專利名稱：一種室內(nèi)定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是模式識(shí)別領(lǐng)域內(nèi)的一種室內(nèi)定位方法，具體涉及到基于K近鄰的近鄰點(diǎn)數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)定位方法。
背景技術(shù)：
室內(nèi)定位技術(shù)在商業(yè)、公共安全等方面的應(yīng)用前景非常廣闊，是現(xiàn)今研究的熱點(diǎn)技術(shù)之一。在商業(yè)應(yīng)用上，室內(nèi)定位系統(tǒng)可以用來跟蹤定位有特殊需求的人、遠(yuǎn)離視線監(jiān)管的小孩，給盲人導(dǎo)航，在醫(yī)院內(nèi)定位需要用到的儀器設(shè)備，大型倉庫中的調(diào)度等；在公共安全方面，室內(nèi)定位系統(tǒng)可以用來跟蹤監(jiān)獄犯人，導(dǎo)航警察、消防員等以完成他們?cè)谑覂?nèi)的任務(wù)。
現(xiàn)階段常用的室內(nèi)定位方法一般分為基于基礎(chǔ)設(shè)施和無基礎(chǔ)設(shè)施?；诨A(chǔ)設(shè)施的方法有的是在通信節(jié)點(diǎn)上安裝紅外或超聲波傳感器，例如Active Badge和Cricket系統(tǒng)。但由于傳輸距離和視距的限制，這種系統(tǒng)使用范圍很有限，而且定位精度依賴節(jié)點(diǎn)密集度。另外還有的基于基礎(chǔ)設(shè)施的使用測(cè)角度的傳感器陣列和高精度的定時(shí)器，例如到達(dá)角度定位(Angle ofArrival, Α0Α),到達(dá)時(shí)間定位(Time ofArrival, T0A)等方法,這類方法的定位系統(tǒng)造價(jià)昂貴，而且定位精度往往不理想。無基礎(chǔ)設(shè)施的方法就是直接使用定位節(jié)點(diǎn)通信使用的射頻信號(hào)強(qiáng)度RSS定位。傳統(tǒng)的RSS定位方式一般使用距離-損耗模型，在多徑傳播效應(yīng)，以及信號(hào)衰減規(guī)律異常復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境下，精度很不穩(wěn)定?；赗SS指紋數(shù)據(jù)庫的定位方法，可有效避免多徑和障礙物等對(duì)定位精度的影響并且降低了定位算法復(fù)雜度。RSS (Received Signal Strength)指紋數(shù)據(jù)庫定位方法主要分為RSS指紋數(shù)據(jù)庫建立階段和定位階段。RSS指紋數(shù)據(jù)庫建立階段，首先選擇定位系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)參考點(diǎn)的位置，然后記錄各參考點(diǎn)位置處接收到的各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的RSS值，將這些值組成該參考點(diǎn)特有的RSS向量，存入數(shù)據(jù)庫。定位階段，將待定位點(diǎn)處測(cè)得的RSS向量與RSS指紋數(shù)據(jù)庫中的進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配結(jié)果，估算出待定位點(diǎn)的位置?；赗SS指紋數(shù)據(jù)庫典型的方法有最近鄰法、K近鄰法等，但它們只是匹配得到待定位點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫中各參考點(diǎn)之間的單一的關(guān)系，得到最近鄰點(diǎn)或K近鄰點(diǎn)，忽略了更深層次的近鄰點(diǎn)與近鄰點(diǎn)、近鄰點(diǎn)與其他參考點(diǎn)之間的關(guān)系，沒有對(duì)RSS指紋數(shù)據(jù)庫中的有用信息進(jìn)行更進(jìn)一步的發(fā)掘和利用，定位精度很難有更進(jìn)一步的提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的RSS指紋數(shù)據(jù)庫定位方法存在的上述問題，提出了一種室內(nèi)定位方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種室內(nèi)定位方法，具體包括如下步驟步驟一、建立參考點(diǎn)的RSS指紋數(shù)據(jù)庫；步驟二、求每個(gè)參考點(diǎn)的K近鄰點(diǎn)，并建立近鄰點(diǎn)數(shù)據(jù)庫；
步驟三、求待定位點(diǎn)的K近鄰點(diǎn)，然后從近鄰點(diǎn)數(shù)據(jù)庫中找出這K個(gè)近鄰點(diǎn)的近鄰點(diǎn)中重復(fù)最多的η個(gè)近鄰點(diǎn)；步驟四、對(duì)步驟三得到的待定位點(diǎn)的K個(gè)近鄰點(diǎn)以及K個(gè)近鄰點(diǎn)的η個(gè)近鄰點(diǎn)的坐標(biāo)加權(quán)求和，得到待定位點(diǎn)的估計(jì)坐標(biāo)。本發(fā)明的有 益效果本發(fā)明的室內(nèi)定位方法首先建立RSS指紋數(shù)據(jù)庫，然后在K近鄰算法的基礎(chǔ)上建立所有參考點(diǎn)的近鄰點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，使得原本只是待定位點(diǎn)與參考點(diǎn)之間單一的關(guān)系，拓展為待定位點(diǎn)與參考點(diǎn)和待定位點(diǎn)的近鄰點(diǎn)與其他參考點(diǎn)之間的網(wǎng)狀關(guān)系；本發(fā)明的方法在RSS指紋數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，利用K近鄰算法構(gòu)造一個(gè)參考點(diǎn)的近鄰點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，這樣在定位運(yùn)算時(shí)便可建立一種待定位點(diǎn)與參考點(diǎn)和待定位點(diǎn)的近鄰點(diǎn)和其他參考點(diǎn)之間的網(wǎng)狀關(guān)系，充分挖掘利用了 RSS指紋數(shù)據(jù)庫中有用的信息，在有效避免了由于非視距傳輸效應(yīng)、多徑傳播效應(yīng)和RSS衰減規(guī)律異常的情況下對(duì)定位精度的影響的同時(shí)，也找出了更多在物理位置上聚攏于待定位點(diǎn)的參考點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明方法的實(shí)施過程流程圖。