一種采用多信道矢量匹配的室內(nèi)定位方法
【專利摘要】該發(fā)明公開了一種采用多信道矢量匹配的室內(nèi)定位方法，該方法在建立數(shù)據(jù)庫前首先在定位區(qū)域內(nèi)按要求設(shè)立定位網(wǎng)格（格點(diǎn)位置分布）及信號監(jiān)測器位置，然后利用多個信號監(jiān)測器在各個信道、不同位置上采集的RSS數(shù)據(jù)建立含信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫、位置信息數(shù)據(jù)庫在內(nèi)的RSS數(shù)據(jù)庫，再利用RSS數(shù)據(jù)庫去建立SSD數(shù)據(jù)庫；實時室內(nèi)定位階段，在定位區(qū)域內(nèi)隨機(jī)選取待定位點(diǎn)（目標(biāo)），監(jiān)測其RSS數(shù)據(jù)，利用這些RSS數(shù)據(jù)計算出目標(biāo)SSD數(shù)據(jù)，然后利用目標(biāo)SSD數(shù)據(jù)與綜合SSD數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，挑選出數(shù)據(jù)庫中最匹配的SSD數(shù)據(jù)，確定目標(biāo)位置，從而具有對定位場地中的信號源進(jìn)行實時、高精度的定位效果。
【專利說明】一種采用多信道矢量匹配的室內(nèi)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于對室內(nèi)無線傳播的信號源進(jìn)行定位的方法，特別是利用基于SSD(SignalStrength Difference信號強(qiáng)度差)數(shù)據(jù)庫中的多信道矢量匹配方法對信號源目標(biāo)進(jìn)行室內(nèi)定位的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代通信技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，人們對室內(nèi)定位和導(dǎo)航的需求日益增大，尤其在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境，如醫(yī)院、機(jī)場大廳、展廳、倉庫、超市、圖書館、地下停車場、礦井等環(huán)境中，室內(nèi)定位技術(shù)表現(xiàn)出十分廣闊的發(fā)展前景和商業(yè)應(yīng)用價值。中國專利201010028128《一種采用單站多信道的室內(nèi)定位方法》，即利用RSS (Received SignalStrength接收信號強(qiáng)度)匹配的定位方法。該方法首先建立各格點(diǎn)的RSS數(shù)據(jù)庫，需要定位時監(jiān)測器接收到目標(biāo)的RSS數(shù)據(jù)，通過將目標(biāo)的RSS數(shù)據(jù)與先前建立的RSS數(shù)據(jù)庫相匹配，挑選出RSS數(shù)據(jù)庫中與目標(biāo)最匹配的RSS數(shù)據(jù)，其對應(yīng)的位置即為目標(biāo)的位置。該方法雖然可以在一定程度上克服了傳統(tǒng)的室內(nèi)無線定位技術(shù)受非視距傳輸效應(yīng)、多徑傳播效應(yīng)、信號衰減規(guī)律復(fù)雜等因素的影響，但是實際定位時由于定位環(huán)境中大量人員走動、大體積物體移動等造成的實際定位環(huán)境與建庫定位環(huán)境差異和由于實際定位與建庫定位時信號源發(fā)射電線可能由不同生產(chǎn)商提供造成的信號源發(fā)射天線差異對RSS的影響仍然存在，影響定位精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對利用RSS這個信號特征的室內(nèi)定位系統(tǒng)中各自存在的缺陷，研究設(shè)計一種基于SSD的多信道矢量匹配方法，采用樣本RSS數(shù)據(jù)庫建立多信道SSD數(shù)據(jù)庫，克服室內(nèi)定位環(huán)境差異和信號源發(fā)射天線差異等對實時定位產(chǎn)生的影響，從而達(dá)到對定位場地的信號源實施實時、高精度的定位。
