本發(fā)明屬于室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種室內(nèi)指紋定位方法。

背景技術(shù)：

目前的定位技術(shù)分為室內(nèi)定位和室外定位，室外定位如gps，已經(jīng)發(fā)展成熟，定位性能十分顯著；相比之下，室內(nèi)定位由于其存在遮蔽，所需應(yīng)對的干擾較大，因而定位難度大幅度增大。

室內(nèi)定位從定位對象的角度可以分為主動定位與被動定位。主動定位即設(shè)備自己定位自己，典型的主動定位應(yīng)用是室內(nèi)wifi定位，其中wifi熱點是發(fā)射源，手機是待測源也是接收源，手機通過接收到的各個wifi熱點的信號強度值來確定自己的位置，位置呈現(xiàn)在手機端；被動定位則相反，典型的被動定位應(yīng)用場景是室內(nèi)竊聽器定位，其中竊聽器是待測源也是發(fā)射源，定位系統(tǒng)的監(jiān)測點是接收源，定位系統(tǒng)根據(jù)各個監(jiān)測點測得的竊聽器的信號強度來確定其大概位置，最后顯示在定位系統(tǒng)的顯示終端上。

室內(nèi)被動定位從定位方法的角度又可以分為測距定位與指紋定位。測距定位的核心思想是通過技術(shù)手段得到發(fā)射源與接收源之間的絕對距離，然后根據(jù)這些絕對距離得到待測源的位置，如根據(jù)信號的傳播時間來得到發(fā)射源與接收源之間的距離，例如根據(jù)到達(dá)時間(timeofarrival，toa)或者到達(dá)時間差(timedifferenceofarrival，tdoa)等。根據(jù)發(fā)射源到接收源之間的信號強度衰減也可以得到兩者之間的距離。然而測距定位需要發(fā)射源與接收源之間有直射路徑，這個定位條件對室內(nèi)環(huán)境的要求是比較苛刻的。而現(xiàn)實的復(fù)雜環(huán)境很難有那么理想條件，而且室內(nèi)的多徑效應(yīng)、設(shè)備的實時性等都會影響定位精度。

指紋定位是根據(jù)預(yù)先存儲在數(shù)據(jù)庫中的待測區(qū)域內(nèi)測量的一系列參考點的位置信息以及相應(yīng)的信號強度信息來進行定位，其優(yōu)點是不用考慮室內(nèi)的復(fù)雜環(huán)境，通用性較強。指紋定位中最常見的方法是最短歐式距離匹配法，其原理是尋找信號強度空間中與待測源的信號強度位置最近的一個參考點，并認(rèn)為參考點的物理空間位置就是待測源的位置。最短歐式距離匹配法的缺點是必須要知道發(fā)射源的發(fā)射功率，否則定位精度會降低。而在很多實際的定位場景中，發(fā)射源的發(fā)射功率一般是未知的，當(dāng)待測源的發(fā)射功率與建立指紋數(shù)據(jù)庫所用的發(fā)射源的功率不等時，最短歐式距離匹配準(zhǔn)則會產(chǎn)生較大的誤差，因此傳統(tǒng)的由最短歐式距離匹配法所得到的定位結(jié)果并不準(zhǔn)確。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，基于傳統(tǒng)的最短歐式距離匹配法提出一種室內(nèi)相對指紋定位方法，該方法可以在發(fā)射源發(fā)射功率未知的情況下對待測源進行定位，且定位精度高。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種室內(nèi)相對指紋定位方法，計算獲得待測源的信號強度與每個參考點的信號強度之間的相對歐式距離，尋找出具有最短相對歐式距離的參考點，將所述具有最短相對歐式距離參考點的物理空間位置作為待測源的定位位置；所述相對歐式距離的計算方式如公式(1)所示，

公式(1)中，col(i)為所述相對歐式距離，為各個監(jiān)測點得到的待測源的信號強度，為每一個參考點的信號強度，cl(i)為待測源的信號強度與參考點的信號強度的差值，且為各個監(jiān)測點得到的待測源的信號強度均值，為每一個參考點的信號強度的均值，ls為待測源所在的物理空間位置，l(i)表示第i個參考點的物理空間位置，i＝1,2,3...i，i為參考點總數(shù)。

進一步，每一個參考點的物理空間位置l(i)及其對應(yīng)的信號強度為先驗的歷史指紋信息并預(yù)先存儲在數(shù)據(jù)庫中。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于，本發(fā)明方法考慮到在待測源的發(fā)射功率與建立指紋數(shù)據(jù)庫所用的發(fā)射源的功率不等時，即待測源的發(fā)射功率未知情況下，前先求取一個信號強度修正，將該修正值引入最短歐式距離匹配準(zhǔn)則中，從而消除待測源的發(fā)射功率與建立指紋數(shù)據(jù)庫所用的發(fā)射源的功率不等時引起的兩者的信號強度空間的相對偏移，從而提高了定位精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法應(yīng)用場景示意圖。

