[發明專利]一種基于仿生學的位置指紋室內定位系統及方法

有效

• 申請號: 201811488576.1
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109342998B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 侯濤;權美靜;劉富;王柯;韓志武;游子躍;趙宇峰;王躍橋;宋陽;姜守坤;劉云
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06;H04W4/02;H04W84/18
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;朱陽波

1.一種基于仿生學的位置指紋室內定位系統，其特征在于，包括：多個加速度傳感器模塊和與各個加速度傳感器之間均建立連接的以太網數據傳輸模塊、微處理器和上位機；

所述加速度傳感器模塊，仿照蝎子腿部末端的感受器的位置進行布局，用于采集用戶發出的踏步信號；

所述以太網數據傳輸模塊，用于將所述加速度傳感器模塊中采集的踏步信號傳輸到上位機；

所述微處理器，用于控制所述以太網數據傳輸模塊將所述踏步信號傳輸到所述上位機；

所述上位機，用于接收所述踏步信號，構建所述踏步信號所對應的脈沖指紋特征向量，并將構建出的脈沖指紋特征向量與預先建立的脈沖指紋特征數據庫中保存的指紋特征向量相匹配，利用WKNN算法實現用戶位置定位；

所述上位機還包括：脈沖指紋特征數據庫構建模塊；

所述脈沖指紋特征數據庫構建模塊包括：參考信號采集單元、神經元建模單元、神經網絡構建單元、所述信號轉換單元和脈沖指紋特征向量構建單元；

所述參考信號采集單元，用于采集室內定位區域內設置的多個參考點上用戶發出的踏步信號；

所述神經元建模單元，用于利用LIF神經元模型模擬蝎子的神經元；在每個傳感器的方向上各有一個LIF神經元模型；

所述神經網絡構建單元，用于利用蝎子的n/1神經元構型建立脈沖神經網絡；其中n＝1,2,3,5,7；

所述信號轉換單元，用于將所述脈沖神經網絡中每個感受器位置上獲取的踏步信號轉換成相對應的脈沖信號；

所述脈沖指紋特征向量構建單元，用于構建每個的感受器的位置上的脈沖信號的脈沖指紋特征向量，并將各個脈沖指紋特征向量及其相對位置組建脈沖指紋特征數據庫；

每個參考點的踏步信號轉換成8個方向上的不同脈沖信號，第i個參考點對應的脈沖信號為N_i1,N_i2，…，N_i8；

構建在第i個參考點處振動信號的脈沖指紋特征向量N_i為：

N_i＝[N_i1,…，N_ir，…，N_i8，M_i]

其中N_ir為第i個參考點處第r個接收器采集的踏步信號轉化成的脈沖信號，M_i為第i個參考點處8個接收器采集的踏步信號轉化成的脈沖總和，r為接收器的數量，r＝1,2,…,8。

2.根據權利要求1所述的基于仿生學的位置指紋室內定位系統，其特征在于，所述加速度傳感器模塊的個數為8個，分布在半徑為預設長度的圓周上，將其直線前進的方向設定為0°，則所述8個加速度傳感器模塊布局在圓周上的角度分別為±18°,±54°,±90°和±140°。

3.根據權利要求2所述的基于仿生學的位置指紋室內定位系統，其特征在于，所述系統還包括：模數轉換模塊和恒流適調器模塊；

所述模數轉換模塊，用于將從加速度傳感器中接收到的踏步信號的模擬信號轉化成相對應的數字信號；

所述恒流適調器模塊，設置在所述加速度傳感器模塊和模數轉換模塊之間，用于接收加速度傳感器傳入的踏步信號，并對所述踏步信號進行調節；

所述加速度傳感器模塊、恒流適調器模塊和模數轉換模塊之間電連接。

4.一種利用如權利要求1所述的位置指紋室內定位系統進行室內定位的方法，其特征在于，包括：

利用加速度傳感器模塊采集用戶發出的踏步信號；仿照蝎子腿部末端的感受器BCSS的位置對所述加速度傳感器進行布局；

將從加速度傳感器中接收到的踏步信號的模擬信號轉化成相對應的數字信號；

將所述加速度傳感器模塊中采集的踏步信號傳輸到上位機；

所述上位機接收所述踏步信號，構建所述踏步信號所對應的脈沖指紋特征向量，并將構建出的脈沖指紋特征向量與預先建立的脈沖指紋特征數據庫中保存的指紋特征向量相匹配，利用WKNN算法實現用戶位置定位。