指紋定位方法與服務(wù)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種指紋定位方法與服務(wù)器，不同于傳統(tǒng)的利用功率作為指紋的方法，而是利用多徑時延構(gòu)造指紋，由于多徑時延的結(jié)構(gòu)主要跟環(huán)境的建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)，人群等環(huán)境動態(tài)變化對多徑時延的影響比較小，所以本方法與服務(wù)器能夠降低人群等環(huán)境變化的影響，提高指紋定位的準確性，及對實際環(huán)境的適用性。
【專利說明】指紋定位方法與服務(wù)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信定位【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種指紋定位方法與服務(wù)器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信技術(shù)的發(fā)展，作為移動通信和個人通信服務(wù)的一部分，位置服務(wù)變得越來越重要了。
[0003]指紋定位技術(shù)是室內(nèi)位置服務(wù)中的一種常用技術(shù)，傳統(tǒng)的指紋定位技術(shù)前期需要建立指紋庫，即人為地對各參考點進行訓(xùn)練以建立指紋庫，后期則將在線數(shù)據(jù)與指紋庫中的數(shù)據(jù)對比，找到匹配的數(shù)據(jù)，以此實現(xiàn)定位。
[0004]在指紋定位法使用過程中，由于人群移動等環(huán)境因素的變化，信號功率受到很大的影響。因而當人流量變化后，若仍然采用前期建立的指紋庫進行匹配，所得結(jié)果必然偏離真實值。換言之，傳統(tǒng)的指紋定位方法的準確性有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述情況，本發(fā)明提出了一種指紋定位方法與服務(wù)器，以提高室內(nèi)定位的準確性。
[0006]一種指紋定位方法，包括步驟:
[0007]在終端和各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測信號各個徑的時延和峰值；
[0008]選取最大的若干個峰值，將所述若干個峰值對應(yīng)的徑作為有效徑，將有效徑與對應(yīng)的時延結(jié)合，得到多徑時延結(jié)構(gòu)；
[0009]匯總終端與各接入點之間的多徑時延結(jié)構(gòu)，得到終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)；
[0010]將終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)與指紋庫中離線測量的參考點的多徑時延結(jié)構(gòu)進行匹配，選出多徑時延結(jié)構(gòu)最相似的若干個參考點；
[0011]對選出的參考點的位置進行加權(quán)平均，得到終端的當前位置。
[0012]一種指紋定位服務(wù)器，包括:
[0013]時延與峰值檢測單元，用于在終端和各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測信號各個徑的時延和峰值；
[0014]有效徑選取單元，用于選取最大的若干個峰值，將所述若干個峰值對應(yīng)的徑作為有效徑，將有效徑及對應(yīng)的時延結(jié)合，得到多徑時延結(jié)構(gòu)；
[0015]當前多徑時延結(jié)構(gòu)確定單元，用于匯總終端與各接入點之間的多徑時延結(jié)構(gòu)，得到終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)；
[0016]指紋庫匹配單元，將終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)與指紋庫中離線測量的參考點的多徑時延結(jié)構(gòu)進行匹配，選出多徑時延結(jié)構(gòu)最相似的若干個參考點；
[0017]終端位置估計單元，用于對選出的參考點的位置進行加權(quán)平均，得到終端的當前位置。[0018]本發(fā)明的指紋定位方法與服務(wù)器，不同于傳統(tǒng)的利用功率作為指紋的方法，而是利用多徑時延構(gòu)造指紋，由于多徑時延的結(jié)構(gòu)主要跟環(huán)境的建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)，人群等環(huán)境動態(tài)變化對多徑時延的影響比較小，所以本方法與服務(wù)器能夠降低人群等環(huán)境變化的影響，提高指紋定位的準確性，及對實際環(huán)境的適用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明指紋定位方法的流程示意圖；
[0020]圖2為一個室內(nèi)定位場景示意圖；
[0021]圖3為圖2所示場景的定位流程示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明指紋定位服務(wù)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的保護范圍。
[0024]本發(fā)明的指紋定位方法，如圖1所示，包括步驟:
[0025]步驟S101、在終端和各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測信號各個徑的時延和峰值；
