CN107135483A - 确定相对距离变化趋势的方法、室内定位方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定相对距离变化趋势的方法、室内定位方法及其装置。其中，该确定相对距离变化趋势的方法，包括：获取目标点的指纹信息，所述指纹信息包括在所述目标点收到的来自各接入点AP的接收信号强度RSS及其对应的AP标识；根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识；根据所述指纹信息、所述RSS变化，以及所述参考AP集合，确定所述待定位点与所述目标点的相对距离变化趋势。本发明可以根据待定位点由于位置变化而产生的RSS变化，筛选出参考AP集合，以更准确地确定待定位点与目标点的相对距离变化趋势，从而准确地进行定位。

Description

确定相对距离变化趋势的方法、室内定位方法及其装置

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种确定相对距离变化趋势的方法、室内定位方法及其装置。

背景技术

随着手持设备和通信设备市场的迅速发展，基于室内导航的应用场景越来越多，可实现度越来越高。由于室内卫星信号很弱或者根本无法收到，基于其他无线信号信息的室内导航和定位变得更加吸引人。该方法存在的一个很大挑战是，基于信号强度的位置估计非常容易收到周边环境的干扰，任何既有的“信号强度-物理距离”模型都无法适用于所有状况，因此更多的解决方案倾向于指纹定位。

指纹定位的原理是：无线信号的信号强度在空间传播过程中，会随着传播距离的增加而减弱。接收端设备与信号源距离越近，信号源的信号强度就越强。接收端离发送方越远，接收到的信号强度就越弱。因此，根据终端设备接收到的信号强度和已知的无线信号可以估算出接收方和发送方之间的距离。

但是，指纹定位也存在一些实现上的问题，由于主要通过信号距离来判断相对距离远近，只适用于很有限的目标点周边区域，还容易受周边环境影响，产生新的误差。并且，由于需要计算空间区域内密集的点的指纹，使得指纹库的建立需要大量人力物力。

发明内容

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何基于指纹信息准确的进行定位。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的一实施例，提供了一种确定相对距离变化趋势的方法，包括：

获取目标点的指纹信息，所述指纹信息包括在所述目标点收到的来自各接入点AP的接收信号强度RSS及其对应的AP标识；

根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识；

根据所述指纹信息、所述RSS变化，以及所述参考AP集合，确定所述待定位点与所述目标点的相对距离变化趋势。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识，包括：

将所述指纹信息中RSS最大的第一AP的标识信息加入所述参考AP集合。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识，还包括：

在满足第一原则的情况下，将所述目标点与所述待定位点的共有AP的标识信息加入所述参考AP集合，所述共有AP为所述目标点的指纹信息包括的各AP与所述待定位点在当前时刻收到信号的各AP的交集；

其中，所述第一原则为在所述待定位点收到的来自所述第一AP的RSS与在所述目标点收到的来自所述第一AP的RSS的差的绝对值小于第一阈值。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识，还包括：

将满足第二原则的第二AP的标识信息加入所述参考AP集合，所述第二AP为所述指纹信息包括的各AP中不满足所述第一原则且不是所述第一AP的AP；

其中，所述第二原则为在所述待定位点收到的来自所述第二AP的RSS小于在所述待定位点收到的来自所述第一AP的RSS。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识，还包括：

在所述参考AP集合中对满足第三原则的第三AP进行反转处理，所述第三AP为所述指纹信息包括的各AP中在当前时刻不满足所述第一原则和所述第二原则且不是所述第一AP的AP；

其中，所述第三原则为，当前时刻与历史时刻在所述待定位点收到的来自所述第三AP的RSS相比，出现连续下降的次数大于第二阈值；

其中，所述反转处理是指：

如果所述第三AP的标识信息在所述历史时刻已经加入所述参考AP集合，则将所述第三AP的标识信息从所述参考AP集合中删除；

如果所述第三AP的标识信息在所述历史时刻未加入所述参考AP集合，则将所述第三AP的标识信息加入所述参考AP集合。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，根据所述指纹信息、所述RSS变化，以及所述参考AP集合，确定所述待定位点与所述目标点的相对距离变化趋势，包括：

对于属于所述参考AP集合的AP，计算所述待定位点与所述目标点收到的来自同一AP的RSS的当前差值；

对于不属于所述参考AP集合但属于所述指纹信息的AP，将RSS的当前差值设置为替代值；

根据当前计算的当前差值与历史时刻计算的历史差值，计算所述待定位点的当前指示量；

根据所述当前指示量与历史时刻所计算的指示量，判断所述待定位点在选定的运动方向上距离所述目标点变远或变近。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，根据所述指纹信息、所述RSS变化，以及所述参考AP集合，确定所述待定位点与所述目标点的相对距离变化趋势之后，还包括：

根据所述当前指示量与历史时刻所计算的指示量，判断指示量的变化趋势是否产生局部波谷；

在产生局部波谷的情况下，如果处于波谷的指示量的绝对值小于第三阈值，则判定所述待定位点到达所述目标点；否则，所述待定位点沿着所述选定的运动方向继续移动并返回再次执行获取目标点的指纹信息的步骤。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，还包括：

