一種基于建筑物開(kāi)放邊緣距離加權(quán)的樓層識(shí)別方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于建筑物開(kāi)放邊緣距離加權(quán)的樓層識(shí)別方法。目前方法都需要額外傳感器設(shè)備或復(fù)雜算法，對(duì)設(shè)備的運(yùn)算能力和存儲(chǔ)能力要求高。本發(fā)明方法首先進(jìn)行部署，然后進(jìn)行樓層定位。部署中首先確定每個(gè)AP與所在樓層的開(kāi)放邊緣的最小距離，得到最小距離的平均值，然后對(duì)每個(gè)AP計(jì)算樓層定位權(quán)重，得到每個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)得信號(hào)強(qiáng)度矢量。樓層定位中首先測(cè)量當(dāng)前位置的信號(hào)強(qiáng)度矢量，然后計(jì)算每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)與當(dāng)前位置的信號(hào)強(qiáng)度矢量加權(quán)距離，取信號(hào)強(qiáng)度矢量加權(quán)距離最小的測(cè)量點(diǎn)所在樓層為用戶(hù)當(dāng)前所在樓層。本發(fā)明方法根據(jù)每個(gè)AP距離樓層開(kāi)放邊緣的距離作為權(quán)重因子來(lái)計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度矢量距離，對(duì)傳統(tǒng)算方法進(jìn)行修正，得到更為精確的樓層定位結(jié)果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于建筑物開(kāi)放邊緣距離加權(quán)的樓層識(shí)別方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信號(hào)定位識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于建筑物開(kāi)放邊緣距離加權(quán)的樓層識(shí)別方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和人們對(duì)定位服務(wù)需求的日益增多，無(wú)線定位技術(shù)得到越來(lái)越多的關(guān)注。GPS(Global Posit1n System，全球定位系統(tǒng))是20世紀(jì)70年代由美國(guó)研制的以為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)為目的的空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。對(duì)于信號(hào)到達(dá)較為容易的開(kāi)闊的室外環(huán)境，GPS可以提供高精度的定位信息。而對(duì)于室內(nèi)環(huán)境，由于建筑物本身的遮擋以及建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括墻壁、門(mén)窗、各種擺設(shè)和實(shí)時(shí)變化的人員走動(dòng)，使得在室內(nèi)環(huán)境中接收到的GPS信號(hào)極其微弱，無(wú)法從中獲得定位所需的有效信息，因此需要考慮建立一種室內(nèi)的定位系統(tǒng)，為日益增長(zhǎng)的室內(nèi)定位需求提供可靠的定位信息。
[0003]目前，可以用來(lái)作為室內(nèi)定位的無(wú)線信號(hào)主要包括WiFi和藍(lán)牙，WiFi或者藍(lán)牙AP(Access Point，無(wú)線接入點(diǎn)，即熱點(diǎn))周期性發(fā)出廣播信號(hào)，可以用作定位。無(wú)線室內(nèi)定位原理如圖1所示。在室內(nèi)空間內(nèi)部署無(wú)線接入點(diǎn)A和B之后，在測(cè)量點(diǎn)I的位置可以測(cè)量到A的信號(hào)強(qiáng)度為-69，B的信號(hào)強(qiáng)度為-82，構(gòu)成信號(hào)強(qiáng)度矢量[-69，-82]。同樣，在測(cè)量點(diǎn)2的位置分別測(cè)量到A和B的強(qiáng)度為-74和-72，構(gòu)成信號(hào)強(qiáng)度矢量[_74，-72]。對(duì)圖中所有的測(cè)量點(diǎn)上對(duì)A和B的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，獲得所有測(cè)量點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度矢量，便生成了該區(qū)域的信號(hào)指紋地圖。用戶(hù)所持手機(jī)在當(dāng)前位置測(cè)到的A和B的信號(hào)強(qiáng)度分別為-73和-75，即當(dāng)前位置的信號(hào)強(qiáng)度矢量[-73，-75]。SsqrO為開(kāi)平方函數(shù)，則根據(jù)矢量距離計(jì)算公式得到其與A點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度矢量距離為:
