一種基于非自主部署ap的室內(nèi)定位方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于非自主部署AP的室內(nèi)定位方法及裝置。該方法基于現(xiàn)有周圍環(huán)境已有的AP離線收集位置指紋數(shù)據(jù)，通過對(duì)離線階段收集的位置指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和AP排序篩選處理，使用終端差異解決算法處理離線數(shù)據(jù)，得出最終用于協(xié)助室內(nèi)定位判決的離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)AP進(jìn)行固定值填充后，結(jié)合在線實(shí)時(shí)的接收信號(hào)強(qiáng)度向量和離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算歐式距離并利用WKNN算法計(jì)算出最終定位結(jié)果。與現(xiàn)有方法相比，應(yīng)用本發(fā)明的室內(nèi)定位系統(tǒng)無需額外部署AP，可避免大量的基站規(guī)劃及部署工作，提高了系統(tǒng)的定位穩(wěn)定性，在實(shí)際工程中具有較好的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】
-種基于非自主部署AP的室內(nèi)定位方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信系統(tǒng)中室內(nèi)定位的研究領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基于非自主部署 AP的室內(nèi)定位方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著定位技術(shù)的不斷發(fā)展和人們不斷增長(zhǎng)的位置信息需求，各類室內(nèi)環(huán)境，如購(gòu) 物廣場(chǎng)、車站、機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院等都有了布設(shè)室內(nèi)定位系統(tǒng)的必要，W滿足用戶在位置導(dǎo)航、醫(yī)療 監(jiān)護(hù)、物流跟蹤等方面的需求。而目前關(guān)于室內(nèi)定位的研究上，主要分為兩大類技術(shù)一一基 于信號(hào)傳播模型的定位技術(shù)(如信號(hào)波達(dá)方向或時(shí)差等)和基于信號(hào)位置指紋的定位技術(shù)。
[0003] 基于信號(hào)傳播模型的定位技術(shù)是利用幾何原理計(jì)算出目標(biāo)的室內(nèi)位置信息。其優(yōu) 點(diǎn)是定位思想簡(jiǎn)單，僅需要知道APUccess Point,訪問接入點(diǎn)）所處位置及信號(hào)傳播模型 即可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。同時(shí)，實(shí)施室內(nèi)定位前的離線工作較少，不存在離線階段的數(shù)據(jù)收集及 預(yù)處理工作。但由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜多樣，信號(hào)傳播模型很難對(duì)各類室內(nèi)場(chǎng)景具有普遍適用 性，具有高穩(wěn)定性的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)難度較大，要求較高。同時(shí)，該方法需要獲取基站的確切位置 并要求基站發(fā)送用于定位的特定信號(hào)，增加了室內(nèi)定位系統(tǒng)的硬件要求。
[0004] 而基于信號(hào)位置指紋的定位技術(shù)則是利用無線信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景特征的描述。 離線階段按一定區(qū)域劃分規(guī)則收集室內(nèi)環(huán)境中各AP的接收信號(hào)強(qiáng)度向量，形成離線的位置 指紋數(shù)據(jù)庫(kù)。在線階段根據(jù)實(shí)時(shí)收集到的接收信號(hào)強(qiáng)度向量與離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹 配，輸出定位結(jié)果。所W該方法的核屯、思路在于離線指紋數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)定位場(chǎng)景的有效描述和 實(shí)時(shí)的精準(zhǔn)匹配。而采用該室內(nèi)定位技術(shù)由于其廣泛的硬件部署、簡(jiǎn)便實(shí)現(xiàn)、低廉成本W(wǎng)及 較高的定位精度，已成為室內(nèi)定位技術(shù)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。
