基于無線信號相似度的室內(nèi)定位方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于無線信號相似度的室內(nèi)定位方法和裝置，其中方法包括：獲取當前位置及目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度；對無線信強度做增強處理；生成對應當前位置的向量X和對應目標位置的向量Y；在X和Y中分別添加一個分量，之后計算余弦相似度，得到當前位置與目標位置的定位關(guān)系。本發(fā)明能夠避免參考點數(shù)目太少對定位造成的不利影響。
【專利說明】基于無線信號相似度的室內(nèi)定位方法和裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線定位【技術(shù)領域】，尤其涉及一種基于無線信號相似度的室內(nèi)定位方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的室內(nèi)無線定位方法需要較多參考點，通過尋找最近的k個參考點進行定位。這種定位方式對參考點數(shù)目有一定要求，在參考點較少的情況下難以實現(xiàn)定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種基于無線信號相似度的室內(nèi)定位方法，能夠避免參考點數(shù)目太少對定位造成的不利影響。
[0004]本發(fā)明還提供了一種基于無線信號相似度的室內(nèi)定位裝置， 能夠避免參考點數(shù)目太少對定位造成的不利影響。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]—種基于無線信號相似度的室內(nèi)定位方法，包括:
[0007]獲取當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度；
[0008]獲取目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度；將所述當前位置及目標位置的各個無線信號的信號強度增強，得到增強后的信號強度；
[0009]確定包含所述當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識的發(fā)送設備標識列表，所述發(fā)送設備標識列表包括=APp AP2……和APn，其中η為所述發(fā)送設備標識列表中的發(fā)送設備標識的個數(shù)；
[0010]根據(jù)該發(fā)送設備標識列表確定對應當前位置的η維向量X及對應目標位置的η維向量Y，
[0011]其中，X中第i個分量的確定方式為:如果所述APi是當前位置的一個無線信號的發(fā)送設備標識，則Xi為APi所對應的無線信號的增強后的信號強度；否則，Xi為O ;其中，Xi為X中的第i個分量，i=l、2、......或η;
[0012]Y中第i個分量的確定方式為:如果所述APi是目標位置的一個無線信號的發(fā)送設備標識，則Ii為APi所對應的無線信號的增強后的信號強度；否則，yi為O ;其中，yi為Y中的第i個分量，i=l、2、......或η;
[0013]在所述X中添加一個分量，得到(η+1)維向量X’ ；并在所述Y的相應位置添加一個分量，得到(η+1)維向量Y’，計算cos (X’，Y’)，得到所述當前位置與目標位置的定位關(guān)系。
[0014]一種基于無線信號相似度的室內(nèi)定位裝置，包括:
[0015]無線信號獲取模塊，用于獲取當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度；
[0016]目標位置無線信號特征庫，用于保存目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度；[0017]定位模塊，用于將所述當前位置及目標位置的各個無線信號的信號強度增強，得到增強后的信號強度；確定包含所述當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識的發(fā)送設備標識列表，所述發(fā)送設備標識列表包括:APpAP2……和APn，其中η為所述發(fā)送設備標識列表中的發(fā)送設備標識的個數(shù)；根據(jù)該發(fā)送設備標識列表確定對應當前位置的η維向量X及對應目標位置的η維向量Y,其中，X中第i個分量的確定方式為:如果所述APi是當前位置的一個無線信號的發(fā)送設備標識，則Xi為APi所對應的無線信號的增強后的信號強度；否則，Xi為O ;其中，Xi為X中的第i個分量，i=U
2、……或η ;Y中第i個分量的確定方式為:如果所述APi是目標位置的一個無線信號的發(fā)送設備標識，則Ji為APi所對應的無線信號的增強后的信號強度；否則，yi為O ;其中，yi為
Y中的第i個分量，i=l、2、......或η ;在所述X中添加一個分量,得到(n+1)維向量X’ ；并
在所述Y的相應位置添加一個分量，得到(n+1)維向量Y’，計算cos (X’，Y’)，得到所述當前位置與目標位置的定位關(guān)系。
[0018]可見，本發(fā)明提出的基于無線信號相似度的室內(nèi)定位方法和裝置，采用改進的無線信號相似度計算方法進行室內(nèi)定位，能夠避免參考點數(shù)目太少對定位造成的不利影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明提出的基于無線信號相似度的室內(nèi)定位方法實現(xiàn)流程圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例一的實現(xiàn)流程圖；
[0021]圖3為本發(fā)明提出的 基于無線信號相似度的室內(nèi)定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明提出一種基于無線信號相似度的室內(nèi)定位方法，如圖1為該方法的實現(xiàn)流程圖，包括:
[0023]步驟101:獲取當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度；
[0024]步驟102:獲取目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度；將所述當前位置及目標位置的各個無線信號的信號強度增強，得到增強后的信號強度；
[0025]步驟103:確定包含所述當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識的發(fā)送設備標識列表，所述發(fā)送設備標識列表包括:APpAP2……和APn，其中η為所述發(fā)送設備標識列表中的發(fā)送設備標識的個數(shù)；
[0026]步驟104:根據(jù)該發(fā)送設備標識列表確定對應當前位置的η維向量X及對應目標位置的η維向量Y;
[0027]其中，X中第i個分量的確定方式為:如果所述APi是當前位置的一個無線信號的發(fā)送設備標識，則Xi為APi所對應的無線信號的增強后的信號強度；否則，Xi為O ;其中，Xi為X中的第i個分量，i=l、2、......或η;
[0028]Y中第i個分量的確定方式為:如果所述APi是目標位置的一個無線信號的發(fā)送設備標識，則Ii為APi所對應的無線信號的增強后的信號強度；否則，yi為O ;其中，yi為Y中的第i個分量，i=l、2、......或η;
[0029]步驟105:在所述X中添加一個分量,得到(n+1)維向量X’ ；并在所述Y的相應位置添加一個分量，得到(n+1)維向量Y’，計算cos (X’，Y’)，得到所述當前位置與目標位置的定位關(guān)系。
[0030]其中，上述步驟105中，在X中添加的分量的值可以為|Y|*cos(X，Y)，在Y中添加的分量的值可以為|x|*cos(x，y);其中，所述11為取模；或者，在X中添加的分量的值為Y中所有分量的平均值與COS (X，Y)的乘積，在Y中添加的分量的值為X中所有分量的平均值與COS (X，Y)的乘積。
[0031]上述步驟101之后，并在步驟102之前，可以進一步包括:
[0032]判斷當前是否為目標錄入階段，如果是，則將所述當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度記錄到目標位置無線信號特征庫，結(jié)束當前流程；否則，繼續(xù)執(zhí)行所述步驟102。
[0033]上述步驟101中，獲取當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度的方式可以為:獲取當前位置的無線信號，去除該無線信號中的無效數(shù)據(jù)，得到當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度。
[0034]上述步驟102中，將當前位置及目標位置的各個無線信號的信號強度增強的方式可以為:將信號強度增加90dBm。
[0035]以下結(jié)合附圖，舉具體的實施例詳細介紹。
[0036]實施例一:
[0037]在本實施例中，無線信號的發(fā)送設備具體為接入點(AP，Access Point)設備。
[0038]如圖2為本實施例的實現(xiàn)流程圖，包括:
[0039]步驟201:獲取當前位置的無線信號，去除該無線信號中的無效數(shù)據(jù)，保留有效數(shù)據(jù)，得到當前位置的各個無線信號的AP標識(例如BSSID)及信號強度。這里，無效數(shù)據(jù)是指噪聲過大的數(shù)據(jù)。
[0040]步驟202:判斷是否為目標錄入階段，如果是，則執(zhí)行步驟203 ;否則執(zhí)行步驟204。
[0041]步驟203:將當前位置的各個無線信號的AP標識及信號強度記錄到目標位置無線信號特征庫，將其作為之后對其他無線信號進行室內(nèi)定位的參照數(shù)據(jù)。結(jié)束當前流程。
[0042]步驟204:從目標位置無線信號特征庫中獲取目標位置的各個無線信號的AP標識及信號強度。
[0043]步驟205:將步驟201中獲取的當前位置的無線信號的信號強度和步驟204中獲取的目標位置的無線信號的信號強度均增強。
[0044]由于802.11協(xié)議下的信號強度通常大于_90dBm，因此，將信號強度增加90dBm即可使定位方法具備一定的容錯能力。本實施例采用將信號強度增強90dBm的方式，但不限于此種方式。
[0045]步驟206:假定當前位置有3個無線信號，包括:
[0046]信號1:AP標識為API,增強后的信號強度為ml ；
[0047]信號2:AP標識為AP2，增強后的信號強度為m2 ；
[0048]信號3:AP標識為AP3,增強后的信號強度為m3 ；
[0049]目標位置有3個無線信號，包括:
[0050]信號I’:AP標識為AP2,增強后的信號強度為m2 ；
[0051]信號2’:AP標識為AP3,增強后的信號強度為m3 ；
[0052]信號3’:AP標識為AP4,增強后的信號強度為m4 ；[0053]則確定包含當前位置及目標位置的AP標識的AP標識列表:AP1、AP2、AP3、AP4。當然，這只是一種排列順序，本列表可以有其他的排列順序，只要包括當前位置及目標位置的所有AP標識即可。
[0054]步驟207:確定對應當前位置的4維向量X= (ml, m2, m3,0);如果某一 AP標識是當前位置的無線信號的AP標識，則該AP標識對應位置的分量為該AP標識所對應的增強后的信號強度；否則，該AP標識對應位置的分量為O ;
[0055]并且,確定對應目標位置的4維向量Y= (O, m2, m3, m4 );如果某一 AP標識是目標位置的無線信號的AP標識，則該AP標識對應位置的分量為該AP標識所對應的增強后的信號強度；否則，該AP標識對應位置的分量為O。
[0056]步驟208:為X和Y分別添加一個分量，以消除余弦相似度的缺陷。為X添加的分量可以為|Y|*cos(X，Y),為Y添加的分量可以為|X|*cos(X, Y)。為X和Y添加分量的位置不限，二者位置相應即可。