[0026]步驟S102、選取最大的若干個峰值，將所述若干個峰值對應(yīng)的徑作為有效徑，將有效徑與對應(yīng)的時延結(jié)合，得到多徑時延結(jié)構(gòu)；
[0027]步驟S103、匯總終端與各接入點之間的多徑時延結(jié)構(gòu)，得到終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)；
[0028]步驟S104、將終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)與指紋庫中離線測量的參考點的多徑時延結(jié)構(gòu)進行匹配，選出多徑時延結(jié)構(gòu)最相似的若干個參考點；
[0029]步驟S105、對選出的參考點的位置進行加權(quán)平均，得到終端的當前位置。
[0030]如上所述，本方法分為離線階段和在線階段，離線階段根據(jù)已知位置的參考點建立了指紋庫，在線階段則根據(jù)在終端測得的信號特征匹配指紋庫，選出最佳匹配參考點，進而實現(xiàn)定位估計，下面結(jié)合一個具體實施例詳細介紹本方法離線和在線階段的步驟。
[0031]圖2是一室內(nèi)定位場景，場景內(nèi)分布了 4個接入點AP1、AP2、AP3、AP4，制作指紋庫的參考點分布在場景中(如Cl，1、Cl, 4、C4, 3)，UE是需要定位的終端。將本指紋定位方法應(yīng)用到圖2的場景，具體實施步驟如下:
[0032]離線階段:
[0033]I)按照圖2，根據(jù)定位精度要求，在整個定位場景分布參考點的位置。
[0034]2)參考點在已知位置上發(fā)送信號，所述信號可以是專用的定位信號，也可以是一般的導(dǎo)頻信號等。例如參考點Cx，y在位置(X，y)上發(fā)送定位信號。
[0035]3)各接入點接收到上述參考點發(fā)送的信號，對接收到的信號進行信號處理，解得并記錄下信號各徑的延時時間和功率。所述信號處理可以是利用信號的相關(guān)性，將接收到的信號與本地生成的信號進行相關(guān)處理，解得相關(guān)峰值和延時位置。例如APl將本地生成的定位信號序列和接收到的定位信號序列進行相關(guān)，可以得到各徑的相關(guān)峰值，記錄下峰值的時延位置和峰值的功率。
[0036]4) 一次或多次進行上述步驟3)，將得到的相關(guān)峰值的時延和功率結(jié)果進行運算，取出最可靠的若干個徑作為該所述參考點對于所述接入點的多徑時延結(jié)構(gòu)。由于得到的值是統(tǒng)計結(jié)果，所以可以看成得到的多徑結(jié)構(gòu)排除了信道隨機因素的影響，只與建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)。
[0037]5)將接入點AP1、AP2等測量所述參考點的多徑結(jié)構(gòu)匯總起來,對應(yīng)上該參考點的位置信息(X，y)，則得到了該參考點的定位指紋。所有參考點Cx，y的定位指紋的集合便得到該定位場景的定位指紋數(shù)據(jù)庫，簡稱指紋庫。
[0038]6)所述指紋庫內(nèi)容包括:參考點的位置信息(X，y)、接收到所述參考點定位信號的接入點列表(AP1、AP2...)、各接入點統(tǒng)計得到的所述參考點的多徑時延結(jié)構(gòu)等。
[0039]在線階段:
[0040]I)定位過程中如圖3所示，終端UE向接入點AP1、AP2…發(fā)送信號。所述信號可以是專用的定位信號，也可以是一般的導(dǎo)頻信號等。
[0041]2)分布在終端UE周圍的一個或者多個接入點接收所述接收機發(fā)送的信號。將所述接入點將接收到的信號進行信號處理，得到各徑的功率和時延。所述信號處理可以是利用信號的相關(guān)性，將接收到的信號與本地生成的信號進行相關(guān)處理，解得相關(guān)峰值和延時位置。如圖3中，各接入點對信號進行相關(guān)處理后得到該信號的所有多徑情況。
[0042]3)選取相關(guān)結(jié)果最大的若干個峰值，將所述若干個峰值對應(yīng)的徑當成是當前位置的有效徑，根據(jù)徑的時延得到當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)。如圖3中對信號的徑進行篩選，得到若干個最強徑的結(jié)構(gòu)。
[0043]4)接著如圖3中，將各接入點測量得到所述接收機UE當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)匯總，得到當前位置的總的測量樣本。將測量樣本與定位指紋數(shù)據(jù)庫中的指紋數(shù)據(jù)進行匹配。
[0044]5)所述匹配的方式可以是多樣的，可以直接對數(shù)據(jù)進行匹配，也可以經(jīng)過某些數(shù)學(xué)運算(如線性疊加)后進行匹配。
[0045]6)匹配得到與當前位置多徑時延結(jié)構(gòu)最相似的若干個參考點(圖2中為C3，4、C3, 5、C2，5、C4，5)，將所述參考點的位置信息進行加權(quán)和平均得出終端位置的估計值，然后反饋給終端UE完成定位。
[0046]本發(fā)明的指紋定位服務(wù)器是與上述定位方法對應(yīng)的服務(wù)器，如圖4所示，包括:
[0047]時延與峰值檢測單元，用于在終端和各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測信號各個徑的時延和峰值
[0048]有效徑選取單元，用于選取最大的若干個峰值，將所述若干個峰值對應(yīng)的徑作為有效徑，將有效徑及對應(yīng)的時延結(jié)合，得到多徑時延結(jié)構(gòu)；
