[發(fā)明專利]室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310486136.3
• 申請(qǐng)日: 2013-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103517210B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈昀;陳愛(ài);樊建平;黃昊權(quán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H04W4/04
• 分類號(hào): H04W4/04;H04W64/00
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44316
• 代理人: 沈祖鋒,郝明琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著智能移動(dòng)設(shè)備的不斷普及以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于用戶信息的服務(wù)應(yīng)用層出不窮。由于用戶要求各種服務(wù)越來(lái)越具有針對(duì)性，用戶位置信息作為一種提供定制服務(wù)的基本信息更是被更多應(yīng)用利用于各種服務(wù)。盡管由于GPS（全球定位系統(tǒng)）定位技術(shù)，室外定位領(lǐng)域已經(jīng)基本發(fā)展成型，室內(nèi)定位卻由于室內(nèi)環(huán)境的各種局限性而仍然處于發(fā)展階段。因此，如何提出一種定位準(zhǔn)確并且可實(shí)際實(shí)現(xiàn)于智能移動(dòng)設(shè)備的室內(nèi)定位技術(shù)，是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。

現(xiàn)有的室內(nèi)定位技術(shù)大致分為如下兩種：

一是基于硬件的室內(nèi)定位技術(shù)：目前已有的部分室內(nèi)定位技術(shù)是基于硬件的室內(nèi)定位技術(shù)。利用超聲波，藍(lán)牙或者射頻信號(hào)進(jìn)行定位，但是由于這些技術(shù)都需要在環(huán)境或者移動(dòng)設(shè)備上添加額外硬件導(dǎo)致成本較高并且不易于實(shí)現(xiàn)，因此沒(méi)辦法進(jìn)行大范圍普及。

二是基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的室內(nèi)定位技術(shù)：由于目前高度覆蓋的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以及移動(dòng)設(shè)備內(nèi)默認(rèn)配置的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊，該方法不需要添加額外硬件，但是由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)易受干擾，導(dǎo)致信號(hào)中存在一定的噪聲，因而導(dǎo)致定位匹配不精確。目前主流的匹配算法是最近鄰居法，該方法利用了指紋之間的相似性進(jìn)行匹配。但是該方法準(zhǔn)確度無(wú)法滿足市場(chǎng)應(yīng)用的服務(wù)需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種室內(nèi)定位方法，該方法包括如下步驟：a.設(shè)置參考點(diǎn)，采集所述參考點(diǎn)的指紋，并存入指紋庫(kù)中；b.對(duì)采集到的每個(gè)參考點(diǎn)的指紋進(jìn)行訓(xùn)練，從而得到所需的定位參數(shù)；c.利用上述得到的定位參數(shù)，計(jì)算需定位的指紋與每個(gè)參考點(diǎn)的距離，選取距離最小的參考點(diǎn)作為定位結(jié)果。

其中，所述的步驟b包括：b1.根據(jù)指紋庫(kù)中記錄的指紋，獲得每個(gè)參考點(diǎn)的稀疏字典；b2.獲得每個(gè)參考點(diǎn)平均指紋的稀疏表示；b3.確定稀疏字典最優(yōu)的大小k以及γ，作為最終的定位參數(shù)。

所述的步驟b1中獲得參考點(diǎn)Pi的大小為k的稀疏字典Di包括：b11.根據(jù)指紋庫(kù)中記錄的Pi的指紋Fi1,Fi2,…,FiM，計(jì)算得到該參考點(diǎn)Pi的平均指紋f₁；b12.在Fi1,Fi2,…,FiM中尋找與f₁最接近的指紋作為該參考點(diǎn)Pi的稀疏字典的第一個(gè)元素d1；b13.將f₁向當(dāng)前字典空間進(jìn)行最小二乘投影獲得最小投影殘差r；b14.在Fi1,Fi2,…,FiM中除該稀疏字典已選元素外，將與r最接近的指紋作為新的字典元素；b15.如果字典大小尚未到達(dá)k，則返回b13進(jìn)行循環(huán)；b16.如果字典大小達(dá)到k，則停止尋找，記錄該參考點(diǎn)Pi的稀疏字典Di。

所述的步驟b3具體包括：選擇一個(gè)需要定位的室內(nèi)環(huán)境內(nèi)的25%的參考點(diǎn)，然后對(duì)所選擇的每一個(gè)參考點(diǎn)取5條指紋作為參數(shù)訓(xùn)練指紋；對(duì)于k等于1到指紋維度，分別求得對(duì)應(yīng)的每個(gè)點(diǎn)的稀疏字典；對(duì)于不同的k，γ取0,0.01,0.02,…,0.99,1，將所述參數(shù)訓(xùn)練指紋向每個(gè)參考點(diǎn)的稀疏字典進(jìn)行投影，計(jì)算該指紋距離該點(diǎn)距離，最終將所述參數(shù)訓(xùn)練指紋定位到距離最小的參考點(diǎn)；計(jì)算對(duì)于不同的k，γ分別取0,0.01,0.02,…,0.99,1時(shí)，將每個(gè)參數(shù)訓(xùn)練指紋實(shí)際坐標(biāo)與定位到的參考點(diǎn)坐標(biāo)的距離作為定位誤差，并計(jì)算得到定位誤差均值；從上述得到的定位誤差均值中選取的最小定位誤差均值，確定該最小定位誤差均值的k以及γ作為最終的定位參數(shù)。

所述的步驟c包括：將需定位的指紋ft向每個(gè)參考點(diǎn)的稀疏字典進(jìn)行投影，獲得對(duì)應(yīng)的系數(shù)與殘差，將該系數(shù)與稀疏字典聯(lián)合恢復(fù)為指紋主成分ft’，根據(jù)確定的k、γ，計(jì)算得到需定位的指紋ft與每個(gè)參考點(diǎn)的距離，選取最小的距離對(duì)應(yīng)的參考點(diǎn)坐標(biāo)作為定位結(jié)果。

本發(fā)明提供一種室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括相互電性連接的指紋采集模塊、指紋訓(xùn)練模塊及指紋匹配模塊，其中：所述指紋采集模塊用于設(shè)置參考點(diǎn)，采集所述參考點(diǎn)的指紋，并存入指紋庫(kù)中；所述指紋訓(xùn)練模塊用于對(duì)采集到的每個(gè)參考點(diǎn)的指紋進(jìn)行訓(xùn)練，從而得到所需的定位參數(shù)；所述指紋匹配模塊用于利用上述得到的定位參數(shù)，計(jì)算需定位的指紋與每個(gè)參考點(diǎn)的距離，選取距離最小的參考點(diǎn)作為定位結(jié)果。

其中，所述指紋訓(xùn)練模塊具體用于：根據(jù)指紋庫(kù)中記錄的指紋，獲得每個(gè)參考點(diǎn)的稀疏字典；獲得每個(gè)參考點(diǎn)平均指紋的稀疏表示；確定稀疏字典最優(yōu)的大小k以及γ，作為最終的定位參數(shù)。