对所述待定位点和所述目标点收到的来自各AP的RSS进行平滑处理。

本发明还提供一种室内定位方法，包括：

确定在室内空间的各关键点的位置，并收集各所述关键点的指纹信息，所述关键点的指纹信息包括所述关键点收到的来自各AP的RSS；

根据从起始位置到目的位置的路径，确定需要处理的目标点以及各所述目标点的处理顺序，需要处理的目标点包括所述路径所经过的各关键点；

按照所述处理顺序，采用权利要求1至8中任一项所述的确定相对距离变化趋势的方法，确定所述待定位点是否到达一个目标点，并向所述待定位点发出移动指示；

在所述待定位点按照所述移动指示到达一个目标点之后，继续确定所述待定位点是否达到下一个目标点，直到所述待定位点移动到所述目的位置为止。

本发明还提供一种确定相对距离变化趋势的装置，包括：

获取模块，用于获取目标点的指纹信息，所述指纹信息包括在所述目标点收到的来自各接入点AP的接收信号强度RSS及其对应的AP标识；

筛选模块，与所述获取模块连接，用于根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识；

确定模块，与所述筛选模块连接，用于根据所述指纹信息、所述RSS变化，以及所述参考AP集合，确定所述待定位点与所述目标点的相对距离变化趋势。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述筛选模块包括：

第一加入单元，用于将所述指纹信息中RSS最大的第一AP的标识信息加入所述参考AP集合。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述筛选模块还包括：

第二加入单元，用于在满足第一原则的情况下，将所述目标点与所述待定位点的共有AP的标识信息加入所述参考AP集合，所述共有AP为所述目标点的指纹信息包括的各AP与所述待定位点在当前时刻收到信号的各AP的交集；

其中，所述第一原则为在所述待定位点收到的来自所述第一AP的RSS与在所述目标点收到的来自所述第一AP的RSS的差的绝对值小于第一阈值。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述筛选模块还包括：

第三加入单元，用于将满足第二原则的第二AP的标识信息加入所述参考AP集合，所述第二AP为所述指纹信息包括的各AP中不满足所述第一原则且不是所述第一AP的AP；

其中，所述第二原则为在所述待定位点收到的来自所述第二AP的RSS小于在所述待定位点收到的来自所述第一AP的RSS。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述筛选模块还包括：

反转单元，用于在所述参考AP集合中对满足第三原则的第三AP进行反转处理，所述第三AP为所述指纹信息包括的各AP中在当前时刻不满足所述第一原则和所述第二原则且不是所述第一AP的AP；

其中，所述第三原则为，当前时刻与历史时刻在所述待定位点收到的来自所述第三AP的RSS相比，出现连续下降的次数大于第二阈值；

其中，所述反转处理是指：

如果所述第三AP的标识信息在所述历史时刻已经加入所述参考AP集合，则将所述第三AP的标识信息从所述参考AP集合中删除；

如果所述第三AP的标识信息在所述历史时刻未加入所述参考AP集合，则将所述第三AP的标识信息加入所述参考AP集合。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述确定模块包括：

差值计算单元，用于对于属于所述参考AP集合的AP，计算所述待定位点与所述目标点收到的来自同一AP的RSS的当前差值；对于不属于所述参考AP集合但属于所述指纹信息的AP，将RSS的当前差值设置为替代值；

指示量计算单元，用于根据当前计算的当前差值与历史时刻计算的历史差值，计算所述待定位点的当前指示量；

距离判断单元，用于根据所述当前指示量与历史时刻所计算的指示量，判断所述待定位点在选定的运动方向上距离所述目标点变远或变近。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，还包括：

到达判断模块，用于根据指示量变化趋势判断是否产生局部波谷；在产生局部波谷的情况下，如果处于波谷的指示量的绝对值小于第三阈值，则判定所述待定位点到达所述目标点；否则，所述待定位点沿着所述选定的运动方向继续移动并指示所述获取目标点的指纹信息再次执行获取目标点的指纹信息的步骤。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，还包括：

平滑处理模块，用于对所述待定位点和所述目标点收到的来自各AP的RSS进行平滑处理。

本发明还提供一种室内定位装置，包括：

关键点确定模块，用于确定在室内空间的各关键点的位置，并收集各所述关键点的指纹信息，所述关键点的指纹信息包括所述关键点收到的来自各AP的RSS；

路径确定模块，与所述关键点确定模块连接，用于根据从起始位置到目的位置的路径，确定需要处理的目标点以及各所述目标点的处理顺序，需要处理的目标点包括所述路径所经过的各关键点；

目的点到达判断模块，与所述路径确定模块连接，用于按照所述处理顺序，采用权利要求10至16中任一项所述的确定相对距离变化趋势的装置确定所述待定位点是否到达一个目标点，并向所述待定位点发出移动指示；

目的位置到达判断模块，与所述目的点到达判断模块连接，用于在所述待定位点按照所述移动指示到达一个目标点之后，继续确定所述待定位点是否达到下一个目标点，直到所述待定位点移动到所述目的位置为止。

有益效果

本发明可以根据待定位点由于位置变化而产生的RSS变化，筛选出参考AP集合，以更准确地确定待定位点与目标点的相对距离变化趋势，从而准确地进行定位。在只收到一个共有AP的情况下，也能通过待定位点的小范围移动达到推断和目标点相对距离的变化趋势目的。此外，由于待定位点在一个近似一维空间中运动，通过指示量的递增和递减，足以找到正确的目标点方向(前进或者后退)。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1示出根据本发明一实施例的确定相对距离变化趋势的方法的流程图；

