[發明專利]一種基于可信位置指紋的室內定位方法

有效

• 申請號: 201710365404.4
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107046680B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 羅娟;尹習習;曾瓊鈺;劉暢
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/33;H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

1.一種基于可信位置指紋的室內定位方法，其特征在于，包括離線階段和在線階段；

1)離線階段：采集離線的指紋信息，建立離線指紋庫；

所述離線指紋庫包括離線RSS觀測矩陣、RSS波動矩陣以及采樣點距離矩陣，其中，RSS波動矩陣中每個元素的取值為采樣點進行多次RSS采樣時的RSS標準差；

2)在線階段：

2.1)在待定位節點位置獲取錨節點的RSS信息，同時重新計算采樣點的RSS波動矩陣；

2.2)基于更新的RSS波動矩陣，對錨節點的可信度進行投票：當波動矩陣中的元素變化量超過設定的波動閾值時，該元素對應的采樣點為對應的錨節點進行波動投票；

2.3)利用錨節點可信度構建錨節點可信權值，進行指紋匹配，選取指紋匹配度較高的采樣點的指紋，對待定位節點進行定位，比較當前定位結果與前一次定位結果之間定位誤差，當更新次數達到設定的更新次數，或定位誤差δ＜T時，其中，T表示位置誤差閾值，返回定位誤差最小的估計位置，得到精確定位的結果，保存定位誤差最小的RSS觀測矩陣和波動矩陣，否則，進入2.4)；

2.4)對位于待定位節點上一次定位位置所需錨節點的通信范圍中的采樣點進行RSS值更新，同時更新待定位區域中樣本點的RSS值和RSS波動矩陣，返回2.2)。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述指紋匹配度是指待定位節點接收到的錨節點的RSS值與離線階段中網格j處的采樣點接收的錨節點的RSS值之間的加權歐幾里得距離l_j：

其中，w_i表示第i個錨節點的可信權值，w_i＝1-v_i/num_i，num_i表示第i個錨節點通信范圍內的采樣點數量，v_i表示采樣點對第i個錨節點波動投票總數，L表示錨節點數量，s_i表示待定位節點收到的第i個錨節點的RSS值，表示離線階段中RSS觀測矩陣中第j個網格處中的采樣點收到的第i個錨節點的RSS值；錨節點的波動投票數初始值均為0，w_i的初始值為1。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述選取指紋匹配度較高的采樣點的指紋，對待定位節點進行定位是指，從小到大選取K個對應歐幾里得距離li較小的網格坐標(x_i,y_i)，采用K近鄰法計算待定位節點的估計位置

其中，K取值為5；以為圓心，以R為半徑確定待定位節點的初步定位區域。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，更新RSS觀測矩陣是指，重新測量定位區域中部分采樣點的RSS值，再根據采樣點距離矩陣中采樣點之間的距離，采用線性插值法對以R為半徑確定待定位節點的初步定位區域中的采樣點及上一次定位所需錨節點的通信范圍中的采樣點的RSS值進行更新。

5.根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述離線階段的具體過程如下：

1)建立觀測矩陣；

對室內區域進行均勻化網格劃分，設定區域內網格點的總數為N，錨節點的個數為L，獲取錨節點坐標(x,y)；在每個網格上進行q次采樣，網格接收錨節點的RSS值，在每個網格點上計算q次采樣的RSS的平均值，該平均值即為該網格處采樣點的RSS值；每個網格處能感知到的各個錨節點的RSS平均值，即為網格處采樣點的值，獲取一個初始L×N維的觀測矩陣：

其中，表示在第j個網格處的采樣點獲取第i個錨節點的RSS平均值；表示網格j處的采樣點接收到第i個錨節點的第τ個RSS值；如果網格j的位置在第i個錨節點的通信范圍r以外，即放置于網格j的采樣點不能接收到來自AP_i的消息，令

2)建立波動矩陣；在每個網格上，進行q次采樣，搜集網格處的采樣點感知到的錨節點的RSS值，在每個網格處計算q次采樣的RSS的標準差，構建RSS的波動矩陣B：

其中，表示在第j個網格處獲取第i個錨節點的RSS的波動程度；

3)構建網格中采樣點之間的距離矩陣D：

其中，位于網格m中的采樣點到位于網格n中的采樣點之間的距離為d_mn；如果m＝n,d_mn＝0。