[發明專利]一種基于眾包指紋的室內指紋地圖構建方法

有效

• 申請號: 201611219485.9
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106792465B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 王邦;葉炎珍;王忠思;劉文予
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04W4/00
• 分類號: H04W4/00;H04W4/02;G06F16/29
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于基于指紋的室內定位技術，具體涉及一種基于眾包指紋的室內指紋地圖構建方法，用于通信與無線網絡技術領域。

背景技術

隨著移動互聯網的不斷發展，人們對于室內基于位置的信息服務不斷增加。室內基于位置的信息服務主要包括停車位查找、物流管理、商品促銷信息推送服務等。目前已經開發出多種室內定位技術，主要包括：WiFi定位、藍牙定位、紅外定位等等。其中基于WiFi的室內定位技術得到了廣泛的研究，其原因在于已經大規模部署的WiFi信號大大節約了基礎設施的成本，且現在的智能手機都能夠檢測到WiFi信號。

基于WiFi的室內定位技術主要分為兩類:基于測距的定位技術和基于指紋的定位技術。基于測距的定位技術主要采用基于傳播模型測距的多邊定位技術。然而，在復雜的室內環境中，由于隔斷及阻擋等復雜的室內布局，以及信號反射散射等造成的信號非視距傳播，使得傳播模型參數估計非常不準，從而使得距離估計誤差較大，導致定位性能大幅度下降。

當前基于指紋定位技術的研究重點是基于WiFi信號來構造指紋并建立指紋地圖。基于指紋的定位技術主要由兩個階段組成：離線指紋地圖構造階段和在線設備定位階段。離線指紋地圖構造階段通常由專業測量人員測量已知位置上的指紋，并構建室內指紋地圖。在線設備定位階段主要比較手機實時指紋與指紋地圖中的參考指紋，用基于概率的方法或基于相似度匹配的方法進行定位。基于指紋的定位技術又可以分為傳統的基于現場勘測的定位技術和基于眾包指紋的定位技術。傳統的基于現場勘測的定位技術是通過專門測量人員在已知坐標的參考點上進行信號測量來構建室內指紋地圖。雖然這種技術具有較高的定位準確度，但這種技術需要專業的測量人員，耗時費力。

近年來，一些學者提出了基于眾包指紋的室內定位技術，其思想主要是利用對一般人群進行有意識的或隨意的測量作為指紋來源，避免了專人現場勘測的過程，還能保持眾包數據的經常更新，適應環境的變化。但基于眾包指紋的室內定位技術帶來了一些新的問題，主要包括：(1)眾包指紋位置標注不準確。無論是采用眾包用戶主動標注的方式或是采用軌跡匹配的被動標注方式，相比現場勘測專業人員的測量，眾包指紋位置的標注都會存在較大的誤差；(2)眾包指紋維度不同。由于WiFi信號傳播距離有限，可能在有些功能區域能夠接收到較多的接入點(AP，Access Point)信號而在其他位置只能夠接收到較少的AP信號，另外，不同用戶使用不同品牌手機接收到的AP信號的數量也不相同，從而造成接收到的眾包指紋具有不同的AP集合和長度；(3)眾包指紋分布不均勻。由于室內布局的限制和用戶采集行為的不受控制，從而造成接收得到的眾包指紋位置分布不均，有些易到達的位置可能存在較多的眾包指紋而不易到達的地方只含有較少的眾包指紋，甚至有些地方根本沒有眾包指紋。

發明內容

本發明提供一種基于眾包指紋的室內指紋地圖構建方法，解決現有基于眾包指紋構建室內指紋地圖所存在的眾包指紋位置標注不準確、維度不同和分布不均導致的定位準確度不高和計算量大的問題。

本發明所提供的一種基于眾包指紋的室內指紋地圖構建方法，包括柵格劃分步驟、獲得眾包指紋步驟、眾包指紋拆分步驟、眾包指紋數量判斷步驟、AP篩選步驟、直接構造柵格指紋步驟和指紋曲面擬合步驟：

(1)柵格劃分步驟：

建立平面直角坐標系，將平面目標區域依照其物理結構劃分為K個相互不重疊的功能區域，并將每個功能區域劃分為大小基本相等的柵格，其中,第k個功能區域劃分為J(k)個柵格，第j個柵格的柵格中心坐標記為(X_j，Y_j),j＝1,2,…,J(k)，k＝1,2,…,K；K為正整數；

(2)獲得眾包指紋步驟：

通過行走軌跡的方式采集目標區域已有的WiFi信號，采集頻率為0.5～2Hz,行走軌跡限制在目標區域中可行走區域，行走軌跡的數量應達到目標區域內numf≥0.5個，numf為每平方米包含眾包指紋數量；每條行走軌跡近似直線且基本保持勻速行走，并記錄每條行走軌跡的起始點坐標(x_b,y_b)與終止點坐標(x_e,y_e)，該行走軌跡的指紋集合l_traj：l_traj＝<(x_b,y_b),(x_e,y_e),(f₁,f₂,…,f_T)>；