图2示出根据本发明一实施例的确定相对距离变化趋势的方法的另一示例的流程图；

图3a示出根据本发明一实施例的确定相对距离变化趋势的方法中某一空间区域的示意图；

图3b为根据图3a的指示量的示意图；

图4示出根据本发明一实施例的室内定位方法的流程图；

图5示出室内空间的区域地图；

图6示出接入点的空间排布的示意图；

图7示出根据本发明一实施例的确定相对距离变化趋势的装置的结构框图；

图8示出根据本发明一实施例的室内定位装置的结构框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例1

图1示出根据本发明一实施例的确定相对距离变化趋势的方法的流程图。如图1所示，该确定相对距离变化趋势的方法主要可以包括：

步骤101、获取目标点的指纹信息，所述指纹信息包括在所述目标点收到的来自各AP(Access Point，接入点)的RSS(Received Signal Strength，接收信号强度)及其对应的AP标识。

步骤102、根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识。

步骤103、根据所述指纹信息、所述RSS变化，以及所述参考AP集合，确定所述待定位点与所述目标点的相对距离变化趋势。

本发明实施例中的目标点优选为在待定位区域内的关键位置例如拐弯、角落等位置设定的关键点，可以预先收集这些关键点的指纹信息，上传系统以备后续使用。

举例而言，采用以下参数来表示目标点的指纹信息、参考AP集合以及在待定位点收到的来自各AP的RSS集合。

t*＝{t*_1,t*_2,…,t*_K}：表示目标点的指纹信息，K是被采纳的总的AP数目；

A＝{a_i}a_i\in[1,2,..,K]：Anchor Set(A Set)，对于当前点(待定位点的示例)来说，可以作为目标参考的AP集合(即、参考AP集合)；

m_j＝{m_j1,m_j2,…,m_jK}：当前点在时刻j获得的来自AP1～K的RSS，如果没有接收到任何信号，则用接收机的灵敏度数值(如-100dBm)替代。

在一种可能的实现方式中，步骤102包括：将所述指纹信息中RSS最大的第一AP的标识信息加入所述参考AP集合。

在一种可能的实现方式中，步骤102还包括：在满足第一原则的情况下，将所述目标点与所述待定位点的共有AP的标识信息加入所述参考AP集合，所述共有AP为所述目标点的指纹信息包括的各AP与所述待定位点在当前时刻收到信号的各AP的交集；其中，所述第一原则为在所述待定位点收到的来自所述第一AP的RSS与在所述目标点收到的来自所述第一AP的RSS的差的绝对值小于第一阈值。

在一种可能的实现方式中，步骤102还包括：将满足第二原则的第二AP的标识信息加入所述参考AP集合，所述第二AP为所述指纹信息包括的各AP中不满足所述第一原则且不是所述第一AP的AP；其中，所述第二原则为在所述待定位点收到的来自所述第二AP的RSS小于在所述待定位点收到的来自所述第一AP的RSS。

在一种可能的实现方式中，步骤102还包括：在所述参考AP集合中对满足第三原则的第三AP进行反转处理，所述第三AP为所述指纹信息包括的各AP中在当前时刻不满足所述第一原则和所述第二原则且不是所述第一AP的AP；其中，所述第三原则为，当前时刻与历史时刻在所述待定位点收到的来自所述第三AP的RSS相比，出现连续下降的次数大于第二阈值；

其中，所述反转处理是指：

如果所述第三AP的标识信息在所述历史时刻已经加入所述参考AP集合，则将所述第三AP的标识信息从所述参考AP集合中删除；

如果所述第三AP的标识信息在所述历史时刻未加入所述参考AP集合，则将所述第三AP的标识信息加入所述参考AP集合。

举例而言，假设待定位点为当前点(或称为移动端)，则参考AP集合的筛选原则如下：

原则1：从目标点的指纹信息中找到RSS最大的AP k*，其中，k*＝argmax_k t*_k，如果移动过程中|m_jk*-t*_k*|<阈值Th_1，则将所有可以收到信号的当前点和目标点共有AP放入Anchor Set，A＝[1,2,..,K]。其中，m_jk*表示当前点从k*所表示的AP接收到的信号的RSS，t*_k*表示该k*所表示的AP在目标点指纹信息中的RSS。这种情况下，由于目标点的指纹信息中RSS最强的AP到当前点与到目标点的RSS相差不大(Th_1设定值小)，可以认为，当前点与目标点的距离较近，因此可以将二者共有的AP均作为参考AP。

原则2：如果当前点m_jk<m_jk*，则将AP k放入Anchor Set，其中m_jk为当前点在时刻j从AP k接收到的信号的RSS。原则2的原理是，可以认为该AP的信号变化，会在下一个阶段内保持判断标准所需要的状态，例如逐步递增。

原则3：如果某AP k的RSS连续多次出现下降，例如m_{j-2}k>m_{j-1}k>m_jk(连续两次出现下降的示例)，则反转AP之于Anchor Set的状态(原来在Anchor Set集合内的改为不在，不在集合内的改为包含在Anchor Set集合内)，该原则为可选项。原则3的原理是，根据该AP已经经过峰值是否呈现相反的趋势，来决定是否将该AP纳入或者剔除出Anchor Set。

其中，原则1和原则2确定的AP可以不在原则3的考虑范围之内。如果APk对应的信号在经历多次下降之后低于目标点对应的RSS值或在其附近，即m_jk<t*_k+some variance，则可以延迟反转(通过减小计数器的方法)。对于指纹信息中，不是k*，且既不符合原则1，又不符合原则2的AP，如果满足原则3，可以在时刻j对历史时刻例如j-2时刻所形成的集合A中，对符合原则3的AP进行反转。

