CN105554874A - 一种基于信源标定的室内定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种室内定位方法，尤其是涉及一种基于信源标定的室内定位方法。主要步骤包括定位空间的网格划分；基于信道模型的网格单元信号强度计算；信源标定；基于网格单元的定位位置估算。本发明提供了一种模型简明，配置效率高，能够兼容多种室内定位手段的室内空间位置估算方法。

Description

一种基于信源标定的室内定位方法
技术领域
本发明涉及一种室内定位方法，尤其是涉及一种基于信源标定的室内定位方法。
背景技术
“位置服务”已成为智慧城市与物联网精细化发展的重要基础，智慧城市、物联网、移动互联等已成为全球信息产业新一轮竞争的制高点，作为这些领域的共性基础，位置服务尤为重要，正深入国民经济各领域。在应急救援、公共安全、军事、健康关爱等等方面，需区分楼层房间的先进室内定位技术，已成为国际科技竞争焦点。室外定位的成本很低，技术成熟，产业链完善，已经产生很大的商业价值(如大众点评、Foursquare、Uber等)。人的很多行为都跟位置有关、基于位置的，室内导航服务将会是移动位置服务下一阶段的发展重点。但室内定位的问题一直困扰很多要求全覆盖的商业应用。
人们80％以上的时间处于室内，四大卫星导航系统因信号弱，无法室内定位，产生卫星导航室内定位“最后一公里”难题。为此，诺基亚、三星、苹果、Google等成立“室内定位联盟”，围绕室内定位展开了激烈的竞争。我国“国家中长期科技发展规划纲要”、科技部863专项、发改委卫星应用及产业发展专项中大力支持室内定位研究与应用。
“GPS——Wi-Fi——Bluetooth——RFID”是定位技术发展的主线，定位设备中的陀螺仪、罗盘、加速计等传感器为导航和定位提供辅助数据。
根据定位信源，目前室内定位技术可以分为局域和广域两大类。局域室内定位技术主要是借助于在室内布设定位信源传感器，通过移动设备上相应的传感器来接收定位信号，并辅以相应的算法来实现室内定位。常见的局域室内定位技术如红外、超声波、Wi-Fi、ZigBee、RFID、Bluetooth、地磁场、LED可见光等。而广域室内定位技术类似于GPS，主要依靠建设定位基站，发送可在室内接收的定位信号，由移动端接收定位信号并解算实现定位。
常见定位技术的定位方法比较见下表：
定位技术不同，实现的方式也不同，但根据定位算法，以上室内定位技术可以分为两类：基于信号传播模型的算法，以及基于定位指纹库的算法。基于信号传播模型的算法，是根据定位信号的传播模型及参数，根据接收到的定位信号的强弱来估算定位地点的位置；基于定位指纹库的算法则是事先采集定位空间内各个位置的信号特征，建立定位空间内的“定位指纹”信息(该过程即定位的离线阶段)；然后在进行定位时，将定位位置处接受到的信号特征与已有的“定位指纹”进行比对，然后再估算定位位置(该过程即定位的在线过程)。
基于信号传播模型的算法对传播模型及参数设置要求高；基于定位指纹库的算法需要提前在离线阶段建立“定位指纹”，实施过程复杂。本发明的目的主要将两类定位模式的优势结合起来，以便于定位过程的实施性。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的由于基于信号传播模型的算法和基于定位指纹库在室内定位中的局限性；提供了一种基于信源标定的室内定位方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种基于信源标定的室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据一定间隔，将室内定位空间划分为矩形单元网格；
步骤2、基于信道模型计算每个室内定位空间范围内每个矩形单元网格的信号强度；
步骤3、利用定位终端，时时接收信号源发生的信号强度，以定位终端的信号强度为基准，进行上下波动，计算出适合的信源强度范围，该过程即实现信源标定的过程；
步骤4、选取所有信号强度在步骤3中计算出的信源强度范围内的矩形单元网格，以该矩形单元网格组成的外接多边形的重心作为定位终端空的空间估算位置；
在上述的一种基于信源标定的室内定位方法，所述的步骤1中，室内空间的矩形单元网格正方形，正方形边长为1m；
在上述的一种基于信源标定的室内定位方法，所述的步骤3中，信源标定时的波动范围以定位终端信号强度10％为基准；
