基于搜索空间缩减的连续定位方法
【专利摘要】本发明涉及室内无线定位领域，尤其是一种根据移动位置连续性，应用室内结构布局搜索空间缩减的定位方法。在离线训练阶段根据室内结构布局设计一个无向连通图，在地图中参考位置收集多个AP的RSSI(信号强度)特征，建立RSSI指纹数据库；在线定位阶段，利用搜索空间缩减的连续定位算法，将定时获取的各AP的RSSI目标指纹与指纹数据库中的参考指纹进行匹配，把匹配后得到最大概率的位置作为定位结果。本方法简单易行，该算法有效的降低了RSSI波动和相似RSSI指纹对定位结果造成的抖动，降低了算法实时定位阶段的计算量，提高了定位速度、精度和稳定性。
【专利说明】基于搜索空间缩减的连续定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及室内无线定位领域，尤其是一种根据移动位置连续性，应用室内结构布局搜索空间缩减的定位方法。
【背景技术】
[0002]近年来，位置服务的发展非常迅速，对现代生活方式有着重大的影响。位置服务从普通的商业应用到科学研究等各行业中都有重要的作用，如用路线导航，位置分享，跟踪定位等。对于户外环境，GPS是一种成熟应用于位置服务的技术，它能够在户外环境提供较为精确的位置信息，满足室外位置服务的精度要求。而在大型建筑内，如地下停车场等室内环境中，由于无法正常接收卫星信号导致GPS技术无法应用于室内定位，并且GPS定位精度也无法满足室内位置服务的要求。室内位置服务对定位技术提出了更苛刻的要求，它需要高精度、高稳定、低开销。目前能够用于室内定位的技术主要有红外技术、蓝牙技术、RFID、ZigBee, WiFi和UffB等。室内定位的方法常用的有TOA(到达时间)、TD0A(到达时间差)、AOA(到达角度)、RSSI (接收信号强度)测距方法，以及位置指纹法。由于电磁波在传输过程容易受到环境和多径效应等干扰，并且考虑到设备开销等可行性，基于RSSI信号指纹的方法成为目前最广泛关注的技术。
[0003]由于室内环境的复杂性，电磁波在传播过程中收到多径效应干扰，导致在不同的位置可能存在相近的RSSI指纹。当有较大距离的物理位置之间产生这种相似性时，在定位阶段定位结果可能发生较大误差的现象，这种位置称为歧义点。这种现象给位置估算增加了不稳定性，降低了定位精度。而实际上，用户在室内走动时，其位置轨迹有一定的连续性，不可能从一个房间跳跃到另一个房间，甚至是从同一个房间两个较大距离的位置之间跳跃，这种位置连续性对定位有着非常重要的参考意义。为了降低定位算法实时计算开销，以及降低较大定位误差的概率和增加定位精度，我们根据用户移动连续性的特征，应用室内结构布局构造定位地图，提出一种搜索空间缩减的连续定位算法，并设计出一套简单易实施、高精度的室内定位系统。
【发明内容】
[0004]本方法要解决的技术问题是提供一种无线网络中，基于根据用户移动连续性的特征，应用室内结构布局构造定位地图，使用搜索空间缩减的连续定位方法。该方法有利于减小RSSI受室内多径、绕射、障碍物、人员走动等干扰因素引起的定位误差，从而提高室内定位速度、精度、稳定性。
[0005]本发明采用以下方案实现:基于搜索空间缩减的连续定位算法，其特征在于包括以下步骤:
[0006]I)将定位区域划分成均匀网格，并在目标区域内设置参考位置，构建离线参考位置坐标地图；
[0007]2)根据定位区域的参考位置坐标地图，根据室内布局结构构建参考位置无向连通图；
[0008]3)通过室内结构布局无向连通图，建立一个邻接矩阵，根据邻接矩阵生成一个路径距离矩阵，表示位置点与位置点之间的最短路径距离；
[0009]4)根据定位区域的参考位置坐标地图，采集各位置对各AP(客户端)的RSSI强度，采集100次并作均值处理，从而得到RSSI指纹库；
[0010]5)将建立好的RSSI指纹库、参考位置坐标图、路径距离矩阵导入服务器中的定位系统；
[0011]6)移动用户携带安装有定位系统客户端的移动终端在场景移动时，客户端将实时RSSI指纹传送给定位服务器；
[0012]7)定位服务器对接收的数据使用本发明的定位方法实现定位。
[0013]所述的无向连通图表示为:
[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表不米样点的集合，E表不米样点之间连通边的集合，eu表不第i个位置与第j个位置的邻接关系，I表示两个位置是相邻的，O表示不相邻。
[0017]所述的路径距离矩阵，首先设置K搜索空间，上一个位置i，通过最短路径距离矩阵可以得到符合Clij < K位置j的集合N，其中位置集合N即为缩减的搜索空间，再根据搜
索空间集合N，可以计算出各位置P(Li)先验概率
【权利要求】
1.一种基于搜索空间缩减的连续定位方法，其特征在于: 1)将定位区域划分成均匀网格，并在目标区域内设置参考位置，构建离线参考位置坐标地图； 2)根据定位区域的参考位置坐标地图，根据室内布局结构构建参考位置无向连通图； 3)通过室内结构布局无向连通图，建立一个邻接矩阵，根据邻接矩阵生成一个路径距离矩阵，表示位置点与位置点之间的最短路径距离； 4)根据定位区域的参考位置坐标地图，采集各位置对各客户端的RSSI强度，采集100次并作均值处理得到RSSI指纹库； 5)将建立好的RSSI指纹库、参考位置坐标图、路径距离矩阵导入服务器中的定位系统； 6)移动用户携带安装有定位系统客户端的移动终端在场景移动时，客户端将实时RSSI 指 纹传送给定位服务器； 7)定位服务器对接收的数据使用本发明的定位方法实现定位。
2.根据权利要求1所述的基于搜索空间缩减的连续定位方法，其特征在于:所述的无向连通图表示为:
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表不米样点的集合，E表不米样点之间连通边的集合，eu表不第i个位置与第j个位置的邻接关系，I表不两个位置是相邻的，O表不不相邻。
3.根据权利要求1所述的基于搜索空间缩减的连续定位方法，其特征在于所述的路径距离矩阵，首先设置K搜索空间，上一个位置i，通过最短路径距离矩阵可以得到符合Clij< K位置j的集合，其中位置集合N即为缩减的搜索空间，再根据根据搜索空间集合N，计算出各位置P(Li)先验概率:
k为集合N中的位置个数。
【文档编号】G01S5/02GK104076327SQ201410335025
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】叶阿勇, 邵剑飞, 许力 申请人:福建师范大学