[0049]當前多徑時延結(jié)構(gòu)確定單元，用于匯總終端與各接入點之間的多徑時延結(jié)構(gòu)，得到終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)；
[0050]指紋庫匹配單元，將終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)與指紋庫中離線訓(xùn)練的參考點的多徑時延結(jié)構(gòu)進行匹配，選出多徑時延結(jié)構(gòu)最相似的若干個參考點；
[0051]終端位置估計單元，用于對選出的參考點的位置進行加權(quán)平均，得到終端的當前位置。
[0052]作為一個優(yōu)選的 實施例，所述信號為定位信號或?qū)ьl信號。[0053]作為一個優(yōu)選的實施例，所述指紋庫匹配單元，還用于將每個接入點對應(yīng)的終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)進行線性疊加后，再與指紋庫中離線訓(xùn)練的參考點的多徑時延結(jié)構(gòu)進行匹配。
[0054]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點和有益效果:
[0055]I)利用多徑時延構(gòu)造指紋與利用功率作為指紋不同，多徑時延的結(jié)構(gòu)主要跟環(huán)境的建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)。人群等環(huán)境動態(tài)變化對多徑時延的影響比較小，所以本發(fā)明能夠提高指紋定位方法在實際環(huán)境中的適用性。
[0056]2)與傳統(tǒng)的三角定位方法不同，本發(fā)明在單接入節(jié)點的情況下也能進行定位。
[0057]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種指紋定位方法，其特征在于，包括步驟: 在終端和各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測信號各個徑的時延和峰值； 選取最大的若干個峰值，將所述若干個峰值對應(yīng)的徑作為有效徑，將有效徑與對應(yīng)的時延結(jié)合，得到多徑時延結(jié)構(gòu)； 匯總終端與各接入點之間的多徑時延結(jié)構(gòu)，得到終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)；將終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)與指紋庫中離線測量的參考點的多徑時延結(jié)構(gòu)進行匹配，選出多徑時延結(jié)構(gòu)最相似的若干個參考點； 對選出的參考點的位置進行加權(quán)平均，得到終端的當前位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋定位方法，其特征在于， 所述信號為定位信號或?qū)ьl信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的指紋定位方法，其特征在于， 將每個接入點對應(yīng)的終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)進行線性疊加后，再與指紋庫中離線訓(xùn)練的參考點的多徑時延結(jié)構(gòu)進行匹配。
4.一種指紋定位服務(wù)器，其特征在于，包括: 時延與峰值檢測單元，用于在終端和各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測信號各個徑的時延和峰值； 有效徑選取單元，用于選取最大的若干個峰值，將所述若干個峰值對應(yīng)的徑作為有效徑，將有效徑及對應(yīng)的時延結(jié)合，得到多徑時延結(jié)構(gòu)； 當前多徑時延結(jié)構(gòu)確定單元，用于匯總終端與各接入點之間的多徑時延結(jié)構(gòu)，得到終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)； 指紋庫匹配單元，將終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)與指紋庫中離線測量的參考點的多徑時延結(jié)構(gòu)進行匹配，選出多徑時延結(jié)構(gòu)最相似的若干個參考點； 終端位置估計單元，用于對選出的參考點的位置進行加權(quán)平均，得到終端的當前位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的指紋定位服務(wù)器，其特征在于， 所述信號為定位信號或?qū)ьl信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的指紋定位服務(wù)器，其特征在于， 所述指紋庫匹配單元，還用于將每個接入點對應(yīng)的終端在當前位置的多徑時延結(jié)構(gòu)進行線性疊加后，再與指紋庫中離線訓(xùn)練的參考點的多徑時延結(jié)構(gòu)進行匹配。
【文檔編號】H04W64/00GK103442431SQ201310348075
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】付杰尉, 鄧單, 張遠見, 陳煒民, 馮穗力, 丁躍華, 李馨, 胡應(yīng)添 申請人:京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司