[0005] 目前在已經(jīng)發(fā)布的關(guān)于指紋室內(nèi)定位的研究和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，幾乎都通過自主部署 AP的方式提供無線信號(hào)指紋信息，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。而當(dāng)通過該方式進(jìn)行定位時(shí)，必然需要解 決部署AP的覆蓋問題。需要結(jié)合實(shí)際室內(nèi)場(chǎng)景情況部署AP使得室內(nèi)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)全覆蓋。運(yùn)對(duì) 部署前的AP規(guī)劃工作W及部署后的覆蓋測(cè)試工作都帶來了較高要求及巨大的工作量，無疑 增加了室內(nèi)定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度。
[0006] 同時(shí)，為了保證無線信號(hào)覆蓋效果，必然需要大量部署AP，運(yùn)增加了企業(yè)實(shí)現(xiàn)室內(nèi) 定位系統(tǒng)的成本，凸顯了定位精度與成本的矛盾。
[0007] 除此之外，由于室內(nèi)定位系統(tǒng)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)覆蓋具有較高要求，在采用自主部署AP進(jìn) 行室內(nèi)定位時(shí)，一旦所部署AP出現(xiàn)故障將會(huì)極大影響室內(nèi)場(chǎng)景中的網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況，進(jìn)而極 大影響對(duì)應(yīng)區(qū)域的定位精度，降低系統(tǒng)的定位穩(wěn)定性。
[000引然而，值得注意的是，現(xiàn)今WiFi熱點(diǎn)的部署已經(jīng)普遍而成熟。在許多的辦公區(qū)域、 居民樓等場(chǎng)所，每個(gè)位置通過智能手機(jī)或者其他終端都能掃描到不少的WiFi熱點(diǎn)。在運(yùn)樣 的實(shí)際情況下，關(guān)于自主部署AP進(jìn)行室內(nèi)定位將面臨兩個(gè)問題：
[0009] 1.現(xiàn)有場(chǎng)景內(nèi)的WiFi熱點(diǎn)已經(jīng)非常豐富，從AP數(shù)量上看不存在非要?？诓渴餉PW 進(jìn)行室內(nèi)定位的必要；
[0010] 2.現(xiàn)有已經(jīng)存在數(shù)量龐大的AP，其大量發(fā)射的無線信號(hào)會(huì)影響終端對(duì)自主部署AP 的接收功率，增大定位誤差，降低室內(nèi)定位系統(tǒng)穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的首要目的是針對(duì)現(xiàn)有基于自主部署AP進(jìn)行指紋定位方法的不足提供一 種基于非自主部署AP的室內(nèi)定位方法，該方法基于現(xiàn)有已部署的AP離線收集位置指紋數(shù) 據(jù)，最終結(jié)合在線實(shí)時(shí)的接收信號(hào)強(qiáng)度向量和離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)得到定位結(jié)果，利用該 方法進(jìn)行室內(nèi)定位無需額外部署AP，節(jié)省室內(nèi)定位系統(tǒng)布設(shè)成本，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)有更高的 定位穩(wěn)定性。
[0012] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于非自主部署 AP的室內(nèi)定位裝置，該裝置無需額外部署AP，減少了相應(yīng)的基站規(guī)劃及網(wǎng)絡(luò)覆蓋的研究工 作，降低了系統(tǒng)部署成本，同時(shí)提高了系統(tǒng)的定位穩(wěn)定性。
[0013] 本發(fā)明的首要目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于非自主部署AP的室內(nèi)定位 方法，包括步驟：
[0014] 離線階段:基于現(xiàn)有周圍環(huán)境已有的AP離線收集位置指紋數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處 理W去除每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上所有AP的異常值，然后根據(jù)場(chǎng)景內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)中AP出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行排 序，選取出現(xiàn)頻次超過一定闊值的AP作為離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中采用的AP，處理得出最終 的離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0015] 在線階段:實(shí)時(shí)收集無線信號(hào)，并通過終端差異解決算法進(jìn)行處理，得出接收信號(hào) 強(qiáng)度向量;根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)AP進(jìn)行功率值填充，結(jié)合接收信號(hào)強(qiáng) 度向量和離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算歐式距離，并利用WK順?biāo)惴ㄓ?jì)算出最終定位結(jié)果。
