本發(fā)明涉及室內定位技術領域，特別是涉及一種基于分區(qū)編碼的室內定位方法。

背景技術：

室內定位是一種基于室內位置服務的一項定位技術。室內指紋一般分為兩個階段：離線階段和在線階段。

離線階段中首先在室內設置好接入節(jié)點(AP，Access Point)，每個接入節(jié)點可以看做是信號發(fā)射源，另外還需要設置多個參考節(jié)點(RP，Reference Point)，每個參考節(jié)點可看做是信號接收源。每個參考節(jié)點均可以接收到一定范圍內的接入節(jié)點發(fā)送的信號，對于參考節(jié)點來說，其與各接入節(jié)點的位置關系(距離)就可以通過接收到的信號強度的大小來體現(xiàn)，這個信息就是RSS(Received Signal Strength，信號接收強度)信息。由于參考節(jié)點所處的位置不同，則每個參考節(jié)點與各接入節(jié)點的距離就不同，因此，每個參考節(jié)點的RSS信息具有唯一性，因此我們也叫做指紋信息。在室內定位中，我們需要將每個參考節(jié)點的RSS信息保存在數(shù)據(jù)庫中。

在線階段中，待測終端的位置時隨機的，其所處的位置就是我們要定位的目標。待測終端能夠接收各接入節(jié)點發(fā)送的信號，因此根據(jù)信號強度(與離線階段中，參考點的計算方式相同)就可以得到其對應的RSS信息。通過得到的RSS信息與離線階段中各參考節(jié)點的RSS信息進行匹配，從而確定待測終端的位置，實現(xiàn)室內定位。

現(xiàn)有技術中，是將每個參考節(jié)點的RSS信息進行保存，為了實現(xiàn)精確定位，通常參考節(jié)點設置很多，并且如果室內場所面積過大時，接入節(jié)點和參考節(jié)點也會非常多，這就造成了全部參考節(jié)點的RSS信息都需要保存在數(shù)據(jù)庫中，因此，所需的存儲空間非常大，另外，由于RSS信息較多，在進行RSS信息匹配時，所消耗的時間也會非常多。

由此可見，如何減少各參考節(jié)點的RSS信息所占用的存儲空間以及縮短RSS信息匹配所消耗的時間是本領域技術人員亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于分區(qū)編碼的室內定位方法，用于減少各參考節(jié)點的RSS信息所占用的存儲空間以及縮短RSS信息匹配所消耗的時間。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種基于分區(qū)編碼的室內定位方法，包括：

將定位區(qū)域劃分為N個子區(qū)域，并為各所述子區(qū)域設置區(qū)域編碼；其中，N為不小于2的整數(shù)，所述定位區(qū)域預先設置有接入節(jié)點和參考節(jié)點，所述接入節(jié)點發(fā)送帶有區(qū)域編碼的信號；

按照預定計算規(guī)則計算各參考點的參考RSS信息，將各所述區(qū)域編碼和各所述參考RSS信息關聯(lián)，并保存在數(shù)據(jù)庫中；

按照所述預定計算規(guī)則計算待測終端的目標RSS信息，并依據(jù)所述待測終端接收到的區(qū)域編碼初步篩選出待定子區(qū)域，將所述目標RSS信息與目標區(qū)域編碼所關聯(lián)的各參考RSS信息進行匹配得到定位結果；

其中，所述參考RSS信息依據(jù)所述參考節(jié)點與其所在的子區(qū)域內的各接入節(jié)點的位置關系得到，所述目標RSS信息依據(jù)所述待測終端與其所在的子區(qū)域內的各接入節(jié)點的位置關系得到，所述目標區(qū)域編碼為所述待定子區(qū)域對應的區(qū)域編碼。

優(yōu)選地，所述將定位區(qū)域劃分為N個子區(qū)域，并為各所述子區(qū)域設置區(qū)域編碼具體為：將所述定位區(qū)域二次劃分為N個子區(qū)域，所述區(qū)域編碼由第一次劃分的子區(qū)域的一級區(qū)域編碼和第二次劃分的子區(qū)域的二級區(qū)域編碼組成。