[0057]例如，可以將添加的分量作為最后一個分量，對X和Y添加分量后分別得到2個5維向量X’和Y’:
[0058]X，= (ml, m2, m3,0, | Y | *cos (X，Y));
[0059]Y，= (0, m2, m3, m4, | X | *cos (X，Y))。
[0060]對X和Y添加分量的具體值需要滿足以下要求:1)大于O并且小于90 ;2)添加分量后，不改變X和Y的正交性。除上述值外，還可以取符合該要求的其他值，例如，為X添加的分量可以為Y中所有分量的平均值與COS (X，Y)的乘積，為Y添加的分量可以為X中所有分量的平均值與COS (X，Y)的乘積。
[0061]步驟209:計算X’和Y’的余弦相似度:COs(X’，Y’)，得到當前位置和目標位置的
定位關(guān)系。
[0062]本發(fā)明還提出一種基于無線信號相似度的室內(nèi)定位裝置，如圖3為該裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:
[0063]無線信號獲取模塊310，用于獲取當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度；
[0064]目標位置無線信號特征庫320，用于保存目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度；
[0065]定位模塊330，用于將所述當前位置及目標位置的各個無線信號的信號強度增強，得到增強后的信號強度；確定包含所述當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識的發(fā)送設備標識列表，所述發(fā)送設備標識列表包括:APpAP2……和APn，其中η為所述發(fā)送設備標識列表中的發(fā)送設備標識的個數(shù)；根據(jù)該發(fā)送設備標識列表確定對應當前位置的η維向量X及對應目標位置的η維向量Y,其中，X中第i個分量的確定方式為:如果所述APi是當前位置的一個無線信號的發(fā)送設備標識，則Xi為APi所對應的無線信號的增強后的信號強度；否則，Xi為O ;其中，Xi為X中的第i個分量，i=l、2、……或η ;Y中第i個分量的確定方式為:如果所述APi是目標位置的一個無線信號的發(fā)送設備標識，則Ji為APi所對應的無線信號的增強后的信號強度；否則，Yi為O ;其中，
為Y中的第i個分量，i=l、2、......或η ;在所述X中添加一個分量，得到(n+1)維向量X’ ；
并在所述Y的相應位置添加一個分量，得到(n+1)維向量Y’，計算cos (X’，Y’)，得到所述當前位置與目標位置的定位關(guān)系。
[0066]上述裝置中，定位模塊330在X中添加的分量的值可以為|Y|*cos(X，Y)，在Y中添加的分量的值可以為|x|*cos(x，y);其中，所述11為取模；或者，在X中添加的分量的值為Y中所有分量的平均值與COS (X，Y)的乘積，在Y中添加的分量的值為X中所有分量的平均值與COS (X，Y)的乘積。
[0067]上述裝置中，無線信號獲取模塊310還用于，獲取到當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度之后，判斷當前是否為目標錄入階段，如果是，則將所述當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度記錄到目標位置無線信號特征庫；如果不是，則將所述當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度提供給定位模塊用于室內(nèi)定位。
[0068]上述裝置中，無線信號獲取模塊310可以包括:
[0069]初始獲取子模塊311，用于獲取當前位置的無線信號；
[0070]數(shù)據(jù)處理子模塊312，用于去除該無線信號中的無效數(shù)據(jù)，得到當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度。
[0071]定位模塊330將當前位置及目標位置的各個無線信號的信號強度增強的方式可以為:將信號強度增加90dBm。
[0072]綜上可見，本發(fā)明提出的基于無線信號相似度的室內(nèi)定位方法和裝置，對無線信號強度做加強處理、并添加一個分量，用以消除余弦相似度無法區(qū)分正比例信號的弊端，得到當前位置與目標位置的定位關(guān)系，從而實現(xiàn)基于無線信號相似度的室內(nèi)定位方法，突破了現(xiàn)有的室內(nèi)定位技術(shù)中對參考點數(shù)目的限制。
[0073]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無線信號相似度的室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述方法包括: 獲取當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度； 獲取目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度；將所述當前位置及目標位置的各個無線信號的信號強度增強，得到增強后的信號強度； 確定包含所述當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識的發(fā)送設備標識列表，所述發(fā)送設備標識列表包括:AP1、AP2……和APnj中η為所述發(fā)送設備標識列表中的發(fā)送設備標識的個數(shù)； 根據(jù)該發(fā)送設備標識列表確定對應當前位置的η維向量X及對應目標位置的η維向量Y， 其中，X中第i個分量的確定方式為:如果所述APi是當前位置的一個無線信號的發(fā)送設備標識，則Xi為APi所對應的無線信號的增強后的信號強度；否則，Xi為O ;其中，Xi為X中的第i個分量，i=l、2、......