[0016] 具體的，包括W下步驟：
[0017] 1、離線階段：
[001引A:離線收集位置指紋數(shù)據(jù)：
[0019] A-1:對(duì)室內(nèi)定位區(qū)域劃分網(wǎng)格點(diǎn)，總網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)記為L(zhǎng)
[0020] A-2:在網(wǎng)格點(diǎn)i，采用無線信號(hào)接收裝置接收所有能接收到的來自η個(gè)AP的接收信 號(hào)強(qiáng)度，得到接收信號(hào)強(qiáng)度向量辟二[/議SV,:,，/城，..'，化枯，...，及說/,,,]，其中η《Ν，Ν為室 內(nèi)定位區(qū)域內(nèi)所有ΑΡ的個(gè)數(shù)；
[0021] Α-3:對(duì)室內(nèi)定位區(qū)域內(nèi)所有網(wǎng)格點(diǎn)重復(fù)步驟Α-2,收集一次離線數(shù)據(jù);根據(jù)需求收 集Ρ次離線數(shù)據(jù)，建立離線數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0022] Β:對(duì)離線階段收集的所有接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI進(jìn)行預(yù)處理，去除異常值，得出預(yù)處 理后的離線數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0023] C:對(duì)預(yù)處理后的離線數(shù)據(jù)庫(kù)中出現(xiàn)的所有ΑΡ進(jìn)行篩選，得出ΑΡ數(shù)為Μ的ΑΡ集，Μ《 Ν;而對(duì)于任一網(wǎng)格點(diǎn)i，其接收信號(hào)強(qiáng)度向量為/? =[]化姑/,,，化貓/,,。，···，疫放/g，···，/?說， 其中
[0024] D:使用終端差異解決算法處理離線數(shù)據(jù)，對(duì)所有網(wǎng)格點(diǎn)接收信號(hào)強(qiáng)度向量月^進(jìn) 行處理，得出最終的離線位置指紋數(shù)據(jù)屆
，其中
[0025]
[00%] 2、在線階段：
[0027] E:實(shí)時(shí)記錄接收信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)：
[0028] 在線階段用戶使用終端收集所有非自主部署AP的發(fā)射信號(hào)，記錄接收信號(hào)強(qiáng)度向 量.
[0029] F:使用終端差異解決算法處理實(shí)時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對(duì)接收信號(hào)強(qiáng)度向量^進(jìn) 行處理，處理結(jié)果為，
[0030] G:w在線接收到的q個(gè)AP作為基準(zhǔn)，對(duì)離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)所有網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行匹配， 匹配的步驟是:如果其中任一網(wǎng)格點(diǎn)對(duì)應(yīng)離線指紋庫(kù)中AP個(gè)數(shù)為q-Z，則說明有Z個(gè)AP是離 線指紋庫(kù)中沒有的，那么在離線指紋庫(kù)中針對(duì)運(yùn)Z個(gè)AP填充功率值rssi";
[0031] Η:匹配計(jì)算實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)/}>和離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)Fp/中所有L個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的歐氏距 離，使用WK順?biāo)惴ㄟx取K個(gè)歐式距離最小的點(diǎn)，并加權(quán)計(jì)算出最終定位坐標(biāo)。
[0032] 優(yōu)選的，步驟A中收集離線數(shù)據(jù)次數(shù)P應(yīng)大于等于3次。
[0033] 優(yōu)選的，步驟B對(duì)離線階段收集的所有接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI進(jìn)行預(yù)處理，過程如下：
[0034] B-1:將該網(wǎng)格點(diǎn)i收集的來自某一 AP的P個(gè)接收信號(hào)強(qiáng)度原始樣本按升序排列;設(shè) 定步驟A中收集離線數(shù)據(jù)次數(shù)P為4的倍數(shù)；
[0035] B-2:將排序后的接收信號(hào)強(qiáng)度樣本RSSIp分成四個(gè)等分區(qū)間，l《p《P，每個(gè)等分 區(qū)間都有相同的RSSI樣本數(shù)目，計(jì)算第1和第3等分區(qū)間的均值，分別記為Q1、Q3(W同樣方 法計(jì)算第2和第4等分區(qū)間的均值Q2和Q4亦可）：
[003引 B-3:四分位區(qū)間范圍IQR = Q3-Q1;
[0039] B-4:設(shè)置濾除邊界 Cl 和 C2;其中 Cl=Ql-aIQR，l<a<2;C2 = Q3+MQR，l<0<2;
[0040] B-5:去除不在[C1，C2]的RSSI原始樣本；