原则4：原则1～3的重要顺序从大到小，即原则3的结果不改变原则2的结果，原则2的结果不改变原则1的结果。

原则5(可选)：RSS可以选择平滑后的信号\bar{m}，平滑方法不限于EMA。

根据上述5个原则，如图2所示，该确定相对距离变化趋势的方法的示例如下：

步骤100、准备步骤：找到目标点，获取目标点的指纹信息。

其中，获取指纹信息的方法可以是单次测量，或是多次测量求平均，也可以多次测量保持多次有效信号的AP，也可以只保留信号强度最好的几个AP的值，作为指纹信息，最后的指纹标识为t*＝{t*_1,t*_2,…,t*_K}，即目标点共有K个有效AP。此外，可以将目标点指纹信息上传系统，留作将来计算移动方向和相对距离变化趋势之用，当然也可以实时测量。其中，待定位点与目标点的相对距离变化趋势可以为，待定位点与目标点之间是越来越远还是越来越近。例如，在指示量递增时，可以认为待定位点与目标点越来越远；在指示量递减时，可以认为待定位点与目标点越来越近。换句话说，待定位点相对于目标点变远或变近与指示量呈类似于正比的关系。

步骤200、移动监测步骤，具体可以包括：

步骤201、建立一个Anchor Set(集合A)，作用是放置有效的信号比较AP(即参考AP)的序列号(Index)，首先将k*＝argmax_k t*_k放入集合A，即将目标点指纹信息中RSS最强的AP k*的序列号放入集合A，因此集合A不为空。

步骤202、从起始位置开始收集当前点的RSS，由于当前点可能收到一个或多个AP的信号，测量得到的RSS可能是一个值或者是序列向量，以下以测量得到RSS序列向量为例进行说明。

其中，如果是第一次测量RSS序列向量，则可以使用本次测量所得的RSS序列向量。如果不是第一次测量，则可以进行相应的EMA(ExponentialMoving Average，指数移动平均)或其他方法进行平滑，例如\bar{m}_jk＝α\bar{m}_{j-1}k+(1-α)m_jk，α取值0～1。

步骤203、利用原则1，如果测量到当前点的来自AP k*的信号强度(RSS)接近目标点的来自AP k*的信号强度，例如彼此之间的差别小于某一阈值(Th_1)，则将所有目标点的指纹信息所包含的共有有效AP的序列号放入信号比较用的集合A中。与此同时将记录该AP的信号强度下降次数的计数器归零，例如dCounter＝0。本实施例中计数器dCounter是为了在后续使用原则3所需要用的参考值，如果不采用原则3，可以不设置该计数器。这里使dCounter＝0是为了表示，如果某一AP已经利用原则1加入了集合A，则后续不再利用原则3比较该AP。

步骤204、利用原则2，如果测量到有AP k对应的当前信号强度(当前点在当前时刻收到AP k信号的RSS)小于AP k*对应的当前信号强度，则把相应的AP的序列号加入集合A。即如果m_jk<m_jk*(j是当前时刻)则将AP k的序列号放入集合A。同时将记录该AP的信号强度下降次数的计数器归零，dCounter＝0，如果某一AP已经利用原则2加入了集合A，则后续不再利用原则3比较该AP。

步骤205、原则3，对于所有不满足原则1或2，且不是k*的AP依次做如下操作。

(1)计算在当前点收到的来自AP的信号强度变化量(改用系数i标识AP身份)，m_ji–m_{j-1}i，该信号强度变化量可以是真实采样值，或者是处理后(如平滑后)的信号强度变化量。其中，如果当前点的位置随着时刻而发生变化，那么在当前点收到的来自AP的RSS也会发生变化，本实施例中以j-1时刻与j时刻当前点位置不同为例进行说明。

(2)查看计数器dCounter是否合法，例如dCounter＝＝N/A？如果是N/A(表示该AP已经反转过一次了)，则保留AP i是否在Anchor Set A的状态不变，然后跳过以下步骤(3)到。

(3)如果dCounter合法，则查看第一步中信号变化是否为增加？如果是，则dCounter＝0，则保留AP i是否在Anchor Set A的状态不变，然后跳过以下步骤直接执行步骤(7)。

(4)如果信号变化结果为降低，则dCounter＝dCounter+1

(5)如果dCounter值未到达预定阈值Th_2(其中，Th_2取值越高，反转要求越严格)，则保留AP i是否在Anchor Set A的状态不变，然后跳过以下步骤直接执行步骤(7)。

(6)相反，如果dCounter已经达到Th_2阈值要求，则反转AP_i在集合A的状态，即如果原来AP i在集合A中，则变化为不在；如果原来不在集合A中，则变化为在。与此同时设置dCounter＝N/A。

(7)扫描下一个AP，继续从第(1)步执行，直至扫描完所有AP i后执行步骤300。

步骤300、计算当前点的信号向量(RSS集合)与目标点的指纹信息的差别。具体可以包括：

步骤301、计算当前时刻的指纹差(即当前差值)。对于序列号在集合A中AP，可以直接计算当前点与目标点收到的该AP的RSS差值。而对于序列号不在集合A但属于目标点指纹信息的AP集合的[1,2,..,K]中的AP，可以用一个相对最大值替代(如RSS0–Rx下限，其中RSS0是在单位距离接收机接收AP信号得到的信号强度，比如1米或者一个很近的距离；Rx是信号接收灵敏度-95dBm，参见下表1)。但是RSS0–Rx仅是替代值的一种示例，本发明并不限定替代值的具体数值，本领域技术人员可以根据实际应用的需求进行选择。