S(測(cè)量點(diǎn) I)= sqr((-73+74)2+(-75+72)2) =3.16
S(測(cè)量點(diǎn) 2)= sqr( (-73+69)2+(-75+82)2) =8.06
由此可知，用戶(hù)當(dāng)前所在的位置更接近于測(cè)量點(diǎn)I。由此可知，在定位時(shí)將實(shí)際測(cè)量得到的信號(hào)強(qiáng)度與整個(gè)指紋地圖進(jìn)行匹配，找到與之最為相似的測(cè)量點(diǎn)，即為當(dāng)前所在的近似位置。
[0004]如何確定定位者當(dāng)前所在樓層是是無(wú)線室內(nèi)定位的關(guān)鍵技術(shù)之一。通常無(wú)線室內(nèi)定位存在著一定的誤差。首先，由于AP每次發(fā)出信號(hào)的強(qiáng)度不完全一致；其次，周?chē)h(huán)境中人和物的移動(dòng)、電子設(shè)備的干擾也會(huì)導(dǎo)致AP發(fā)出的信號(hào)產(chǎn)生一定的變化；再次，定位者使用的接收設(shè)備各不相同，對(duì)同一信號(hào)的接收強(qiáng)度也不一樣。以WiFi信號(hào)為例，定位的平均誤差一般在3米左右。在水平方向上存在3米左右的誤差，對(duì)一般應(yīng)用不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。然而在垂直方向上，3米左右近似于建筑物的層高，會(huì)導(dǎo)致樓層識(shí)別的錯(cuò)誤。一旦樓層識(shí)別錯(cuò)誤，定位系統(tǒng)將顯示錯(cuò)誤的平面圖，對(duì)應(yīng)用產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
[0005]目前樓層定位的方法有以下幾類(lèi):1.上下樓判斷法:通過(guò)加速度傳感器記錄定位者上下樓層的動(dòng)作，可以有效判斷當(dāng)前所在的樓層。2.投票法:統(tǒng)計(jì)每個(gè)樓層信號(hào)強(qiáng)度矢量距離較小的點(diǎn)的個(gè)數(shù)，數(shù)量最多的為當(dāng)前樓層。3.軌跡預(yù)測(cè)法:根據(jù)移動(dòng)的軌跡和速度預(yù)測(cè)當(dāng)前所在的樓層。這些方法都需要額外的傳感器設(shè)備或者復(fù)雜算法，對(duì)定位設(shè)備的運(yùn)算能力和存儲(chǔ)能力要求高。設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單快速精確的樓層定位算法，是構(gòu)造高精度的室內(nèi)定位系統(tǒng)亟待解決的重要問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是提出一種基于建筑物開(kāi)放邊緣距離加權(quán)的樓層識(shí)別方法，該方法利用邊界距離加權(quán)的信號(hào)強(qiáng)度矢量距離計(jì)算方法解決樓層識(shí)別的精度問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明方法的主要思想是:樓層定位產(chǎn)生的錯(cuò)誤絕大部分原因是由樓層的開(kāi)放邊緣引起的，相鄰兩個(gè)樓層之間信號(hào)可以通過(guò)開(kāi)放邊緣無(wú)障礙地進(jìn)行傳遞，因此信號(hào)衰減的幅度較小，兩個(gè)樓層的信號(hào)強(qiáng)度差別不大，導(dǎo)致樓層定位的誤差。在建筑物中部署的離樓層的開(kāi)放邊緣越近，這個(gè)AP的信號(hào)會(huì)導(dǎo)致樓層定位錯(cuò)誤的可能性越大，距離樓層的開(kāi)放邊緣越遠(yuǎn)，這個(gè)AP的信號(hào)導(dǎo)致樓層定位錯(cuò)誤的可能性越小。因此把AP與樓層開(kāi)放邊緣的距離作為權(quán)重來(lái)計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度矢量距離進(jìn)行定位，距離樓層的開(kāi)放邊緣遠(yuǎn)的AP具有大的權(quán)重，距離樓層的開(kāi)放邊緣近的具有小的權(quán)重，這一方法可以有效避免樓層定位誤差。