圖2是本發(fā)明方法應(yīng)用系統(tǒng)示意圖。

圖3是本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)性能對比圖。

具體實施方式

容易理解，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實質(zhì)精神的情況下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以想象出本發(fā)明室內(nèi)相對指紋定位方法的多種實施方式。因此，以下具體實施方式和附圖僅是對本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限制或限定。

假設(shè)在室內(nèi)存在m個監(jiān)測點，這m個監(jiān)測點同時也是信號接收源，能夠接收到發(fā)射源發(fā)射的信號。預(yù)先獲取的各個參考點的信號強度信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，其中xl(i),m表示在物理空間位置l(i)上第m個監(jiān)測點測得的發(fā)射源的信號強度，m∈m；l(i)表示第i個參考點的物理空間位置，i＝1,2,3...i，i為參考點總數(shù)。這些參考點的信號強度是用一個發(fā)射功率為pf的發(fā)射源，放在各個參考點的物理空間位置上預(yù)先測量獲得的。如圖1所示，在室內(nèi)存在8個監(jiān)測點，x表示指紋數(shù)據(jù)庫中各個參考點的物理空間位置，根據(jù)先驗的指紋歷史信息，可以進行功率未知的信號采集定位。

最短歐式距離匹配法客觀上要求待測源的發(fā)射功率ps與采集指紋用的發(fā)射源pf的發(fā)射功率相同，即ps＝pf。然而在許多定位場景中，比如說竊聽器定位，發(fā)射源功率一般是未知的，很有可能ps≠pf。電磁波的自由空間損耗模型為pd＝20logf+20logd+32.4，其中pd為信號的空間損耗，單位為db，f為信號的頻率，單位為mhz，d為傳播距離，單位為km。接收源接收到的信號強度pr＝pt-pd，其中pr表示接收源接收到的信號強度，pt為發(fā)射源的發(fā)射功率，指紋采集時，pt＝pf，定位時，pt＝ps。

由上可知，若待測源所在的物理空間位置ls與數(shù)據(jù)庫中某個參考點的物理空間位置l(a)(a∈i)相同時，則待測源對應(yīng)的信號強度信息與預(yù)先獲得的參考點信號強度信息之間的差值為一個常數(shù)，即(共m個c)，其中差值c＝ps-20logfs-pf-20logff。本發(fā)明就是借助上述特性進行相應(yīng)的相對功率定位，預(yù)先獲得指紋信息，即預(yù)先獲取各個參考點的信號強度信息，并傳給數(shù)據(jù)處理中心，存入數(shù)據(jù)庫。定位時，根據(jù)待測源的信號強度信息，在數(shù)據(jù)庫中找到最匹配的參考點，并把其物理空間位置認(rèn)為是待測源的估計位置。具體過程為：

步驟一，假設(shè)各個監(jiān)測點得到的待測源的信號強度信息為求其均值

步驟二，對存儲在數(shù)據(jù)庫中每一個參考點的信號強度求其均值并定義待測源的信號強度與參考點的信號強度的差值將該差值cl(i)作為計算待測源信號強度與相應(yīng)參考點的信號強度之間的歐式距離的修正值；

步驟三，計算待測源的信號強度與每個參考點的信號強度之間的相對歐式距離，即計算待測源與各個參考點之間在信號強度空間中的相對坐標(biāo)差設(shè)col(i)＝[bl(i),1,bl(i),2,...,bl(i),m]，其中，bl(i),m表示的是在此算法下，在位置l(i)上的參考點，在第個監(jiān)測點接收到的信號強度，與待測源之間的修正值。則相對歐式距離

傳統(tǒng)的最短歐式距離匹配準(zhǔn)則是于本發(fā)明相比相差一個修正值因此傳統(tǒng)室內(nèi)指紋定位方法沒有前兩步求的步驟，但實際場景中的待測源發(fā)射功率并非已知，因此本發(fā)明需先求取修正值，然后再進行定位。

步驟四，尋找相對歐式距離最短的參考點并把對應(yīng)的參考點的物理空間位置l(eva)作為待測源的定位位置。

圖3是使用傳統(tǒng)最短歐式距離匹配準(zhǔn)則與本發(fā)明方法定位誤差的累積分布圖，其中橫坐標(biāo)表示定位誤差，單位是米，縱坐標(biāo)表示累計的測試點的個數(shù)。本實驗中，待測源的發(fā)射功率ps比采集指紋用的發(fā)射源的發(fā)射功率pf大30db，所有數(shù)據(jù)基于實測。從圖中的可以看出，本發(fā)明提出的方法的累積分布曲線在最短歐式距離匹配準(zhǔn)則的累積分布曲線之上。其表明在同樣的誤差門限下，本發(fā)明提出的方法的定位準(zhǔn)度覆蓋區(qū)域大于最短歐式距離匹配職責(zé)。當(dāng)待測源功率未知時，本發(fā)明方法無論在定位精度還是準(zhǔn)度上均優(yōu)于最短歐式距離匹配準(zhǔn)則。