步骤302、结合历史指纹差，计算平滑后的指示量。根据指示量递增或者递减，可以判断是当前点与目标点的距离是越来越远，还是越来越近。

其中历史指纹差(即历史差值)可以包括当前时刻j之前的时刻j-1、j-2等所计算的指纹差。其中，以图3a所示的区域为例，假设在区域边缘布置多个AP，目的点为黑色实心圆点，待定位点可以沿着移动轨迹移动。假设移动方向为箭头所示，则所确定的指示量可以参见图3b，其中，带三角的实线为指示量的计算值的曲线，不带三角的实线为指示量的平滑后曲线。其中，指示量的计算方式有多种，举例而言，可以采用下式计算指示量：

其中，SigDist为指示量，max diff＝RSS0-Rx。

在不同时刻，随着当前点(待定位点)的运动，所计算的指示量可能发生变化，本发明实施例中，假设待定位点沿着某一选定的运动方向移动，例如图3a中的箭头所指的方向。根据所述当前指示量与历史时刻所计算的指示量，判断所述待定位点在选定的运动方向上距离所述目标点变远或变近。参见图3b，如果根据当前指示量及其前几个历史时刻的指示量，能够得出指示量的变化趋势是越来越小的(单调递减)，可以判断待定位点在选定的运动方向上距离目标点的越来越近。反之，如果根据当前指示量及其前几个历史时刻的指示量，能够得出指示量的变化趋势是越来越大的(单调递增)，可以判断待定位点在选定的运动方向上距离目标点的越来越远。

在判断出待定位点距离目标点的越来越近还是越来越远的情况下，可以向用户发出移动指示。其中，移动指示的类型可以有多种。例如在屏幕上通过箭头、文字、图片或者数据量等方式显示待定位点距离目标点的越来越近还是越来越远。再如，通过语音或震动等方式提醒用户距离目标点的越来越近还是越来越远。本发明并不限定向用户发出移动指示的具体方式。此外，如果检测到用户的运动趋势与选定的运动方向偏离较大，也可以重新开始执行本发明的确定相对距离变化趋势的方法，以保证定位结果的准确性。

步骤400、到达判断。具体可以包括：

步骤401、判断是否前期产生局部波谷(Low Peak)。具体而言，根据所述当前指示量与历史时刻所计算的指示量，判断指示量的变化趋势是否产生局部波谷。如图3b所示，指示量在波谷通常具有先下降后上升的特征，在接近目标点的位置，指示量可以趋近于0或其他的阈值。

如果波谷绝对值小于前期所设置的阈值Th_3(根据不同的信号距离判断标准可以有不同的取值，通过经验可获得)，则认为当前点已经到达目标点，结束。其中，Th_3可以设置为较小值，如图3b所示，在波谷位置，表示当前点已经到达目标点。

步骤402、如果不是局部波谷或波谷绝对值不小于Th_3，则当前点继续沿原选定的运动方向移动。

步骤403、重复步骤200的“移动监测”后判断，直到到达的目标点为止。

表1

本实施例的确定相对距离变化趋势的方法可以根据待定位点由于位置变化而产生的RSS变化，筛选出参考AP集合，能够增加鲁棒性，准确地确定待定位点与目标点的相对距离变化趋势，从而更准确的进行定位。在只收到一个共有AP的情况下，通过待定位点的小范围移动能够达到推断和目标点相对距离变化趋势的目的。

此外，由于待定位点在一个近似一维空间中运动，通过指示量的递增和递减，足以找到正确的目标点方向(前进或者后退)。通过在小范围的单向运动和数据采集，可以获得一个单调递减或者递增的指示量，从而知道当前点所在位置到底是距离目标点是越来越远了，还是越来越近。具体而言，本发明提供了一些原则，通过信号的变化自动筛选参考信息，从而使指示量形成单调递增或递减的趋势。

进一步地，本发明可以适用于一维或者近似一维的条件下的相对距离变化趋势判定，如果限定为近似一维算法，则本发明的定位出错的可能性会大幅降低。

本发明的确定相对距离变化趋势的方法可以应用在多个场景下，室内导航和定位是其中之一，使用该方法可以大大降低室内指纹图谱的复杂程度，节省采集和维护该指纹图谱的人力物力。以下详述室内定位方法的一个示例。

实施例2

图4示出根据本发明一实施例的室内定位方法的流程图。如图4所示，该室内定位方法主要可以包括：

步骤501、确定在室内空间的各关键点的位置，并收集各所述关键点的指纹信息，所述关键点的指纹信息包括所述关键点收到的来自各AP的RSS。

步骤502、根据从起始位置到目的位置的路径，确定需要处理的目标点以及各所述目标点的处理顺序，需要处理的目标点包括所述路径所经过的各关键点。

步骤503、按照所述处理顺序，采用本发明上述实施例中确定相对距离变化趋势的方法，确定所述待定位点是否到达一个目标点，并向所述待定位点发出移动指示。其中，移动指示可以指示待定位点距离某一个目标点越来越近还是越来越远(参见实施例1的相关描述)，也可以指示待定位点转向以及是需要前进还是后退，也可以指示其他辅助的内容。本发明实施例不限定移动指示的具体内容和实现方式。