優(yōu)選地，所述參考RSS信息的計算方式具體為：

依據(jù)各參考節(jié)點在子區(qū)域內接收到的各接入節(jié)點的信號強度得到RSS矢量；

其中，RSS矢量為[r_{i,w_L1},r_{i,2_Lw},r_{i,3_Lw},...,r_{i,j_Lw}]，每個元素為r_{i,j_Aw}表示第i個參考節(jié)點接收到第Lw個子區(qū)域中的第j個接入節(jié)點的信號接收強度，L為第一次劃分的子區(qū)域的序號，w為第二次劃分的子區(qū)域的序號；

計算各接入節(jié)點在子區(qū)域內的平均矢量；

其中，平均矢量為每個元素

計算各RSS矢量的平均間隔；

其中，平均間隔為[gap_{1_Lw},gap_{2_Lw},gap_{3_Lw},...,gap_{j_Lw}]，平均間隔中的每個元素

對各RSS矢量與對應的平均矢量作差分運算得到差分矢量；其中，差分矢量為

將各差分矢量中的每個元素除以對應的平均間隔，四舍五入后得到一個整數(shù)k_{i,j_Lw}，并求k_{i,j_Lw}的2進制補碼得到第Lw個子區(qū)域內的第i個參考節(jié)點的RSS編碼組[code_i1,code_i2,code_i3,…,code_ij]，RSS編碼組為所述參考RSS信息；

其中，

優(yōu)選地，將定位區(qū)域平均劃分為N個子區(qū)域。

優(yōu)選地，所述依據(jù)所述待測終端接收到的區(qū)域編碼初步篩選出待定子區(qū)域具體包括：

依據(jù)所述待測終端接收到的各接入節(jié)點的信號所包含的區(qū)域編碼選擇區(qū)域編碼最多的子區(qū)域作為所述待定子區(qū)域。

優(yōu)選地，若所述待定子區(qū)域的數(shù)量為2個或2個以上，則還包括：

計算所述待測終端在各所述待定子區(qū)域中的RSS矢量的平均值；

將平均值最大的子區(qū)域作為所述待定子區(qū)域；

其中，所述待測終端在各所述待定子區(qū)域中的RSS矢量與所述參考節(jié)點的RSS矢量計算方式相同。

本發(fā)明所提供的基于分區(qū)編碼的室內定位方法，包括將定位區(qū)域劃分為N個子區(qū)域，并為各子區(qū)域設置區(qū)域編碼；按照預定計算規(guī)則計算各參考點的參考RSS信息，將各區(qū)域編碼和各參考RSS信息關聯(lián)，并保存在數(shù)據(jù)庫中；按照預定計算規(guī)則計算待測終端的目標RSS信息，并依據(jù)待測終端接收到的區(qū)域編碼初步篩選出待定子區(qū)域，將目標RSS信息與目標區(qū)域編碼所關聯(lián)的各參考RSS信息進行匹配得到定位結果。由于進行了定位區(qū)域的劃分且參考節(jié)點的參考RSS信息只與所在子區(qū)域內的接入節(jié)點有關，因此，參考RSS信息中的包含的元素就可以減少很多，因此能夠很大程度的節(jié)約存儲空間。另外在進行目標RSS信息匹配過程中，只需要通過區(qū)域編碼確定待定子區(qū)域，在待定子區(qū)域中與參考RSS信息匹配即可，因此查找的范圍縮小了很多，從而能夠節(jié)約定位的時間。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例，下面將對實施例中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種基于分區(qū)編碼的室內定位方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種定位區(qū)域的劃分示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下，所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護范圍。

本發(fā)明的核心是提供一種基于分區(qū)編碼的室內定位方法，用于減少各參考節(jié)點的RSS信息所占用的存儲空間以及縮短RSS信息匹配所消耗的時間。

為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種基于分區(qū)編碼的室內定位方法的流程圖。如圖1所示，該方法包括：

S10：將定位區(qū)域劃分為N個子區(qū)域，并為各子區(qū)域設置區(qū)域編碼。其中，N為不小于2的整數(shù)，定位區(qū)域預先設置有接入節(jié)點和參考節(jié)點，接入節(jié)點發(fā)送帶有區(qū)域編碼的信號。