在上述的一种基于信源标定的室内定位方法，所述的步骤4中，选取的在信源强度范围内的矩形单元网格个数至少需要4个，否则重复步骤3，继续降低定位终端信号强度的10％，重新进行信源标定，直至达到信源强度范围内的矩形单元网格数量≥4个。
在上述的一种基于信源标定的室内定位方法，所述的步骤4中，以选中的矩形单元网格组成的外接多边形的重心作为定位终端空的空间估算位置。
附图说明
图1为室内空间网格划分示意图；
图2为信源标定示意图；
图3为定位结果示意图；
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例：
如图1所示，为将一矩形空间进行矩形单元划分示意图。以室内空间任一角为起点，进行空间划分。本例以空间左上角为起点进行划分，点状填充网格，表示边长为1m的单元网格。斜线填充网格表示边长不足1m空间单元。
基于三角定位原理，在本实施例的定位空间范围内，分别布置了A、B、C三个定位信号发生源。
基于信道模型，以空间单元的中心点为基准，根据定位信号发生源的个数，计算每个空间单元的信号强度。本实施例中包含三个信号源，因此每个空间单元包含三个信号强度。
图2为信源标定示意图，其中P表示当前待定位位置。针对每个定位信号发生源，获取位置P处的信号强度。假设位置P处的信号强度值为η，则以0.1η为基准，即以[0.9η,1.1η]为信号强度范围，选取空间单元。如果信号强度在[0.9η,1.1η]范围内的单元格数量少于4，则继续调整信号强度范围，即以[0.8η,1.2η]为信号强度范围，选取空间单元，直至选中的单元格数量不少于4。
在选中的空间单元中，以位置P为参考，有些位置P可连成一个连续空间(图2中点状填充的空间单元)，而有些则孤立不与其他空间单元相连(图2中斜线填充的编号为①②③④的空间单元)。需要将不与其他空间单元相连的空间单元排除。
将选中的空间单元合并连接成为一个多边形，选取该多边形的重心为估算出的空间位置。图3为定位结果示意图，多边形为在图2中选择出的、信号强度在信源强度范围内的空间单元，其中P为原始位置，Q为估算的空间位置。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种基于信源标定的室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据一定间隔，将室内定位空间划分为矩形单元网格；
步骤2、基于信道模型计算每个室内定位空间范围内每个矩形单元网格的信号强度；
步骤3、利用定位终端，时时接收信号源发生的信号强度，以定位终端的信号强度为基准，进行上下波动，计算出适合的信源强度范围，该过程即实现信源标定的过程；
步骤4、选取所有信号强度在步骤3中计算出的信源强度范围内的矩形单元网格，以该矩形单元网格组成的外接多边形的重心作为定位终端空的空间估算位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于信源标定的室内定位方法，其特征在于，在步骤1中，室内空间的矩形单元网格正方形，正方形边长为1m。
3.根据权利要求1所述的一种基于信源标定的室内定位方法，其特征在于，在步骤3中，信源标定时的波动范围以定位终端信号强度10％为基准。
4.根据权利要求1所述的一种基于信源标定的室内定位方法，其特征在于，在步骤4中，选取的在信源强度范围内的矩形单元网格个数至少需要4个，否则重复步骤3，继续降低定位终端信号强度的10％，重新进行信源标定，直至达到信源强度范围内的矩形单元网格数量≥4个。
5.根据权利要求1所述的一种基于信源标定的室内定位方法，其特征在于，在步骤4中，以选中的矩形单元网格组成的外接多边形的重心作为定位终端空的空间估算位置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102170697A (zh) * 2011-04-06 2011-08-31 北京邮电大学 一种室内定位方法及装置
CN104144499A (zh) * 2014-08-18 2014-11-12 重庆邮电大学 基于rssi向量相近度和广义逆的无线传感器网络定位方法
CN104502891A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 浙江工业大学 基于rssi技术的医院病人定位方法

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