步骤504、在所述待定位点按照所述移动指示到达一个目标点之后，继续确定所述待定位点是否达到下一个目标点，直到所述待定位点移动到所述目的位置为止。

具体而言，步骤501为初始化过程，可以得到如图5所示的室内空间的区域地图，并得到关键点(例如路口、拐角等)对应的指纹信息，并标定关键点在地图上的位置(参见图5中的圆点位置)。在步骤502，可以根据起始位置51和目的位置53确定需要处理的各目标点52。测量目的位置53的指纹信息(也可以从系统中预存的指纹信息中获取)，标定目的位置在地图上的位置；并根据起始位置(待定位点的初始位置)，确定从某一关键点出发(即第一个目标点，例如可以是在规划的路径上距离起点位置最近的关键点)，通过整体路径规划给出到达目的位置的路径。并给出到达目的位置53所经过的各目标点的顺序例如T1、T2、T3。然后在步骤503依次定位每个目标点进行分段导航。参见图5和图6，通过下文的确定相对距离变化趋势的方法在近似单通道路径上找到设定处理顺序中的第一个目标点T1，根据移动指示完成转向。最后，在步骤504重复定位目标点T1的步骤，查找下一个目标点T2(继续重复找到T3)，直至在最后路径上查找到最后一个目标点T4(目的位置53所在的关键点)，通过指纹比较判断待定位点是否到达目的位置。

本实施例的室内定位方法，主要基于重点位置(landmark)(关键点)的指纹信息，进行渐进式导航，可以在一个分段线性的内部空间当中识别距离该重点位置的远或近，通过按顺序找到中间点的方法，从而到达最后的目的位置。

以往的方法大多是在已经非常接近关键点的时候，利用信号之间的相关性，推断到底是距离目标点远了还是近了，而本实施例的室内定位方法，在一个室内空间通过在关键点(如需要转弯处)布置信号接收装置，或者提前留下该关键点的指纹信息的方式，可以获得关键路径的指示。在只收到一个共有AP的情况下，通过待定位点的小范围移动达到推断和目标点的相对距离变化趋势的目的。由于待定位点在一个近似一维空间中运动，通过指示量的递增和递减，足以找到正确的目标点方向(前进或者后退)。在此基础上，通过找寻一系列的顺序目标点，最终到达我们室内导航的目的位置。

另外，本发明实施例中的目标点不局限于固定位置点，也可以是移动点，只要对应目标点的无线信号指纹和导航路径是可以获得的。

此外，由于仅采集关键点的指纹信息，而不是对整个室内区域进行指纹信息的采集，降低了室内指纹图谱的复杂程度，节省了采集和维护该指纹图谱的人力物力。

实施例3

图7示出根据本发明一实施例的确定相对距离变化趋势的装置的结构框图。如图7所示，该确定相对距离变化趋势的装置主要可以包括：

获取模块71，用于获取目标点的指纹信息，所述指纹信息包括在所述目标点收到的来自各接入点AP的接收信号强度RSS及其对应的AP标识；

筛选模块73，与所述获取模块71连接，用于根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识；

确定模块75，与所述筛选模块73连接，用于根据所述指纹信息、所述RSS变化，以及所述参考AP集合，判断所述待定位点是否到达所述目标点。

在一种可能的实现方式中，所述筛选模块73包括：

第一加入单元731，用于将所述指纹信息中RSS最大的第一AP的标识信息加入所述参考AP集合。

在一种可能的实现方式中，所述筛选模块73还包括：第二加入单元733，用于在满足第一原则的情况下，将所述目标点与所述待定位点的共有AP的标识信息加入所述参考AP集合，所述共有AP为所述目标点的指纹信息包括的各AP与所述待定位点在当前时刻收到信号的各AP的交集；其中，所述第一原则为在所述待定位点收到的来自所述第一AP的RSS与在所述目标点收到的来自所述第一AP的RSS的差的绝对值小于第一阈值。具体原理和示例可以参见实施例1中的原则1及其相关描述。

在一种可能的实现方式中，所述筛选模块73还包括：第三加入单元735，用于将满足第二原则的第二AP的标识信息加入所述参考AP集合，所述第二AP为所述指纹信息包括的各AP中不满足所述第一原则且不是所述第一AP的AP；其中，所述第二原则为在所述待定位点收到的来自所述第二AP的RSS小于在所述待定位点收到的来自所述第一AP的RSS。具体原理和示例可以参见实施例1中的原则2及其相关描述。

在一种可能的实现方式中，所述筛选模块73还包括：反转单元737，用于在所述参考AP集合中对满足第三原则的第三AP进行反转处理，所述第三AP为所述指纹信息包括的各AP中在当前时刻不满足所述第一原则和所述第二原则且不是所述第一AP的AP；其中，所述第三原则为，当前时刻与历史时刻在所述待定位点收到的来自所述第三AP的RSS相比，出现连续下降的次数大于第二阈值；其中，所述反转处理是指：如果所述第三AP的标识信息在所述历史时刻已经加入所述参考AP集合，则将所述第三AP的标识信息从所述参考AP集合中删除；如果所述第三AP的标识信息在所述历史时刻未加入所述参考AP集合，则将所述第三AP的标识信息加入所述参考AP集合。具体原理和示例可以参见实施例1中的原则3至5及其相关描述。

在一种可能的实现方式中，所述确定模块75包括：

差值计算单元751，用于对于属于所述参考AP集合的AP，计算所述待定位点与所述目标点收到的来自同一AP的RSS的当前差值；对于不属于所述参考AP集合但属于所述指纹信息的AP，将RSS的当前差值设置为替代值；

