[發明專利]利用信號時間相關性提高指紋室內定位精度的方法

有效

• 申請號: 201610038359.7
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105704676B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 王玫;徐冬;李文新;田曉華;王新兵
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W4/33;G01S5/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種利用信號時間相關性提高指紋室內定位精度的方法，包括：在室內區域的每個定標點處進行多次重復的信號強度測量，每個信號均對應一個時間序列向量，進而得到信號強度的指紋地圖；用戶上傳其在某位置測量到的多個信號的信號強度時間序列；服務器對用戶數據和指紋地圖進行匹配，得到最可能的對應位置，并將定位結果發回用戶客戶端；用戶得到自己的定位結果。本發明通過挖掘信號強度時間序列的時間相關性信息，提出新型定位建模和判別方法，可以調高室內定位的準確性和可靠性。

技術領域

本發明涉及通信、導航定位技術領域，具體地，涉及一種利用時間相關性提高Wi-Fi指紋定位精度的方法。

背景技術

定位服務是多年來在眾多領域擁有廣泛應用前景的技術，GPS衛星定位及各類地圖導航方便了千家萬戶。在這移動互聯快速發展的時代，室內定位是移動服務最后一米的機會，公共安全、商場停車場定位導覽、社交交友互動、商品市場推廣等諸多領域，都需要良好的室內定位技術提供支持。室內定位技術是移動互聯和物聯網時代正在熱門研究和發展的技術之一。

如今，室內定位主要采用無線通訊、基站定位、慣導定位等技術實現室內人員和物體的位置確定。除了通信網絡的蜂窩定位技術外，常見的室內無線定位技術還有Wi-Fi、藍牙、RFID、ZigBee、超聲波等。其中屬Wi-Fi無線局域網應用覆蓋最為廣泛，目前家庭、商場、餐廳賓館室內環境有越來越多的Wi-Fi熱點提供服務。基于Wi-Fi廣泛的硬件設施基礎和前提，利用Wi-Fi來實現定位的技術研究不斷進步，目前主要有兩種解決方案：一種是經驗測試建立指紋地圖的概率模型，另一種是利用信號傳播模型進行位置估計計算。由于時間同步、信道噪聲、傳感器精度等問題，TDOA技術的定位精度難以得到大幅提升。同時，大數據云計算平臺給予Wi-Fi的指紋定位方法更多思路與契機。

然而基于Wi-Fi的指紋定位方法的精度始終難以滿足更高的需求，主要原因在于信號的時變性、復雜的環境多徑效應、硬件敏感度以及移動物體噪聲影響等。許多研究工作也研發出許多方法來提高Wi-Fi指紋定位方法的精度，如利用移動設備的嵌入傳感器探知移動物體的位置，群智眾籌的方法能快速獲取大量訓練數據，還有機器學習的方法減少定位階段的時延等。

經過對現有技術文獻的檢索發現，絕大部分科學研究將信號強度值作為獨立的變量進行建模分析，同時把信號的時間相關性視作影響定位精度的因素。然而我們發現正是由于復雜的環境因素，導致不同信號在不同位置具有不同的時間相關性，這一信息可以提取出來作為額外的信息來提高定位的精度。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種利用信號時間相關性提高指紋室內定位精度的方法。

根據本發明提供的一種利用信號時間相關性提高指紋室內定位精度的方法，包括如下步驟：

步驟1：采集線下訓練數據；

步驟2：為每個定標點處的每個Wi-Fi信號發射器建立高斯概率分布，并用采集的線下訓練數據得到高斯概率分布的參數；

步驟3：基于所述高斯概率分布的參數，對雙曲曲面邊界進行訓練，得到信號強度RSS數據在概率空間中定位的區間E，完成信號強度指紋地圖；

步驟4：接收用戶上傳的數據，所述用戶上傳的數據包括信號強度矩陣x和定位請求；其中，信號強度矩陣x的獲取方法為：由用戶使用移動終端進行多次測量無線信號強度，獲得不同路由器的信號強度矩陣x；

步驟5：根據定位請求，將用戶上傳的數據與信號強度指紋地圖相比較，考慮D維時間序列的相關性，映射為概率空間的向量，通過雙曲曲面邊界條件及相關系數ρ的匹配，找到最大概率的位置作為定位結果；

步驟6：將定位結果返回給用戶。