[OOW B-6:計(jì)算落在[Cl，C2]的RSSI原始樣本的均值，作為該AP在網(wǎng)格點(diǎn)i的RSSIij保存 到指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中；
[0042] B-7:對(duì)所有網(wǎng)格點(diǎn)的數(shù)據(jù)均進(jìn)行W上處理，得到預(yù)處理后的離線數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0043] 優(yōu)選的，步驟C中對(duì)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的所有AP進(jìn)行篩選的方式為:對(duì)預(yù)處理后的離線數(shù) 據(jù)庫(kù)，根據(jù)非自主部署AP在總網(wǎng)格點(diǎn)中出現(xiàn)的次數(shù)進(jìn)行排序，設(shè)定篩選闊值，對(duì)小于出現(xiàn)頻 次闊值的AP進(jìn)行剔除。
[0044] 更進(jìn)一步的，所述篩選闊值要小于總網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)L闊值的設(shè)定根據(jù)場(chǎng)景大小W及場(chǎng) 景內(nèi)AP在所有網(wǎng)格點(diǎn)中出現(xiàn)的概率而定。當(dāng)場(chǎng)景較大，AP在所有網(wǎng)格點(diǎn)中出現(xiàn)概率較小時(shí)， 闊值應(yīng)取較小值;當(dāng)場(chǎng)景較小，AP在所有網(wǎng)格點(diǎn)中出現(xiàn)概率較大時(shí)，闊值應(yīng)取較大值。
[0045] 優(yōu)選的，步驟G所述填充固定值rssi"《-100地。
[0046] 優(yōu)選的，步驟D或者步驟F所述終端差異解決算法，可W是SMN、差值法或其他的任 何一種終端差異解決算法。
[0047] -種基于非自主部署AP的室內(nèi)定位裝置，包括W下單元：
[0048] 離線數(shù)據(jù)收集單元：用于離線階段接收非自主部署AP的發(fā)射信號(hào)，記錄接收信號(hào) 強(qiáng)度RSSIu;
[0049] 離線數(shù)據(jù)處理單元:用于對(duì)離線階段收集的位置指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和AP排序篩 選處理，使用終端差異解決算法處理離線數(shù)據(jù)，得出最終用于協(xié)助室內(nèi)定位判決的離線位 置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0050] 數(shù)據(jù)庫(kù)單元:用于存儲(chǔ)離線階段經(jīng)過各步驟處理得出的離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0051 ]在線定位請(qǐng)求單元：用于實(shí)時(shí)接收、記錄并上傳來自于非自主部署AP的接收信號(hào) 強(qiáng)度;并用于接收及實(shí)時(shí)顯示定位結(jié)果；
[0052] 在線數(shù)據(jù)處理單元:使用終端差異解決算法完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù) 匹配時(shí)的填充值處理，輸出用于定位匹配運(yùn)算的實(shí)時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度向量；
[0053] 定位處理單元:根據(jù)離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度向量進(jìn)行匹配運(yùn) 算，選取參考定位坐標(biāo)點(diǎn)并加權(quán)計(jì)算出最終定位結(jié)果。
[0054] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有W下的優(yōu)點(diǎn)和效果：
[0055] 1.本發(fā)明無需在定位場(chǎng)景內(nèi)重新部署AP，亦無需過多開展基站規(guī)劃及網(wǎng)絡(luò)覆蓋相 關(guān)的分析研究工作，降低室內(nèi)定位系統(tǒng)布設(shè)工作量，節(jié)省室內(nèi)定位系統(tǒng)布設(shè)成本。
[0056] 2.本發(fā)明利用使用場(chǎng)景中已部署的大量AP的發(fā)射信號(hào)功率作為位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)， 受單個(gè)AP故障導(dǎo)致的定位精度下降影響較少，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)有更高的定位穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0057] 圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖。
[0058] 圖2是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0059] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 限于此。
[0060] 參見圖2,本實(shí)施例一種基于非自主部署AP的室內(nèi)定位裝置，包括W下單元：
