地圖； 2)根據(jù)定位區(qū)域的參考位置坐標地圖，根據(jù)室內(nèi)布局結構構建參考位置無向連通圖； 3)通過室內(nèi)結構布局無向連通圖，建立一個鄰接矩陣，根據(jù)鄰接矩陣生成一個路徑距離矩陣，表示位置點與位置點之間的最短路徑距離； 4)根據(jù)定位區(qū)域的參考位置坐標地圖，采集各位置對各客戶端的RSSI強度，采集100次并作均值處理得到RSSI指紋庫； 5)將建立好的RSSI指紋庫、參考位置坐標圖、路徑距離矩陣導入服務器中的定位系統(tǒng)； 6)移動用戶攜帶安裝有定位系統(tǒng)客戶端的移動終端在場景移動時，客戶端將實時RSSI 指 紋傳送給定位服務器； 7)定位服務器對接收的數(shù)據(jù)使用本發(fā)明的定位方法實現(xiàn)定位。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于搜索空間縮減的連續(xù)定位方法，其特征在于:所述的無向連通圖表示為:
G =〈V, E> V= (Vi I i = I, 2,…，η)
E = (e^.I e^.= O or I, i, j = I, 2，…，η) 式中，V表不米樣點的集合，E表不米樣點之間連通邊的集合，eu表不第i個位置與第j個位置的鄰接關系，I表不兩個位置是相鄰的，O表不不相鄰。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于搜索空間縮減的連續(xù)定位方法，其特征在于所述的路徑距離矩陣，首先設置K搜索空間，上一個位置i，通過最短路徑距離矩陣可以得到符合Clij< K位置j的集合，其中位置集合N即為縮減的搜索空間，再根據(jù)根據(jù)搜索空間集合N，計算出各位置P(Li)先驗概率:
k為集合N中的位置個數(shù)。
【文檔編號】G01S5/02GK104076327SQ201410335025
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權日:2014年7月15日
【發(fā)明者】葉阿勇, 邵劍飛, 許力 申請人:福建師范大學