[0004]本發(fā)明的解決方案是:建立數(shù)據(jù)庫前首先在定位區(qū)域內(nèi)按要求設(shè)立定位網(wǎng)格(格點(diǎn)位置分布)及信號監(jiān)測器位置，然后利用多個信號監(jiān)測器在各個信道、不同位置上采集的RSS數(shù)據(jù)建立含信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫、位置信息數(shù)據(jù)庫在內(nèi)的RSS數(shù)據(jù)庫，再利用RSS數(shù)據(jù)庫去建立SSD數(shù)據(jù)庫；實施室內(nèi)定位階段，在定位區(qū)域內(nèi)隨機(jī)選取待定位點(diǎn)(目標(biāo))，監(jiān)測其RSS數(shù)據(jù)，利用這些RSS數(shù)據(jù)計算出目標(biāo)SSD數(shù)據(jù)，然后利用目標(biāo)SSD數(shù)據(jù)與綜合SSD數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，挑選出數(shù)據(jù)庫中最匹配的SSD數(shù)據(jù)，確定目標(biāo)位置，從而實現(xiàn)其發(fā)明目的。因此，本發(fā)明方法包括:
[0005]步驟1.設(shè)立定位網(wǎng)格(坐標(biāo))及監(jiān)測器位置:首先在定位區(qū)域內(nèi)根據(jù)定位精度要求設(shè)立定位網(wǎng)格及設(shè)立監(jiān)測器的位置，并記錄各(網(wǎng))格點(diǎn)的位置參數(shù)(坐標(biāo));
[0006]步驟2.組建SSD數(shù)據(jù)庫:
[0007]步驟2-1.建立RSS數(shù)據(jù)庫:首先將各監(jiān)測器置于設(shè)立的位置處，再將建庫信號源置于網(wǎng)格的某一格點(diǎn)處并在設(shè)定的所有信道上輪流發(fā)射信號，各監(jiān)測器接收該信號源在各信道上發(fā)射的信號強(qiáng)度、連同該格點(diǎn)的位置參數(shù)一并作為一個RSS單元數(shù)據(jù)存儲下來?’然后將建庫信號源置于定位網(wǎng)格中的其余格點(diǎn)處，采用相同的方式依次確定各格點(diǎn)與監(jiān)測器之間的RSS單元數(shù)據(jù)并存儲，上述得到的所有RSS單元數(shù)據(jù)一并組成RSS數(shù)據(jù)庫；
[0008]步驟2-2.組建SSD數(shù)據(jù)庫:把RSS數(shù)據(jù)庫中所有監(jiān)測器按照數(shù)學(xué)排列的方式進(jìn)行兩兩組合，將所有組合中兩個監(jiān)測器接收到某一格點(diǎn)在各信道上發(fā)射的信號強(qiáng)度對應(yīng)相減得到該格點(diǎn)的SSD數(shù)據(jù)，連同該格點(diǎn)位置參數(shù)一并作為一個SSD數(shù)據(jù)單元存儲下來，然后采用相同方式得到其余各格點(diǎn)的SSD單元數(shù)據(jù)，上述得到的所有SSD單元數(shù)據(jù)一并組成SSD數(shù)據(jù)庫；
[0009]步驟3.實時定位階段:
[0010]步驟3-1:收集目標(biāo)SSD數(shù)據(jù)庫信息:在定位區(qū)域內(nèi)隨機(jī)放置一目標(biāo)信號源，然后在設(shè)定的所有信道上輪流發(fā)射信號，監(jiān)測器收到信號后將收到的該目標(biāo)在各信道上發(fā)射的信號強(qiáng)度按照步驟2-2的方式處理，建立該目標(biāo)的SSD數(shù)據(jù)。
