[發明專利]WiFi室內定位中指紋庫的構建方法及系統

在審

• 申請號: 201310577980.7
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103648080A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 陳國良;楊洲;張言哲;汪云甲;王堅
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H04W4/04
• 分類號: H04W4/04;H04W64/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于WiFi室內定位領域，尤其涉及一種WiFi室內定位中指紋庫的構建方法及系統。

背景技術

近年來，隨著無線局域網WLAN（WirelessLAN）的大規模部署和自帶WiFi（接收無線信號）的智能手機的普及，基于WiFi的室內定位受到廣泛關注。WiFi射頻信號定位不僅傳輸距離遠、無視距要求，而且無需增加額外的硬件布設，相對于其他幾種定位技術優勢明顯，成為當今室內定位的研究熱點。

基于WiFi的定位技術主要采用基于位置指紋的方法來實現。定位過程分為離線訓練和在線定位兩個階段。在離線訓練階段，首先將實際應用場景按一定的間距劃分為規則的網格，如附圖1所示，AP是發射射頻信號的接入點（AccessPoint，AP），RP是接收射頻信號的參考點（ReferencePoint，RP）然后在每個網格上采集一定數量的射頻信號強度信息，構建出射頻地圖（RadioMap）；在在線定位階段，根據待定位目標實時觀測到的射頻信號強度信息，通過與射頻地圖中的信號強度進行匹配，從而實現對待測目標的定位。這類方法將射頻信號強度看作是對應位置信號模式在信號強度空間中的特征，而實際位置看作是這種模式的真實標記（Lable），把實際位置對應的信號強度看作是位置指紋。總之，這種方法是在事先學習某個位置和對應的信號強度的對應關系的基礎上，推理實際測量目標的位置信息實現定位的。

因此，構建精確的射頻地圖是WiFi指紋定位方法的重要環節，直接關系到定位結果的好壞。結合附圖1，現有射頻地圖的構建方法如下：

步驟一：對于某一RP_i(x_i,y_i)(i＝1,2,...,m)接收到來自某一確定AP_j(j＝1,2,...,n)的k（一般地，k≥30）次RSS（ReceivedSignalStrength，接收信號強度）值RSS＝{RSS₁,RSS₂,…,RSS_k}。

步驟二：對RSS＝{RSS₁,RSS₂,…,RSS_k}的k次RSS數據，求算數平均值或加權平均值（也稱為數據平滑）后所得的值作為RP_i接收到的AP_j的信號強度值，存儲為RSS_ij。

步驟三：依照上述兩步驟，可以構建RP_i接收來自n個AP的信號強度{RSS_i1,RSS_i2,…,RSS_ij,…,RSS_in}，結構如下所示：

某一RP_i收集到的n個AP的WiFi信號

其中(x_i,y_i)是RP_i的坐標，Name_j是AP_j的名字，MAC_j是AP_j的MAC地址，RSS_j是RP_i接收來自AP_j的信號強度值經數據平滑后的結果。

步驟四：將所有RP（m個）接收來自n個AP的信號強度值經上述數據平滑后的結果依照步驟三所述格式進行存儲，可以得到m個上述形式的數據存儲形式，構成數據庫，也稱為指紋庫。

構建指紋庫后，在實際定位時，待測點MP接收來自n個AP的RSS值，存儲為RSS_MP＝{RSS₁,RSS₂,…,RSS_n}，將RSS_MP與進行匹配，將最匹配一個RP位置的或者幾個RP位置的幾何中心作為MP的位置。

在上述步驟二中，對得到的k次信號強度值RSS求算數平均值和加權平均值的過程稱為數據平滑的過程。而現有的平滑方法主要有：

（1）求算數平均值法

針對步驟二所述的RSS＝{RSS₁,RSS₂,…,RSS_k}求算術平均值：