[發明專利]室內定位指紋庫的指紋信息收集方法及系統

有效

• 申請號: 201210223335.0
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102752851A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 張月星;朱英;黃昊權;魯鳴鳴;陳愛;張偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本發明涉及定位技術領域，特別是涉及一種室內定位指紋庫的指紋信息收集方法及系統。

背景技術

隨著數據業務和多媒體業務的快速增加，人們對室內定位與導航的需求日益增大，尤其是在復雜的室內環境，如機場大廳、大型展館、倉庫、超市、圖書館、地下停車場、礦井等環境中常常需要確定移動終端或其持有者、設施與物品在室內的位置信息。主要的室內定位技術有無線局域網技術、光跟蹤技術、射頻識別技術、紅外線技術、新標定位技術等。

隨著WLANs（無線局域網）在各種公共場所、辦公環境等區域的廣泛使用，基于Wi-Fi（無線相容認證，一種短距離的無線傳輸技術）的室內定位技術得到了廣泛的研究與應用。基于Wi-Fi的室內定位技術可以利用傳統的無線網絡基礎設施進行定位，不需要特意布置昂貴的設備，便于推廣應用。基于Wi-Fi的室內定位技術一般分為兩個過程：線下過程和線上過程。線下過程：將需要定位的地理區域劃分成許多帶有位置信息的微小區域，在這些微小區域收集無線網絡接入點（無線網絡接入點）的RSSI（接收的信號強度指示），每一個位置收集若干次，并提取收集到RSSI的某種特征作為一個指紋庫；線上過程：用移動終端實時采集所在位置的RSSI，將采集到的RSSI與指紋庫進行匹配，匹配出來的指紋點的位置信息近似為移動終端所在的位置。

為了提高定位精度，往往將需要定位的地理區域分成盡量多的區域并且在每個區域增加收集RSSI值的次數，指紋采集工作量較大。同時由于室內環境復雜，多徑干擾嚴重，RSSI受環境影響很大，一旦室內布局有較大變動，原有的指紋庫便不再適合用來與所采集的RSSI進行匹配，重新收集指紋就成了必要的工作。

室內定位技術的指紋采集工作量大嚴重影響基于Wi-Fi室內定位技術的推廣應用。設計一種算法來減小采集指紋的工作量對于這種技術的推廣應用尤其重要。

收集指紋庫可以看作是一種提取和保存信息的過程。奈奎斯特定理是現代通信的基礎理論之一，它的主要內容是在模擬和數字信號的轉換過程中，采樣頻率必須以不低于信號最高頻率的兩倍，采樣之后的數字信號才完整的保留了原始信號的信息。定位過程中必須要求指紋庫有一定的信息量，人為的減小指紋采集量必然導致指紋庫中信息的丟失。同時由于指紋庫只保留了原始收集到的指紋的部分特征信息（每個位置點指紋的均值，或者將其視作高斯分布等），這同樣會丟失很多信息。然而，我們可以利用指紋間的相關性以較少的指紋采集來恢復未采集的指紋信息，這符合壓縮感知的思想。

壓縮感知理論為信號采集技術帶來了革命性的突破，它采用非自適應線性投影來保持信號的原始結構，以遠低于奈奎斯特頻率對信號進行采樣，通過數值最優化問題準確重構出原始信號。我們將原始收集到的所有指紋信息看成某種信息，現在考慮將里面的一些RSSI去掉，用一種新的算法來試圖恢復這些值，如果恢復效果足夠好的話，以此認為減少了指紋采集工作量。

現在的指紋收集都是固定在某些點采集，這種采集缺乏靈活性且工作量大，LP算法（標簽擴散算法）是一種嘗試減少帶地理位置信息指紋采集的定位方法。它將指紋分為兩種，帶地理位置信息的和沒有帶地理位置信息的指紋。同樣這種定位方法分為線上和線下兩個過程。線下過程收集小部分帶地理位置信息的指紋和大量的不帶地理位置信息的指紋，將沒有帶地理位置信息的指紋用LP算法歸類到帶地理位置信息的指紋里面形成指紋庫。線上過程將收集到的RSSI值采用同樣的LP算法進行歸類，從而得到相似的地理位置信息。

但是，LP算法只在一定程度上減小了采集工作量，因為在減小帶地理位置信息的指紋采集的同時引入了巨大的不帶地理位置信息的指紋采集工作，而且這種不帶地理位置信息的指紋要盡量的覆蓋整個地理位置區域，這樣才能保證有整個區域的指紋信息。所以這種算法對于減少指紋采集的工作量有一定的局限性。

發明內容

基于此，有必要針對室內定位技術的指紋采集工作量較大的問題，提供一種室內定位指紋庫的指紋信息收集方法。

一種室內定位指紋庫的指紋信息收集方法，包括以下步驟：

采集定位區域的指紋信息；

將采集的指紋信息與未采集的指紋信息排列成原始矩陣；

求出當所述原始矩陣的秩最小時對應的矩陣并設為恢復矩陣；

比較所述原始矩陣與所述恢復矩陣，恢復原始矩陣中未采集的指紋信息；

將采集的指紋信息與恢復后的未采集的指紋信息保存至指紋庫。

在其中的一個實施例中，所述將采集的指紋信息與未采集的指紋信息排列成矩陣的步驟，包括以下步驟：