圖2為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地平面圖，其中，ΒΝ1-ΒΝ7為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置。圖3為本發(fā)明方法處理得到的聚攏于待定位點(diǎn)的參考點(diǎn)，其中編號(hào)8為待定位點(diǎn)位置，3，5，20為K近鄰算法得到的3個(gè)近鄰點(diǎn)，4，7，9，10，14，2為3個(gè)近鄰點(diǎn)的近鄰點(diǎn)中重復(fù)次數(shù)最多的6個(gè)參考點(diǎn)。圖4為本發(fā)明的方法和K近鄰算法的誤差累積比較圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方案做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明首先建立RSS指紋數(shù)據(jù)庫，然后在K近鄰算法的基礎(chǔ)上，構(gòu)造一個(gè)參考點(diǎn)的近鄰點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，這樣在定位運(yùn)算時(shí)便可建立一種待定位點(diǎn)與參考點(diǎn)和待定位點(diǎn)的近鄰點(diǎn)和其他參考點(diǎn)之間的網(wǎng)狀關(guān)系，充分挖掘利用了 RSS指紋數(shù)據(jù)庫中有用的信息。K近鄰算法的基本思想是在給定實(shí)例后，根據(jù)與該實(shí)例的相似度在訓(xùn)練樣本集中選取與該新實(shí)例距離最近(最相似)的K個(gè)樣本(參考點(diǎn))，然后由著K個(gè)樣本進(jìn)行新實(shí)例的值的判定。本發(fā)明的方法假定所有的實(shí)例對(duì)應(yīng)于多為空間中的點(diǎn)，在該空間中任意一個(gè)實(shí)例X可以表示為如下的特征向量Xa1(X), a2 (X)，a3 (X)，···, an(x)> (I)其中，ajx)表示實(shí)例的第r個(gè)屬性值，任意兩個(gè)實(shí)例ρ,Ρρ」之間的相似度可用向量相似度公式計(jì)算，表示為d(Pi，Pj)。本方法采用如式(2)的Jffreys&Matusita距離公式
權(quán)利要求
1.一種室內(nèi)定位方法，具體包括如下步驟 步驟一、建立參考點(diǎn)的RSS指紋數(shù)據(jù)庫； 步驟二、求每個(gè)參考點(diǎn)的K近鄰點(diǎn)，并建立近鄰點(diǎn)數(shù)據(jù)庫； 步驟三、求待定位點(diǎn)的K近鄰點(diǎn)，然后從近鄰點(diǎn)數(shù)據(jù)庫中找出這K個(gè)近鄰點(diǎn)的近鄰點(diǎn)中重復(fù)最多的η個(gè)近鄰點(diǎn)； 步驟四、對(duì)步驟三得到的待定位點(diǎn)的K個(gè)近鄰點(diǎn)以及K個(gè)近鄰點(diǎn)的η個(gè)近鄰點(diǎn)的坐標(biāo)加權(quán)求和，得到待定位點(diǎn)估計(jì)坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的室內(nèi)定位方法，其特征在于，步驟四的具體過程如下 分別計(jì)算待定位點(diǎn)與K個(gè)近鄰點(diǎn)以及K個(gè)近鄰點(diǎn)的η個(gè)近鄰點(diǎn)的RSS向量相似度；然后利用得到的向量相似度計(jì)算出K個(gè)近鄰點(diǎn)以及K個(gè)近鄰點(diǎn)的η個(gè)近鄰點(diǎn)坐標(biāo)的權(quán)值Wi,
全文摘要
本發(fā)明公開了一種室內(nèi)定位方法，包括步驟建立參考點(diǎn)的RSS指紋數(shù)據(jù)庫；求每個(gè)參考點(diǎn)的K近鄰點(diǎn)，并建立近鄰點(diǎn)數(shù)據(jù)庫；求待定位點(diǎn)的K近鄰點(diǎn)，然后從近鄰點(diǎn)數(shù)據(jù)庫中找出這K個(gè)近鄰點(diǎn)的近鄰點(diǎn)中重復(fù)最多的n個(gè)近鄰點(diǎn)；對(duì)得到的待定位點(diǎn)的K個(gè)近鄰點(diǎn)和它的近鄰點(diǎn)的n個(gè)近鄰點(diǎn)的坐標(biāo)加權(quán)求和，得到待定位點(diǎn)估計(jì)坐標(biāo)。本發(fā)明的方法建立所有參考點(diǎn)的近鄰點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，使得原本只是待定位點(diǎn)與參考點(diǎn)之間單一的關(guān)系，拓展為待定位點(diǎn)與參考點(diǎn)和待定位點(diǎn)的近鄰點(diǎn)與其他參考點(diǎn)之間的網(wǎng)狀關(guān)系，充分挖掘利用了RSS指紋數(shù)據(jù)庫中有用的信息，有效避免了非視距傳輸效應(yīng)、多徑傳播效應(yīng)和RSS衰減規(guī)律異常的情況下對(duì)定位精度的影響。
文檔編號(hào)G06F17/30GK102880673SQ201210332190
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者徐展, 唐道平, 劉丹, 張國偉, 曾慶瑾, 薛世帥 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)