[0061 ]離線數(shù)據(jù)收集單元1-1:用于離線階段接收非自主部署AP的發(fā)射信號(hào)，記錄接收信 號(hào)強(qiáng)度RSSIij;
[0062] 離線數(shù)據(jù)處理單元1-2:用于對(duì)離線階段收集的位置指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和AP排 序篩選處理，使用終端差異解決算法處理離線數(shù)據(jù)，得出最終用于協(xié)助室內(nèi)定位判決的離 線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0063] 數(shù)據(jù)庫(kù)單元2-1:用于存儲(chǔ)離線階段經(jīng)過各步驟處理得出的離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0064] 在線定位請(qǐng)求單元3-1:用于實(shí)時(shí)接收、記錄并上傳來自于非自主部署AP的接收信 號(hào)強(qiáng)度;并用于接收及實(shí)時(shí)顯示定位結(jié)果；
[0065] 在線數(shù)據(jù)處理單元3-2:使用終端差異解決算法W解決終端多樣性問題，完成實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)與離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)匹配時(shí)的填充值處理并最終輸出用于定位匹配運(yùn)算的實(shí)時(shí)接 收信號(hào)強(qiáng)度向量；
[0066] 定位處理單元3-3:根據(jù)離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度向量進(jìn)行匹配 運(yùn)算，選取參考定位坐標(biāo)點(diǎn)并加權(quán)計(jì)算出最終定位結(jié)果。
[0067] -種基于非自主部署AP的室內(nèi)定位方法如圖1所示，下面結(jié)合圖1、圖2再作具體說 明。
[0068] 離線數(shù)據(jù)收集單元主要用于收集在室內(nèi)定位場(chǎng)景中所有網(wǎng)格點(diǎn)的接收信號(hào)強(qiáng)度。 運(yùn)里所述的"所有"是指強(qiáng)度到達(dá)一定程度，終端能夠接收并記錄的信號(hào)。所述的"網(wǎng)格點(diǎn)"， 是指系統(tǒng)部署者在室內(nèi)定位系統(tǒng)部署前對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景所劃分的網(wǎng)格點(diǎn)，網(wǎng)格點(diǎn)之間的物理距 離是確定而固定的，設(shè)定總網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)為L(zhǎng)。所述的"終端"是指能夠接收并記錄無線信號(hào)接收 信號(hào)強(qiáng)度的設(shè)備。
[0069] 利用終端(如手機(jī))在網(wǎng)格點(diǎn)i，采用無線信號(hào)接收裝置接收第j個(gè)非自主部署AP的 發(fā)射信號(hào)，記錄接收信號(hào)功率RSSIij;
[0070] 接收并記錄在網(wǎng)格點(diǎn)i所能接收到的n(n《N)個(gè)AP的接收信號(hào)強(qiáng)度，得出接收信號(hào) 強(qiáng)度向量：
[0071]
[0072] 然后對(duì)室內(nèi)定位區(qū)域內(nèi)所有網(wǎng)格點(diǎn)重復(fù)上述步驟，完成一次離線數(shù)據(jù)收集。根據(jù) 需求收集P(P>3)次離線數(shù)據(jù)，建立離線初始數(shù)據(jù)。
[0073] 離線數(shù)據(jù)處理單元主要完成從離線收集的所有初始數(shù)據(jù)到離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù) 的數(shù)據(jù)處理工作。設(shè)及到圖1中的Ξ個(gè)步驟:離線階段數(shù)據(jù)預(yù)處理，取出RSSI異常值;對(duì)數(shù)據(jù) 中出現(xiàn)的所有AP進(jìn)行排序篩選，得出AP集;使用終端差異解決算法處理離線數(shù)據(jù)，得出離線 位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0074] 所述的數(shù)據(jù)預(yù)處理，取出RSSI異常值步驟具體如下：
[0075] 1.將該網(wǎng)格點(diǎn)i收集的來自某一 AP的P個(gè)接收信號(hào)強(qiáng)度原始樣本按升序排列；
[0076] 2.將排序后的接收信號(hào)強(qiáng)度樣本RSSIp(l《p《P)分成四個(gè)等分區(qū)間，每個(gè)等分區(qū) 間都有相同的RSSI樣本數(shù)目，計(jì)算第1和第3等分區(qū)間的均值，分別記為Q1、Q3(W同樣方法 計(jì)算第2和第4等分區(qū)間的均值Q2和Q4亦可）
[00巧]3.四分位區(qū)間范圍IQR = Q3-Q1;
[0080] 4.設(shè)置濾除邊界 Cl 和 C2;其中 Cl=Ql-aIQR，l<a<2;C2 = Q3+MQR，l<0<2。
[0081 ] 5.去除不在[Cl，C2]的RSSI原始樣本；