S11：按照預定計算規(guī)則計算各參考點的參考RSS信息，將各區(qū)域編碼和各參考RSS信息關聯(lián)，并保存在數(shù)據(jù)庫中。

S12：按照預定計算規(guī)則計算待測終端的目標RSS信息，并依據(jù)待測終端接收到的區(qū)域編碼初步篩選出待定子區(qū)域，將目標RSS信息與目標區(qū)域編碼所關聯(lián)的各參考RSS信息進行匹配得到定位結果。

其中，參考RSS信息依據(jù)參考節(jié)點與其所在的子區(qū)域內的各接入節(jié)點的位置關系得到，目標RSS信息依據(jù)待測終端與其所在的子區(qū)域內的各接入節(jié)點的位置關系得到，目標區(qū)域編碼為待定子區(qū)域對應的區(qū)域編碼。

可以理解的是，對于初次定位來說，步驟S10和步驟S11是需要執(zhí)行的，但是如果不是初次定位，則步驟S10和步驟S11不需要重復執(zhí)行，只需要執(zhí)行步驟S12即可。

步驟S10中，定位區(qū)域的劃分可以任意劃分，但是最優(yōu)選的方式是平均劃分?？梢岳斫獾氖牵瑢⒍ㄎ粎^(qū)域劃分為幾個區(qū)域，如何劃分都是需要根據(jù)實際應用場景而定的，都可以靈活選擇，并不是有固定的模式。通常情況下，所分子區(qū)域的個數(shù)根據(jù)定位區(qū)域的大小來劃分，并且與所使用的接入節(jié)點的通信距離有關，如果子區(qū)域為矩形的話，則取矩形邊長為通信距離的1.2倍即可，并且每個子區(qū)域中應該有3至6個接入節(jié)點(接入節(jié)點的個數(shù)大于等于3，可以完成待測終端在子區(qū)域中的精確定位)。

由于預先設置了接入節(jié)點和參考節(jié)點，因此按照預定規(guī)則計算各參考節(jié)點的RSS信息，需要說明的是，這里的參考RSS信息是依據(jù)參考節(jié)點與其所在的子區(qū)域內的各接入節(jié)點的位置關系得到，換句話說，每個參考節(jié)點的RSS信息只與該節(jié)點所在的子區(qū)域的接入節(jié)點有關系。這里的參考RSS信息是為了與目標RSS信息做區(qū)分，二者都是RSS信息，只不過參考RSS信息是參考節(jié)點的信息，而目標RSS信息是待測終端的信息。由于RSS信息是當前節(jié)點與各接入節(jié)點的位置關系所對應的信號強度的體現(xiàn)，因此，如果按照現(xiàn)有技術中的方式不對定位區(qū)域進行分區(qū)劃分的話，則RSS信息中就需要包含當前節(jié)點與全部接入節(jié)點的位置關系所對應的信號強度，即RSS信息中的包含的元素就非常多，這樣就會導致所需的存儲空間非常大，而本實施例中，RSS信息為當前節(jié)點與所在子區(qū)域內的接入節(jié)點的位置關系所對應的信號強度，因此，RSS信息中包含的元素就比較少，很顯然把這樣的RSS信息存儲在數(shù)據(jù)庫中就會占用較少的存儲空間。由于劃分子區(qū)域后，不同子區(qū)域內的參考節(jié)點的RSS信息有可能會相同，因此，我們需要對同一個子區(qū)域內的RSS信息加一個區(qū)域編碼，這樣每個區(qū)域編碼與對應的RSS信息關聯(lián)后，就可以克服上述問題。

對于每一個待測終端的定位，只需要重復執(zhí)行步驟S12即可。待測終端進入定位區(qū)域后，就可以接收到一定距離范圍內的各接入節(jié)點的信號，由于接入節(jié)點發(fā)送信號的同時還攜帶有本節(jié)點所在的區(qū)域編碼，則待測終端就會接收到帶有區(qū)域編碼的信號，可以理解的是，待測終端如果在A子區(qū)域中，則接收到的信號里面的包含A子區(qū)域的編碼數(shù)就會比較多，則待定子區(qū)域就是A區(qū)域，因此只需要按照預定計算規(guī)則計算待測終端的目標RSS信息即可，需要說明的是，目標RSS信息是依據(jù)待測終端與其所在的子區(qū)域內的各接入節(jié)點的位置關系(位置關系影響信號強度)得到，即位置關系影響信號強度，雖然位置關系是未知的，但是信號強度是已知的，通過信號強度可以確定位置關系。例如，如果確定了A子區(qū)域為待定子區(qū)域，則只需要在A子區(qū)域對應的區(qū)域編碼中查找與目標RSS信息匹配的參考RSS信息即可，參考RSS信息對應的參考點的位置是已知的，因此，我們就可以得到待測終端的位置，實現(xiàn)定位。