指示量计算单元753，用于根据当前计算的当前差值与历史时刻计算的历史差值，计算所述待定位点的当前指示量；

距离判断单元755，用于根据所述当前指示量与历史时刻所计算的指示量，判断所述待定位点在选定的运动方向上距离所述目标点变远或变近。具体原理和示例可以参见实施例1中图3a、图3b及其相关描述。

在一种可能的实现方式中，还包括：

到达判断模块77，用于根据指示量变化趋势判断是否产生局部波谷；在产生局部波谷的情况下，如果处于波谷的指示量的绝对值小于第三阈值，则判定所述待定位点到达所述目标点；否则，所述待定位点沿着所述选定的运动方向继续移动并指示所述获取目标点的指纹信息再次执行获取目标点的指纹信息的步骤。具体原理和示例可以参见实施例1中图3a、图3b及其相关描述。

在一种可能的实现方式中，确定相对距离变化趋势的装置还包括：

平滑处理模块79，用于对所述待定位点和所述目标点收到的来自各AP的RSS进行平滑处理，然后采用待定位点接收到的各AP平滑后的RSS和目标点平滑后的指纹信息进行定位。此外，平滑处理模块77还可以对计算得到的指示量进行平滑处理，在根据平滑后的指示量进行相对距离变化趋势和是否到达的判断，参见图3b及其相关描述。

本实施例的确定相对距离变化趋势的装置可以执行实施例1的方法，根据待定位点由于位置变化而产生的RSS变化，筛选出参考AP集合，能够增加鲁棒性，以更准确的进行定位。

实施例4

图8示出根据本发明一实施例的室内定位装置的结构框图。如图8所示，该室内定位装置主要可以包括：

关键点确定模块81，用于确定在室内空间的各关键点的位置，并收集各所述关键点的指纹信息，所述关键点的指纹信息包括所述关键点收到的来自各AP的RSS；

路径确定模块83，与所述关键点确定模块81连接，用于根据从起始位置到目的位置的路径，确定需要处理的目标点以及各所述目标点的处理顺序，需要处理的目标点包括所述路径所经过的各关键点；

目的点到达判断模块85，与所述路径确定模83块连接，用于按照所述处理顺序，采用上述实施例3中的确定相对距离变化趋势的装置确定所述待定位点是否到达一个目标点，并向所述待定位点发出移动指示；

目的位置到达判断模块87，与所述目的点到达判断模块85连接，用于在所述待定位点按照所述移动指示到达一个目标点之后，继续确定所述待定位点是否达到下一个目标点，直到所述待定位点移动到所述目的位置为止。

本实施例的室内定位装置的各模块，能够执行实施例2的室内定位方法，主要基于重点位置的指纹信息，进行渐进式导航，可以在一个分段线性的内部空间当中识别距离该重点位置的远或近，通过按顺序找到中间点的方法，从而到达最后的目的位置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种确定相对距离变化趋势的方法，其特征在于，包括：

获取目标点的指纹信息，所述指纹信息包括在所述目标点收到的来自各接入点AP的接收信号强度RSS及其对应的AP标识；

根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识；

根据所述指纹信息、所述RSS变化，以及所述参考AP集合，确定所述待定位点与所述目标点的相对距离变化趋势。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识，包括：

将所述指纹信息中RSS最大的第一AP的标识信息加入所述参考AP集合。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识，还包括：

在满足第一原则的情况下，将所述目标点与所述待定位点的共有AP的标识信息加入所述参考AP集合，所述共有AP为所述目标点的指纹信息包括的各AP与所述待定位点在当前时刻收到信号的各AP的交集；

其中，所述第一原则为在所述待定位点收到的来自所述第一AP的RSS与在所述目标点收到的来自所述第一AP的RSS的差的绝对值小于第一阈值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识，还包括：

将满足第二原则的第二AP的标识信息加入所述参考AP集合，所述第二AP为所述指纹信息包括的各AP中不满足所述第一原则且不是所述第一AP的AP；

其中，所述第二原则为在所述待定位点收到的来自所述第二AP的RSS小于在所述待定位点收到的来自所述第一AP的RSS。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识，还包括：

在所述参考AP集合中对满足第三原则的第三AP进行反转处理，所述第三AP为所述指纹信息包括的各AP中在当前时刻不满足所述第一原则和所述第二原则且不是所述第一AP的AP；

其中，所述第三原则为，当前时刻与历史时刻在所述待定位点收到的来自所述第三AP的RSS相比，出现连续下降的次数大于第二阈值；

其中，所述反转处理是指：

如果所述第三AP的标识信息在所述历史时刻已经加入所述参考AP集合，则将所述第三AP的标识信息从所述参考AP集合中删除；

如果所述第三AP的标识信息在所述历史时刻未加入所述参考AP集合，则将所述第三AP的标识信息加入所述参考AP集合。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述指纹信息、所述RSS变化，以及所述参考AP集合，确定所述待定位点与所述目标点的相对距离变化趋势，包括：

对于属于所述参考AP集合的AP，计算所述待定位点与所述目标点收到的来自同一AP的RSS的当前差值；

对于不属于所述参考AP集合但属于所述指纹信息的AP，将RSS的当前差值设置为替代值；

根据当前计算的当前差值与历史时刻计算的历史差值，计算所述待定位点的当前指示量；

根据所述当前指示量与历史时刻所计算的指示量，判断所述待定位点在选定的运动方向上距离所述目标点变远或变近。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述指纹信息、所述RSS变化，以及所述参考AP集合，确定所述待定位点与所述目标点的相对距离变化趋势之后，还包括：