[0082] 6.計(jì)算落在[C1，C2]的RSSI原始樣本的均值，作為該AP在網(wǎng)格點(diǎn)i的RSSIu保存到 指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中；
[0083] 7.對(duì)所有網(wǎng)格點(diǎn)的數(shù)據(jù)均進(jìn)行W上處理，完成數(shù)據(jù)預(yù)處理工作。
[0084] 完成數(shù)據(jù)預(yù)處理工作后，對(duì)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的所有AP進(jìn)行排序篩選，得出AP集，步驟 為:根據(jù)非自主部署AP在總網(wǎng)格點(diǎn)中出現(xiàn)的次數(shù)進(jìn)行排序，設(shè)定篩選闊值，對(duì)小于出現(xiàn)頻次 闊值的AP進(jìn)行剔除，剔除后得出AP數(shù)為M(M《N)的AP集。而對(duì)于任一網(wǎng)格點(diǎn)i，其接收信號(hào)強(qiáng) 度向量為
癢中m《M。
[0085] AP進(jìn)行排序篩選運(yùn)一步驟中設(shè)定小于總網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)L的篩選闊值。闊值的設(shè)定根據(jù) 場(chǎng)景大小W及場(chǎng)景內(nèi)AP在所有網(wǎng)格點(diǎn)中出現(xiàn)的概率而定。當(dāng)場(chǎng)景較大，AP在所有網(wǎng)格點(diǎn)中 出現(xiàn)概率較小時(shí)，闊值應(yīng)取較小值；當(dāng)場(chǎng)景較小，AP在所有網(wǎng)格點(diǎn)中出現(xiàn)概率較大時(shí)，闊值 應(yīng)取較大值。
[0086] 完成上述兩個(gè)步驟后，離線數(shù)據(jù)處理單元使用終端差異解決算法，如SMN、差 值法或其他的任何一種終端差異解決算法對(duì)所有網(wǎng)格點(diǎn)接收信號(hào)強(qiáng)度向量/?進(jìn) 行處理，得出最終的離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)
并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)單元，其中
[0087] 當(dāng)有室內(nèi)定位需求時(shí)，在線定位請(qǐng)求單元3-1就會(huì)實(shí)時(shí)收集所有AP的發(fā)射信號(hào)，記 錄接收信號(hào)強(qiáng)度
泮發(fā)送數(shù)據(jù)到在線數(shù)據(jù)處理單元3-2。
[0088] 在線數(shù)據(jù)處理單元3-2接收到^后，使用終端差異解決算法，如SMN、差值法或其他 的任何一種終端差異解決算法對(duì)接收信號(hào)強(qiáng)度向量fp進(jìn)行處理，輸出處理結(jié)果
詐傳輸給定位處理單元3-3;同時(shí)，在線數(shù)據(jù)處理單元3-2針對(duì)離 線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，W在線接收到的q個(gè)AP作為基準(zhǔn)對(duì)所有網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行匹配，比如說，在線 接收到的q個(gè)AP中，對(duì)應(yīng)離線指紋庫(kù)中有q-3個(gè)，也就是說有3個(gè)AP是離線指紋庫(kù)中沒有的。 那么，需要對(duì)應(yīng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中填入運(yùn)Ξ個(gè)AP對(duì)應(yīng)的功率值rssi"。功率值rssi"可小于等于- 100化，一般取-100化。
[0089] 最后，在定位處理單元中，結(jié)合離線階段存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)單元的離線位置指紋數(shù)據(jù) 庫(kù)Fp/和經(jīng)過在線數(shù)據(jù)處理單元處理后的實(shí)時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)^'，計(jì)算兩者中所有L個(gè) 節(jié)點(diǎn)的歐氏距離，并在其中選取K個(gè)歐式距離最小的坐標(biāo)點(diǎn)，使用WK順?biāo)惴訖?quán)計(jì)算出最終 定位坐標(biāo)，將定位結(jié)果返回給在線定位請(qǐng)求單元并最終實(shí)現(xiàn)其實(shí)時(shí)定位顯示功能。