需要說明的是，本實施例各接入節(jié)點發(fā)送的信號可以各種無線信號，例如WIFI信號、藍牙信號或射頻信號。根據(jù)應用場合不同可以靈活選擇，例如在商場里面可以選擇WIFI信號，則接入節(jié)點的設備就是WIFI發(fā)射設備，待測終端接收的就是WIFI信號；在停車場里面可以選擇射頻信號，則接入節(jié)點的設備就是射頻發(fā)射設備，待測終端接收的就是射頻信號。

本實施例中基于分區(qū)編碼的室內定位方法，包括將定位區(qū)域劃分為N個子區(qū)域，并為各子區(qū)域設置區(qū)域編碼；按照預定計算規(guī)則計算各參考點的參考RSS信息，將各區(qū)域編碼和各參考RSS信息關聯(lián)，并保存在數(shù)據(jù)庫中；按照預定計算規(guī)則計算待測終端的目標RSS信息，并依據(jù)待測終端接收到的區(qū)域編碼初步篩選出待定子區(qū)域，將目標RSS信息與目標區(qū)域編碼所關聯(lián)的各參考RSS信息進行匹配得到定位結果。由于進行了定位區(qū)域的劃分且參考節(jié)點的參考RSS信息只與所在子區(qū)域內的接入節(jié)點有關，因此，參考RSS信息中的包含的元素就可以減少很多，因此能夠很大程度的節(jié)約存儲空間。另外在進行目標RSS信息匹配過程中，只需要通過區(qū)域編碼確定待定子區(qū)域，在待定子區(qū)域中與參考RSS信息匹配即可，因此查找的范圍縮小了很多，從而能夠節(jié)約定位的時間。

在上述實施例的基礎上，作為優(yōu)選地實施方式，步驟S10具體為：將定位區(qū)域二次劃分為N個子區(qū)域，區(qū)域編碼由第一次劃分的子區(qū)域的一級區(qū)域編碼和第二次劃分的子區(qū)域的二級區(qū)域編碼組成。

可以理解的是，將定位區(qū)域劃分個數(shù)越多，接入節(jié)點和參考節(jié)點設置的越多，則定位越精確，但是同時計算量也較大。本實施例中，將定位區(qū)域的劃分分為兩次進行。圖2為本發(fā)明實施例提供的一種定位區(qū)域的劃分示意圖。如圖2所示，以一個商場為例將其分為A、B、C、D四個區(qū)域，其對應的一級區(qū)域編碼分別為00、01、10、01，然后將每個子區(qū)域細分成更小的子區(qū)域，以區(qū)域A為例，劃分為A1、A2、A3、A4，其對應的二級區(qū)域編碼分別為0000、0001、0010、0011。

很顯然，將定位區(qū)域進行二次劃分，可以進一步減少RSS信息中的元素，從而進一步節(jié)約存儲空間。

作為優(yōu)選的實施方式，參考RSS信息的計算方式具體為：

1)依據(jù)各參考節(jié)點在子區(qū)域內接收到的各接入節(jié)點的信號強度得到RSS矢量。

其中，RSS矢量為[r_{i,w_L1},r_{i,2_Lw},r_{i,3_Lw},…,r_{i,j_Lw}]，每個元素為r_{i,j_Aw}表示第i個參考節(jié)點接收到第Lw個子區(qū)域中的第j個接入節(jié)點的信號接收強度，L為第一次劃分的子區(qū)域的序號，w為第二次劃分的子區(qū)域的序號。

對于圖2來說，以A1區(qū)域為例，則A就表示第一次劃分的子區(qū)域的序號，1表示第二次劃分的子區(qū)域的序號，即對于A1區(qū)域來說，公式里的Lw就是A1，對于B1區(qū)域來說，公式里的Lw就是B1。A1區(qū)域接入節(jié)點的數(shù)量為4個，則j＝1,2,3,4。根據(jù)上述公式，在A1區(qū)域中的第i個參考節(jié)點的RSS矢量為[r_{i,1_A1},r_{i,2_A1},r_{i,3_A1},r_{i,4_A1}]。

