[發(fā)明專利]一種指紋定位中最速下降式的指紋圖搜索方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611061233.8
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106597367B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 鄒德岳;郭軼群
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;趙連明

本發(fā)明屬于無線電導航定位技術領域，提供一種指紋定位中最速下降式的指紋圖搜索方法。本發(fā)明通過逐次確定搜索中心并搜索其周邊鄰近的參考點RP；每搜索一圈，則記錄下本圈所有RP中與用戶實測的信號特征TP間的歐氏距離，將歐氏距離最小的RP作為下一圈搜索的中心點。每層搜索過程中不斷更新信號空間歐氏距離上距TP最近的K個RP。當連續(xù)搜索L次且K個RP沒有變化時，則認定此K個RP為最終選定的，用于位置估計的參考點，并帶入KNN算法中進行解算，取代了傳統(tǒng)的對指紋圖進行順序搜索的方法。本發(fā)明的效果和益處是與分簇后定位的傳統(tǒng)方法相比，定位精度可以得到提升，與不分簇的傳統(tǒng)方法相比，搜索速度更快。

技術領域

本發(fā)明屬于無線電導航定位技術領域，涉及到指紋定位技術，特別涉及到一種指紋定位中最速下降式的指紋圖搜索方法。

背景技術

指紋定位技術是指在被定位區(qū)域內，通過逐點測量的手段，將物理空間位置與信號空間特征之間建立映射關系，用戶可以通過對比該映射關系估計自身位置。物理空間位置與信號空間特征之間建立的映射關系一般通過數(shù)據(jù)庫的方式存儲，該數(shù)據(jù)庫被稱作指紋圖；指紋圖由若干參考點(RP)構成，每個RP中存儲其物理位置以及信號特征向量。

用戶在定位過程中將自身測量的信號特征(TP)與指紋圖中所有的RP進行信號空間歐式距離的計算，考察二者間的相似度，并記錄下與TP間歐氏距離最近的K個RP。通過這K個RP的位置可以對用戶的位置做出估計，即通過KNN算法定位。

指紋定位中為尋找到K個與用戶實測的信號特征(TP)最為相似的參考點(RP)，指紋定位算法需要在整張指紋圖上進行遍歷，計算所有RP與TP間的歐氏距離，即指紋定位中經(jīng)常面臨指紋圖過大，從而導致每次定位的搜索量過大，定位實時性不佳的問題。為加快該過程，常規(guī)的解決辦法是為了降低系統(tǒng)對指紋圖的搜索工作量，對指紋圖進行分簇。用戶在具體定位前先通過與簇頭(可視為表征整個簇的一個信號特征向量)間進行歐氏距離運算，找出自身所處的簇，并在該簇的指紋圖上進行遍歷搜索以定位。由此則將指紋圖的搜索工作分級進行，降低搜索量。

但是分簇的方法存在先天的矛盾問題，分簇太多則會失去分簇的意義，若分簇太少則每個簇內的RP仍然很多，同樣起不到降低搜索量的作用。另一方面，當用戶的位置處于簇的邊緣時，由于所有RP都位于用戶位置的某一側，則會引入定位誤差。即便分簇時預先畫出交疊區(qū)也不能完全避免此情況。此外，如果發(fā)生簇頭識別錯誤的話會導致較大的定位誤差。目前的分簇手段包括依據(jù)設計者的主觀認知進行人工分簇，以及根據(jù)數(shù)學算法進行自動分簇。前者可能出現(xiàn)簇內信號特征域上的不統(tǒng)一，而后者可能造成位置空間域上的不統(tǒng)一。因此二者都有可能在簇頭識別時引入誤差，從而降低定位精度。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有指紋定位技術中存在的由于分簇帶來精度下降問題，本發(fā)明提供一種更加高效的指紋圖搜索的方法。

本發(fā)明的技術方案為：

一種指紋定位中最速下降式的指紋圖搜索方法，該指紋圖搜索方法是逐次確定搜索中心并搜索其周邊鄰近的參考點RP。每搜索一圈，則記錄下本圈所有參考點RP中與用戶實測的信號特征TP間的歐氏距離，將歐氏距離最小的參考點RP作為下一圈搜索的中心點。第一個搜索中心可以通過前次定位結果或濾波算法的預測值得到，搜索過程中，根據(jù)RP與TP間的歐氏距離不斷更新搜索中心。每層搜索過程中不斷更新信號空間歐氏距離上距TP最近的K個RP。當連續(xù)搜索L次且K個RP沒有變化時，則認定此K個RP為最終選定的，用于位置估計的參考點，并帶入KNN算法中進行解算。

本發(fā)明具體包括以下步驟：

步驟1：首先預設搜索上限L；根據(jù)先驗信息計算首次搜索的中心參考點RP_(a，b)；

步驟2：計算RP_(a，b)與用戶實測的信號特征TP間的歐氏距離，令搜索計數(shù)器N_c＝0，集合A＝0；