[0090] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于非自主部署AP的室內(nèi)定位方法，其特征在于，包括步驟： 離線階段:基于現(xiàn)有周圍環(huán)境已有的AP離線收集位置指紋數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理以 去除每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上所有AP的異常值，然后根據(jù)場(chǎng)景內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)中AP出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行排序，選 取出現(xiàn)頻次超過一定閾值的AP作為離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中采用的AP，處理得出最終的離線 位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)； 在線階段:實(shí)時(shí)收集無線信號(hào)，并通過終端差異解決算法進(jìn)行處理，得出接收信號(hào)強(qiáng)度 向量;根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)AP進(jìn)行功率值填充，結(jié)合接收信號(hào)強(qiáng)度向 量和離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算歐式距離，并利用WKNN算法計(jì)算出最終定位結(jié)果。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非自主部署AP的室內(nèi)定位方法，其特征在于，包括以下步 驟： 1、 離線階段： A:離線收集位置指紋數(shù)據(jù)： A-1:對(duì)室內(nèi)定位區(qū)域劃分網(wǎng)格點(diǎn)，總網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)記為L(zhǎng); A-2:在網(wǎng)格點(diǎn)i，采用無線信號(hào)接收裝置接收所有能接收到的來自η個(gè)AP的接收信號(hào)強(qiáng) 度，得到接收信號(hào)強(qiáng)度向量4 , …，總, ·. ·，其中η彡Ν，Ν為室內(nèi)定 位區(qū)域內(nèi)所有ΑΡ的個(gè)數(shù)； Α-3:對(duì)室內(nèi)定位區(qū)域內(nèi)所有網(wǎng)格點(diǎn)重復(fù)步驟Α-2,收集一次離線數(shù)據(jù);根據(jù)需求收集Ρ 次離線數(shù)據(jù)，建立離線數(shù)據(jù)庫(kù)； Β:對(duì)離線階段收集的所有接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI進(jìn)行預(yù)處理，去除異常值，得出預(yù)處理后 的離線數(shù)據(jù)庫(kù)； C:對(duì)預(yù)處理后的離線數(shù)據(jù)庫(kù)中出現(xiàn)的所有ΑΡ進(jìn)行篩選，得出ΑΡ數(shù)為Μ的ΑΡ集，Μ彡Ν;而 對(duì)于任一網(wǎng)格點(diǎn)i，其接收信號(hào)強(qiáng)度向量為斤=，獻(xiàn)沒?2，< · ·，· ·, J，其中m ^M； D:使用終端差異解決算法處理離線數(shù)據(jù)，對(duì)所有網(wǎng)格點(diǎn)接收信號(hào)強(qiáng)度向量 g進(jìn)行處理，得出最終的離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，其中2、 在線階段： E:實(shí)時(shí)記錄接收信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)： 在線階段用戶使用終端收集所有非自主部署AP的發(fā)射信號(hào)，記錄接收信號(hào)強(qiáng)度向量 fp = ^rss^, rssi2, , rssiq j ； F:使用終端差異解決算法處理實(shí)時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對(duì)接收信號(hào)強(qiáng)度向量$進(jìn)行處 Γ _ 理，處理結(jié)果為.私… G:以在線接收到的q個(gè)AP作為基準(zhǔn)，對(duì)離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)所有網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行匹配，匹配 的步驟是：如果其中任一網(wǎng)格點(diǎn)對(duì)應(yīng)離線指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中AP個(gè)數(shù)為q-Z，則說明有Z個(gè)AP是離 線指紋庫(kù)中沒有的，那么在離線指紋庫(kù)中針對(duì)這Z個(gè)AP填充功率值rssi"; Η:匹配計(jì)算實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)$"和離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)FP'中所有L個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的歐氏距離，使用 WKNN算法選取Κ個(gè)歐式距離最小的點(diǎn)，并加權(quán)計(jì)算出最終定位坐標(biāo)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非自主部署ΑΡ的室內(nèi)定位方法，其特征在于，步驟Α中收 集離線數(shù)據(jù)次數(shù)P應(yīng)大于等于3次。