[0008]本發(fā)明方法首先進(jìn)行部署，然后進(jìn)行樓層定位。
[0009]所述的部署是對(duì)一個(gè)η層、每層m個(gè)AP的建筑物進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，獲得該建筑物的信號(hào)特征數(shù)據(jù)，所述的AP為熱點(diǎn)(Access Point，無(wú)線接入點(diǎn))，具體步驟是:
步驟1、對(duì)建筑物中的每個(gè)AP進(jìn)行編號(hào)AP (k, j)其中k為AP所在的樓層號(hào)，j為AP在該樓層中的編號(hào)，I≤j≤m。
[0010]步驟2、確定每個(gè)AP(k，j)與所在樓層的開(kāi)放邊緣的最小距離D(k，j)，所述開(kāi)放邊緣是指建筑物外墻中沒(méi)有混凝土墻體的部分。
[0011]步驟3、計(jì)算所有AP的D值的平均值D

【權(quán)利要求】
1.一種基于建筑物開(kāi)放邊緣距離加權(quán)的樓層識(shí)別方法，該方法首先進(jìn)行部署，然后進(jìn)行樓層定位，其特征在于: 所述的部署是對(duì)一個(gè)η層、每層m個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)(AP)的建筑物進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，獲得該建筑物的信號(hào)特征數(shù)據(jù)，具體步驟是: 步驟1、對(duì)建筑物中的每個(gè)AP進(jìn)行編號(hào)AP (k，j)其中k為AP所在的樓層號(hào)，j為AP在該樓層中的編號(hào)，I ^ j ^ m ； 步驟2、確定每個(gè)AP(k，j)與所在樓層的開(kāi)放邊緣的最小距離D(k，j)，所述開(kāi)放邊緣是指建筑物外墻中沒(méi)有混凝土墻體的部分； 步驟3、計(jì)算所有AP的D值的平均值D ,
; 步驟4、對(duì)每個(gè)AP(k，j)計(jì)算樓層定位權(quán)重=； 步驟5、對(duì)建筑物中的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)編號(hào)為point (X，y)，其中X為測(cè)量點(diǎn)所在的樓層號(hào)，y為測(cè)量點(diǎn)在該樓層中的編號(hào)； 步驟6、在每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)point (X，y)測(cè)得信號(hào)強(qiáng)度矢量V (x，y)，
V(X，y) =RSSI (point (x, y)，AP (I, I))，
RSSI (point (x, y), AP (1,2)),
RSSI (point (x, y), AP (2,1)),
RSSI(point (x,y), AP (2，2))，
RSSI (point (x, y), AP (n, I)),
RSSI (point (x, y), AP (n, 2)),
RSSI (point (x, y), AP (n, m)) 所述RSSI (point (x, y)，AP (k, j))表示在測(cè)量點(diǎn)point (x, y)測(cè)到的AP (k, j)的信號(hào)強(qiáng)度； 所述的樓層定位是指用戶(hù)確定自身當(dāng)前所在樓層，具體方法是: 步驟1、測(cè)量當(dāng)前位置point的信號(hào)強(qiáng)度矢量V，
V= RSSI (point, AP(I, I)),
RSSI (point, AP (1,2)),
RSSI(point, AP(2,I)),
RSSI(point, AP (2，2))，
RSSI (point, AP (n, I)),
RSSI (point, AP (n, 2)),RSSI (point, AP (n, m)) 步驟I1、對(duì)每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)point (x，y)，計(jì)算與當(dāng)前位置的信號(hào)強(qiáng)度矢量加權(quán)距離
步驟II1、對(duì)所有測(cè)量點(diǎn)根據(jù)其信號(hào)強(qiáng)度矢量加權(quán)距離進(jìn)行排序，取信號(hào)強(qiáng)度矢量加權(quán)距離最小的測(cè)量點(diǎn)所在樓層為用戶(hù)當(dāng)前所在樓層。
【文檔編號(hào)】G01S5/00GK104202818SQ201410444615
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】朱旭東, 邱瑛, 沈麗華 申請(qǐng)人:創(chuàng)業(yè)軟件股份有限公司