[0011]步驟3-2.實時定位階段:我們將步驟3中得到的目標(biāo)SSD數(shù)據(jù)與在步驟2中建立好的SSD數(shù)據(jù)庫做比照，利用最優(yōu)矢量匹配方法篩選出SSD數(shù)據(jù)庫中與之最匹配的SSD數(shù)據(jù)，該格點(diǎn)的位置即為目標(biāo)位置。
[0012]步驟2-1中設(shè)定P個監(jiān)測器，16個信道，每個監(jiān)測器重復(fù)測定j次信號源在各信道的信號強(qiáng)度，將測得數(shù)據(jù)以16p X j的矩陣作為一個單元數(shù)據(jù)存儲下來。
[0013]步驟3_2中利用公式:
【權(quán)利要求】
1.一種采用多信道矢量匹配的室內(nèi)定位方法，該方法包括:步驟1.設(shè)立定位網(wǎng)格(坐標(biāo))及監(jiān)測器位置:首先在定位區(qū)域內(nèi)根據(jù)定位精度要求設(shè)立定位網(wǎng)格及設(shè)立監(jiān)測器的位置，并記錄各(網(wǎng))格點(diǎn)的位置參數(shù)(坐標(biāo));步驟2.組建SSD數(shù)據(jù)庫:步驟2-1.建立RSS數(shù)據(jù)庫:首先將各監(jiān)測器置于設(shè)立的位置處，再將建庫信號源置于網(wǎng)格的某一格點(diǎn)處并在設(shè)定的所有信道上輪流發(fā)射信號，各監(jiān)測器接收該信號源在各信道上發(fā)射的信號強(qiáng)度、連同該格點(diǎn)的位置參數(shù)一并作為一個RSS單元數(shù)據(jù)存儲下來；然后將建庫信號源置于定位網(wǎng)格中的其余格點(diǎn)處，采用相同的方式依次確定各格點(diǎn)與監(jiān)測器之間的RSS單元數(shù)據(jù)并存儲，上述得到的所有RSS單元數(shù)據(jù)一并組成RSS數(shù)據(jù)庫；步驟2-2.組建SSD數(shù)據(jù)庫:把RSS數(shù)據(jù)庫中所有監(jiān)測器按照數(shù)學(xué)排列的方式進(jìn)行兩兩組合，將所有組合中兩個監(jiān)測器接收到某一格點(diǎn)在各信道上發(fā)射的信號強(qiáng)度對應(yīng)相減得到該格點(diǎn)的SSD數(shù)據(jù)，連同該格點(diǎn)位置參數(shù)一并作為一個SSD數(shù)據(jù)單元存儲下來，然后采用相同方式得到其余各格點(diǎn)的SSD單元數(shù)據(jù)，上述得到的所有SSD單元數(shù)據(jù)一并組成SSD數(shù)據(jù)庫；步驟3.實時定位階段:步驟3-1:收集目標(biāo)SSD數(shù)據(jù)庫信息:在定位區(qū)域內(nèi)隨機(jī)放置一目標(biāo)信號源，然后在設(shè)定的所有信道上輪流發(fā)射信號，監(jiān)測器收到信號后將收到的該目標(biāo)在各信道上發(fā)射的信號強(qiáng)度按照步驟2-2的方式處理，建立該目標(biāo)的SSD數(shù)據(jù)。步驟3-2.實時定位階段:我們將步驟3中得到的目標(biāo)SSD數(shù)據(jù)與在步驟2中建立好的SSD數(shù)據(jù)庫做比照，利用最優(yōu)矢量匹配方法篩選出SSD數(shù)據(jù)庫中與之最匹配的SSD數(shù)據(jù)，該格點(diǎn)的位置即為目標(biāo)位置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種采用多信道矢量匹配的室內(nèi)定位方法，其特征在于設(shè)定P個監(jiān)測器，16個信道，每個監(jiān)測器重復(fù)測定j次信號源在各信道的信號強(qiáng)度，將測得數(shù)據(jù)以16P Xj的矩陣作為一個單元數(shù)據(jù)存儲下來。
3.如權(quán)利要求1所述的一種采用多信道矢量匹配的室內(nèi)定位方法其特征在于利用公式:
【文檔編號】G01S5/02GK103744053SQ201310743532
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】郭賢生, 儲磊, 李葆倉, 張妍, 盧書洲 申請人:電子科技大學(xué)