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非自主部署AP的室內(nèi)定位方法，其特征在于，步驟B對(duì)離 線階段收集的所有接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI進(jìn)行預(yù)處理，過程如下： B-1:將該網(wǎng)格點(diǎn)i收集的來自某一 AP的P個(gè)接收信號(hào)強(qiáng)度原始樣本按升序排列;設(shè)定步 驟A中收集離線數(shù)據(jù)次數(shù)P為4的倍數(shù)； B-2:將排序后的接收信號(hào)強(qiáng)度樣本RSSIP分成四個(gè)等分區(qū)間，1<ρ<Ρ，每個(gè)等分區(qū)間都 有相同的RSSI樣本數(shù)目，計(jì)算第1和第3等分區(qū)間的均值，分別記為Q1、Q3:B-3:四分位區(qū)間范圍IQR=Q3-Q1; B-4:設(shè)置濾除邊界Cl和C2;其中Cl = Ql_aIQR，1〈α〈2; C2 = Q3+WQR，1〈β〈2; B-5:去除不在[C1，C2]的RSSI原始樣本； B-6:計(jì)算落在[C1，C2]的RSSI原始樣本的均值，作為該AP在網(wǎng)格點(diǎn)i的RSSIij保存到指 紋數(shù)據(jù)庫(kù)中； B-7:對(duì)所有網(wǎng)格點(diǎn)的數(shù)據(jù)均進(jìn)行以上處理，得到預(yù)處理后的離線數(shù)據(jù)庫(kù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非自主部署AP的室內(nèi)定位方法，其特征在于，步驟C中對(duì) 數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的所有AP進(jìn)行篩選的方式為:對(duì)預(yù)處理后的離線數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)非自主部署AP在 總網(wǎng)格點(diǎn)中出現(xiàn)的次數(shù)進(jìn)行排序，設(shè)定篩選閾值，對(duì)小于出現(xiàn)頻次閾值的AP進(jìn)行剔除。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于非自主部署AP的室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述篩選閾 值要小于總網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)L;閾值的設(shè)定根據(jù)場(chǎng)景大小以及場(chǎng)景內(nèi)AP在所有網(wǎng)格點(diǎn)中出現(xiàn)的概 率而定。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非自主部署AP的室內(nèi)定位方法，其特征在于，步驟G所述 填充固定值rssi〃<-100dB。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非自主部署AP的室內(nèi)定位方法，其特征在于，步驟D或者 步驟F所述終端差異解決算法，采用SMN、差值法中的任意一種。9. 一種基于非自主部署AP的室內(nèi)定位裝置，其特征在于，包括以下單元： 離線數(shù)據(jù)收集單元：用于離線階段接收非自主部署AP的發(fā)射信號(hào)，記錄接收信號(hào)強(qiáng)度 RSSIij； 離線數(shù)據(jù)處理單元:用于對(duì)離線階段收集的位置指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和AP排序篩選處 理，使用終端差異解決算法處理離線數(shù)據(jù)，得出最終用于協(xié)助室內(nèi)定位判決的離線位置指 紋數(shù)據(jù)庫(kù)； 數(shù)據(jù)庫(kù)單元:用于存儲(chǔ)離線階段經(jīng)過各步驟處理得出的離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)； 在線定位請(qǐng)求單元:用于實(shí)時(shí)接收、記錄并上傳來自于非自主部署AP的接收信號(hào)強(qiáng)度； 并用于接收及實(shí)時(shí)顯示定位結(jié)果； 在線數(shù)據(jù)處理單元:使用終端差異解決算法完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)匹配 時(shí)的填充值處理，輸出用于定位匹配運(yùn)算的實(shí)時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度向量； 定位處理單元:根據(jù)離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度向量進(jìn)行匹配運(yùn)算，選 取參考定位坐標(biāo)點(diǎn)并加權(quán)計(jì)算出最終定位結(jié)果。
【文檔編號(hào)】H04W16/20GK106060841SQ201610574686
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月19日
【發(fā)明人】范偉龍, 馮穗力, 姚欣欣, 張遠(yuǎn)見, 胡應(yīng)添, 李馨
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué), 京信通信技術(shù)(廣州)有限公司