[發(fā)明專利]一種基于無(wú)線信號(hào)接收強(qiáng)度分布自動(dòng)學(xué)習(xí)的無(wú)線室內(nèi)定位方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2009-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN101466070A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳鑫;王輝;馬永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吳鑫;王輝;馬永
• 主分類號(hào): H04W4/04
• 分類號(hào): H04W4/04;H04W24/04;H04W24/10;H04W64/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，利用無(wú)線信號(hào)接收強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行設(shè)備定位，特別是一種能夠自動(dòng)學(xué)習(xí)信號(hào)接收強(qiáng)度分布的無(wú)線室內(nèi)定位方法。

背景技術(shù)

室內(nèi)定位技術(shù)是一種在室內(nèi)環(huán)境中獲取人員物品位置信息的技術(shù)。室內(nèi)定位技術(shù)在諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如博物館導(dǎo)游、商場(chǎng)購(gòu)物向?qū)?、物品人員追蹤、智能樓宇、機(jī)器人、普適計(jì)算以及物流等等。由于建筑物對(duì)無(wú)線信號(hào)有著很強(qiáng)的屏蔽作用，基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)如GPS等在室內(nèi)無(wú)法正常工作。目前的室內(nèi)定位技術(shù)主要是指利用室內(nèi)的無(wú)線信號(hào)來(lái)進(jìn)行定位的技術(shù)，這些無(wú)線信號(hào)包括無(wú)線局域網(wǎng)信號(hào)、市內(nèi)無(wú)繩電話信號(hào)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及其他專屬頻段的信號(hào)等等。通常來(lái)說(shuō)，通過(guò)測(cè)量位置已知的發(fā)射機(jī)參考點(diǎn)(簡(jiǎn)稱參考點(diǎn))發(fā)出的射頻信號(hào)的傳播時(shí)間和接收信號(hào)強(qiáng)度可以計(jì)算發(fā)射端到接收端的距離，然后由三角定位的方法，就可以測(cè)算出物體的位置。但是這兩種方法都存在較大的缺陷，首先，由于室內(nèi)的距離很短，對(duì)傳播時(shí)間的計(jì)算精度要求很高，目前普通的無(wú)線系統(tǒng)都無(wú)法達(dá)到，必須使用特殊設(shè)計(jì)的設(shè)備，因此成本很高。其次，由于室內(nèi)環(huán)境包括墻體、門、家具等諸多障礙物，無(wú)線信號(hào)的傳播很不規(guī)則，無(wú)法用簡(jiǎn)單的模型來(lái)表示，因此無(wú)論是用傳播時(shí)間還是接收信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算所得的距離都存在較大的誤差。目前主流的室內(nèi)定位系統(tǒng)采用的技術(shù)是對(duì)無(wú)線信號(hào)接收強(qiáng)度的分布進(jìn)行提前校準(zhǔn)，也就是說(shuō)，在系統(tǒng)使用之前，由技術(shù)人員在建筑物的各個(gè)地方提前測(cè)量無(wú)線信號(hào)的接收強(qiáng)度，得到信號(hào)接收強(qiáng)度與位置的關(guān)系曲線，并記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中，在系統(tǒng)使用的時(shí)候，將待定位的設(shè)備觀測(cè)到的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較，找出數(shù)據(jù)庫(kù)中最接近接受信號(hào)強(qiáng)度的記錄，從而得到設(shè)備所在的位置。這種方法的精度往往比較高，但是由于在系統(tǒng)運(yùn)行前需要在建筑物各處進(jìn)行提前校準(zhǔn)，因此耗費(fèi)大量的時(shí)間和安裝成本，同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生變化，如參考點(diǎn)的位置發(fā)生變化、室內(nèi)布置發(fā)生變化等情況發(fā)生時(shí)，射頻能量分布需要重新校準(zhǔn)，因此這種方法的維護(hù)成本也很高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種能夠在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)學(xué)習(xí)無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度分布曲線，并能自適應(yīng)由于系統(tǒng)環(huán)境變化如參考點(diǎn)的位置、參考點(diǎn)發(fā)射功率、室內(nèi)設(shè)備的位置等參數(shù)的變化導(dǎo)致的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度分布曲線的變化。

本發(fā)明解決的主要問(wèn)題是室內(nèi)定位系統(tǒng)需要人工定期對(duì)無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度分布曲線進(jìn)行校準(zhǔn)的問(wèn)題。采用本發(fā)明的室內(nèi)定位方法，信號(hào)強(qiáng)度分布無(wú)需測(cè)量，而是系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)學(xué)習(xí)獲得。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下方案：

步驟1：對(duì)室內(nèi)的位置進(jìn)行采樣，得到一系列采樣點(diǎn)。

步驟2：采用理論的無(wú)線信號(hào)傳播模型和參數(shù)作為最初的場(chǎng)強(qiáng)分布曲線，并對(duì)每個(gè)參考點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度在采樣點(diǎn)上的值進(jìn)行計(jì)算。

步驟3：系統(tǒng)開始運(yùn)行過(guò)程中，移動(dòng)設(shè)備不斷將收到的接收信號(hào)強(qiáng)度信息傳送到定位服務(wù)器中。

步驟4：當(dāng)定位服務(wù)器收集到足夠多的接收信號(hào)強(qiáng)度信息后，就用這些信號(hào)強(qiáng)度信息和最大期望算法對(duì)采樣點(diǎn)上的場(chǎng)強(qiáng)值進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到精確的場(chǎng)強(qiáng)分布曲線。

步驟5：定位服務(wù)器利用最新的場(chǎng)強(qiáng)分布曲線，采用最小均方差統(tǒng)計(jì)估計(jì)算法對(duì)移動(dòng)設(shè)備的位置進(jìn)行估算。

步驟6：每過(guò)一段較長(zhǎng)時(shí)間或者當(dāng)系統(tǒng)環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，重新運(yùn)行步驟4。

上述步驟1中對(duì)室內(nèi)位置進(jìn)行采樣，可以是均勻采樣，也可以是任意采樣。

上述步驟2中建立初始場(chǎng)強(qiáng)分布曲線，可以是線性對(duì)數(shù)模型，如以下公式所示：

Pr,dB=P(d0)-10ηlog10(dd0)+W]]>