或η; Y中第i個分量的確定方式為:如果所述APi是目標位置的一個無線信號的發(fā)送設備標識，則Ii為APi所對應的無線信號的增強后的信號強度；否則，yi為O ;其中，yi為Y中的第i個分量，i=l、2、......或η ； 在所述X中添加一個分量，得到(η+1)維向量X’ ；并在所述Y的相應位置添加一個分量，得到(η+1)維向量Y’， 算cos (X’，Y’)，得到所述當前位置與目標位置的定位關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在X中添加的分量的值為|Y|*cos(X，Y)，在Y中添加的分量的值為X|*cos(X, Y);其中，所述Μ為取模； 或者，在X中添加的分量的值為Y中所有分量的平均值與cos (X，Y)的乘積，在Y中添加的分量的值為X中所有分量的平均值與cos (X，Y)的乘積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述獲取當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度之后、并在獲取目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度之前，進一步包括: 判斷當前是否為目標錄入階段，如果是，則將所述當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度記錄到目標位置無線信號特征庫，結(jié)束當前流程；否則，繼續(xù)執(zhí)行所述取目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述獲取當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度的方式為: 獲取當前位置的無線信號，去除該無線信號中的無效數(shù)據(jù)，得到當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述將當前位置及目標位置的各個無線信號的信號強度增強的方式為:將信號強度增加90dBm。
6.一種基于無線信號相似度的室內(nèi)定位裝置，其特征在于，所述裝置包括: 無線信號獲取模塊，用于獲取當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度； 目標位置無線信號特征庫，用于保存目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度； 定位模塊，用于將所述當前位置及目標位置的各個無線信號的信號強度增強，得到增強后的信號強度；確定包含所述當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及目標位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識的發(fā)送設備標識列表，所述發(fā)送設備標識列表包括=APpAP2……和APn，其中η為所述發(fā)送設備標識列表中的發(fā)送設備標識的個數(shù)；根據(jù)該發(fā)送設備標識列表確定對應當前位置的η維向量X及對應目標位置的η維向量Y,其中，X中第i個分量的確定方式為:如果所述APi是當前位置的一個無線信號的發(fā)送設備標識，則Xi為APi所對應的無線信號的增強后的信號強度；否則，Xi為O ;其中，Xi為X中的第i個分量，i=U.2、……或η ;Y中第i個分量的確定方式為:如果所述APi是目標位置的一個無線信號的發(fā)送設備標識，則Ji為APi所對應的無線信號的增強后的信號強度；否則，yi為O ;其中，yi為Y中的第i個分量，i=l、2、......或η ;在所述X中添加一個分量,得到(n+1)維向量X’ ；并在所述Y的相應位置添加一個分量，得到(n+1)維向量Y’，計算cos (X’，Y’)，得到所述當前位置與目標位置的定位關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述定位模塊在X中添加的分量的值為Y|*cos(X，Y)，在Y中添加的分量的值為X|*cos(X, Y);其中，所述I為取模；或者，在X中添加的分量的值為Y中所有分量的平均值與COS (X，Y)的乘積，在Y中添加的分量的值為X中所有分量的平均值與cos (X，Y)的乘積。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述無線信號獲取模塊還用于，獲取到當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度之后，判斷當前是否為目標錄入階段，如果是，則將所述當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度記錄到目標位置無線信號特征庫；如果不是，則將所述當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度提供給定位模塊用于室內(nèi)定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述無線信號獲取模塊包括: 初始獲取子模塊，用于獲取當前位置的無線信號； 數(shù)據(jù)處理子模塊，用于去除該無線信號中的無效數(shù)據(jù)，得到當前位置的各個無線信號的發(fā)送設備標識及信號強度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述定位模塊將當前位置及目標位置的各個無線信號的信號強度增強的方式為:將信號強度增加90dBm。
【文檔編號】G01S5/02GK103777175SQ201410029617
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】申立明, 程俊杰 申請人:三星電子（中國）研發(fā)中心, 三星電子株式會社