[發(fā)明專利]一種基于特征值提取的CSI-MIMO室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710888603.3
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107769828B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李輝;楊擁軍;張俊祥;張春暉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B7/06;G01S5/02
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶

1.一種基于特征值提取的CSI-MIMO室內(nèi)定位方法，其特征在于包括以下步驟：

一：離線階段：獲取每個參考點的多個無線信號的CSI矩陣，且每個矩陣都存有標(biāo)簽，并通過提取每個CSI矩陣特征值的方法建立離線指紋數(shù)據(jù)庫；具體包括以下步驟：

(101)獲取每個參考點的多個無線信號的CSI矩陣及標(biāo)簽，并提取幅度作為指紋信息，得到多個信道矩陣N為無線信號子載波數(shù)目,t＝1,2,…,T,T表示參考點數(shù)目；

(102)求每個參考點的每個信道矩陣中每一列均值u_jk(j＝1,2,…,n)，將信道矩陣的每一列的各元素減去該列均值u_jk得到矩陣實現(xiàn)中心化；其中，n為的列數(shù)，也是接收天線數(shù)目；其中式中，m為的行數(shù)；為第k個矩陣中第i行，第j列元素的幅度值；且m和n分別為發(fā)射和接收天線的個數(shù)；

(103)計算每個參考點的每個矩陣的協(xié)方差矩陣

式中，式中[]^T代表矩陣的轉(zhuǎn)置操作；

(104)對每個參考點的每個協(xié)方差矩陣進行特征值分解，求得每個參考點的每個協(xié)方差矩陣對應(yīng)的特征值并將所有特征值構(gòu)成一維特征向量存入離線指紋數(shù)據(jù)庫；

其中，特征相量的元素為

二：在線匹配階段：獲取待定位點的多個無線信號的CSI矩陣，且每個矩陣都存有標(biāo)簽，提取待定位點的每個CSI矩陣特征值后，分別與離線指紋數(shù)據(jù)庫中每個參考點的對應(yīng)標(biāo)簽的CSI矩陣特征值計算歐氏距離，然后通過基于KNN的概率匹配算法計算得到待定位點位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特征值提取的CSI-MIMO室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述步驟二具體包括以下步驟：

(201)獲取待定位點的多個無線信號的CSI矩陣及標(biāo)簽，并提取幅度作為指紋信息，得到多個信道矩陣H_test：

式中，m和n分別為發(fā)射和接收天線的個數(shù)；

(202)求每個信道矩陣H_test的每一列均值，將信道矩陣H_test的每一列的各元素減去該列均值求得矩陣E，實現(xiàn)中心化；

(203)計算每個矩陣E的協(xié)方差矩陣R'，

(204)對每個協(xié)方差矩陣R'進行特征值分解，求得每個協(xié)方差矩陣R'對應(yīng)的特征值，并將所有特征值構(gòu)成特征向量H'_λ；

其中，特征相量H'_λ的元素為H'_λjk＝λ′_jk，j＝1,2,…,n，k＝1,2,…,N；

(205)計算特征值向量H'_λ與離線階段建立的指紋數(shù)據(jù)庫中每個參考點的特征向量之間的歐式距離：

計算公式為：

其中d_t為歐氏距離，t＝1,2,…,T,T表示參考點數(shù)目；

(206)將計算得到的所有歐氏距離按照距離遞增次序排序，運用KNN得到對應(yīng)的離線數(shù)據(jù)庫的位置標(biāo)簽，并計算出每個參考點的定位概率P_t，用概率加權(quán)每個參考點的位置坐標(biāo)，得到待定位點位置；

待定位點位置坐標(biāo)計算公式為：

式中(x,y)為待定位點位置坐標(biāo)，(x_t,y_t)為參考點位置坐標(biāo)。