2)計算各接入節(jié)點在子區(qū)域內的平均矢量。

其中，平均矢量為每個元素

對于A1區(qū)域來說，各接入節(jié)點的平均矢量為

3)計算各RSS矢量的平均間隔。

其中，平均間隔為[gap_{1_Lw},gap_{2_Lw},gap_{3_Lw},...,gap_{j_Lw}]，平均間隔中的每個元素

對于A1區(qū)域來說，各RSS矢量的平均間隔表示為：

4)對各RSS矢量與對應的平均矢量作差分運算得到差分矢量。其中，差分矢量為

對于A1區(qū)域，

將各差分矢量中的每個元素除以對應的平均間隔，四舍五入后得到一個整數(shù)k_{i,j_Lw}，并求k_{i,j_Lw}的2進制補碼得到第Lw個子區(qū)域內的第i個參考節(jié)點的RSS編碼組[code_i1,code_i2,code_i3,...,code_ij]，RSS編碼組為所述參考RSS信息；

其中，

對于A1區(qū)域來說，那么第i個參考節(jié)點的RSS編碼組為[code_i1,code_i2,code_i3,code_i4]。

在具體實施中，在每個參考節(jié)點求出RSS編碼組之后將編碼信息與物理位置坐標一一對應，以形成映射關系，并存入到數(shù)據(jù)庫中，從而構成室內定位電磁編碼地圖。

需要說明的是，待測終端的參考RSS信息與上述的計算過程相同，本實施例不再贅述。

在上述實施例的基礎上，作為優(yōu)選的實施方式，依據(jù)待測終端接收到的區(qū)域編碼初步篩選出待定子區(qū)域具體包括：

依據(jù)待測終端接收到的各接入節(jié)點的信號所包含的區(qū)域編碼選擇區(qū)域編碼最多的子區(qū)域作為待定子區(qū)域。

可以理解的是，待測終端接收到的信號中包含了區(qū)域編碼，例如如果待測終端能夠接收到A1區(qū)域中全部接入節(jié)點的信號以及A2區(qū)域中的1個接入節(jié)點的信號，則可以確定接收到的信號中包含了4次A1區(qū)域的編碼，和1次A2區(qū)域的編碼，因此說明待測終端在A1區(qū)域，即待定子區(qū)域就是A1。

但是有些情況下，比較特殊，例如待測終端所在的位置為臨界位置，還以圖2為例，如果待測終端能夠接收到A1區(qū)域中3個接入節(jié)點的信號以及A2區(qū)域中的3個接入節(jié)點的信號，則可以確定接收到的信號中包含了3次A1區(qū)域的編碼，和3次A2區(qū)域的編碼，因此說明待測終端在A1區(qū)域或A2區(qū)域，即待定子區(qū)域就是A1和A2。此時，待定子區(qū)域為2個，則上述判斷方法就失效了此時需要用下面一種方法。

作為優(yōu)選的實施方式，若待定子區(qū)域的數(shù)量為2個或2個以上，則還包括：

計算待測終端在各待定子區(qū)域中的RSS矢量的平均值。

將平均值最大的子區(qū)域作為待定子區(qū)域。

其中，待測終端在各待定子區(qū)域中的RSS矢量與參考節(jié)點的RSS矢量計算方式相同。

由上文中第i個參考節(jié)點的RSS矢量為[r_{i,1_A1},r_{i,2_A1},r_{i,3_A1},r_{i,4_A1}]，則對于待測終端來說，對應的RSS矢量就是[r_{i,1_A1},r_{i,2_A1},r_{i,3_A1}]，[r_{i,1_A2},r_{i,2_A2},r_{i,3_A2}]，這里的i是固定的，就是待測終端，其中這個矢量中的每個元素是待測終端接收到各接入節(jié)點的信號強度。這里的平均值就是將各RSS矢量中的元素相加后除以元素的個數(shù)。計算出平均值之后，選擇平均值最大的子區(qū)域作為待定子區(qū)域。其它實施方式參見上文的描述，本實施例不再贅述。

以上對本發(fā)明所提供的基于分區(qū)編碼的室內定位方法進行了詳細介紹。說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。