根据所述当前指示量与历史时刻所计算的指示量，判断指示量的变化趋势是否产生局部波谷；

在产生局部波谷的情况下，如果处于波谷的指示量的绝对值小于第三阈值，则判定所述待定位点到达所述目标点；否则，所述待定位点沿着所述选定的运动方向继续移动并返回再次执行获取目标点的指纹信息的步骤。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述待定位点和所述目标点收到的来自各AP的RSS进行平滑处理。

9.一种室内定位方法，其特征在于，包括：

确定在室内空间的各关键点的位置，并收集各所述关键点的指纹信息，所述关键点的指纹信息包括所述关键点收到的来自各AP的RSS；

根据从起始位置到目的位置的路径，确定需要处理的目标点以及各所述目标点的处理顺序，需要处理的目标点包括所述路径所经过的各关键点；

按照所述处理顺序，采用权利要求1至8中任一项所述的确定相对距离变化趋势的方法，确定所述待定位点是否到达一个目标点，并向所述待定位点发出移动指示；

在所述待定位点按照所述移动指示到达一个目标点之后，继续确定所述待定位点是否达到下一个目标点，直到所述待定位点移动到所述目的位置为止。

10.一种确定相对距离变化趋势的装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取目标点的指纹信息，所述指纹信息包括在所述目标点收到的来自各接入点AP的接收信号强度RSS及其对应的AP标识；

筛选模块，与所述获取模块连接，用于根据所述指纹信息和在位置变化状态下的待定位点收到的来自各AP的RSS变化，筛选出加入参考AP集合的AP标识；

确定模块，与所述筛选模块连接，用于根据所述指纹信息、所述RSS变化，以及所述参考AP集合，确定所述待定位点与所述目标点的相对距离变化趋势。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述筛选模块包括：

第一加入单元，用于将所述指纹信息中RSS最大的第一AP的标识信息加入所述参考AP集合。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述筛选模块还包括：

第二加入单元，用于在满足第一原则的情况下，将所述目标点与所述待定位点的共有AP的标识信息加入所述参考AP集合，所述共有AP为所述目标点的指纹信息包括的各AP与所述待定位点在当前时刻收到信号的各AP的交集；

其中，所述第一原则为在所述待定位点收到的来自所述第一AP的RSS与在所述目标点收到的来自所述第一AP的RSS的差的绝对值小于第一阈值。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述筛选模块还包括：

第三加入单元，用于将满足第二原则的第二AP的标识信息加入所述参考AP集合，所述第二AP为所述指纹信息包括的各AP中不满足所述第一原则且不是所述第一AP的AP；

其中，所述第二原则为在所述待定位点收到的来自所述第二AP的RSS小于在所述待定位点收到的来自所述第一AP的RSS。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述筛选模块还包括：

反转单元，用于在所述参考AP集合中对满足第三原则的第三AP进行反转处理，所述第三AP为所述指纹信息包括的各AP中在当前时刻不满足所述第一原则和所述第二原则且不是所述第一AP的AP；

其中，所述第三原则为，当前时刻与历史时刻在所述待定位点收到的来自所述第三AP的RSS相比，出现连续下降的次数大于第二阈值；

其中，所述反转处理是指：

如果所述第三AP的标识信息在所述历史时刻已经加入所述参考AP集合，则将所述第三AP的标识信息从所述参考AP集合中删除；

如果所述第三AP的标识信息在所述历史时刻未加入所述参考AP集合，则将所述第三AP的标识信息加入所述参考AP集合。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：

差值计算单元，用于对于属于所述参考AP集合的AP，计算所述待定位点与所述目标点收到的来自同一AP的RSS的当前差值；对于不属于所述参考AP集合但属于所述指纹信息的AP，将RSS的当前差值设置为替代值；

指示量计算单元，用于根据当前计算的当前差值与历史时刻计算的历史差值，计算所述待定位点的当前指示量；

距离判断单元，用于根据所述当前指示量与历史时刻所计算的指示量，判断所述待定位点在选定的运动方向上距离所述目标点变远或变近。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括：

到达判断模块，用于根据指示量变化趋势判断是否产生局部波谷；在产生局部波谷的情况下，如果处于波谷的指示量的绝对值小于第三阈值，则判定所述待定位点到达所述目标点；否则，所述待定位点沿着所述选定的运动方向继续移动并指示所述获取目标点的指纹信息再次执行获取目标点的指纹信息的步骤。

17.根据权利要求10至16中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

平滑处理模块，用于对所述待定位点和所述目标点收到的来自各AP的RSS进行平滑处理。

18.一种室内定位装置，其特征在于，包括：

关键点确定模块，用于确定在室内空间的各关键点的位置，并收集各所述关键点的指纹信息，所述关键点的指纹信息包括所述关键点收到的来自各AP的RSS；

路径确定模块，与所述关键点确定模块连接，用于根据从起始位置到目的位置的路径，确定需要处理的目标点以及各所述目标点的处理顺序，需要处理的目标点包括所述路径所经过的各关键点；

目的点到达判断模块，与所述路径确定模块连接，用于按照所述处理顺序，采用权利要求10至16中任一项所述的确定相对距离变化趋势的装置确定所述待定位点是否到达一个目标点，并向所述待定位点发出移动指示；

目的位置到达判断模块，与所述目的点到达判断模块连接，用于在所述待定位点按照所述移动指示到达一个目标点之后，继续确定所述待定位点是否达到下一个目标点，直到所述待定位点移动到所述目的位置为止。