[發明專利]融合Wi-Fi和藍牙的增強位置指紋室內定位方法

在審

• 申請號: 201910190761.0
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN109951798A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 張登銀;鐘銘;趙莎莎;薛睿;張恩軒
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/33;H04W4/80;H04W64/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

本發明公開了一種融合Wi?Fi和藍牙的增強位置指紋室內定位方法，本發明融入Wi?Fi和藍牙兩種模式采用信號強度指示RSSI位置指紋進行室內定位，只需要接收信號強度與空間物理位置的映射關系來定位，能夠有效降低定位系統成本，并且對復雜環境下多徑效應的魯棒性大大提高；對從待測環境中預設的若干個訪問接入點AP節點裝置接收到各自對應測試位置的RSSI向量值對RSSI參數動態修正，使用k加權近鄰法，能夠使位置指紋方法得到的結果最大程度地接近實際位置，從而提高定位精度。本發明使用Wi?Fi和藍牙的決策級融合充分發揮了雙模定位的優勢，并且能在自適應大多數復雜環境的情況下有效提升室內定位精度。

技術領域

本發明涉及一種融合Wi-Fi和藍牙的增強位置指紋室內定位方法，屬于無線定位技術領域。

背景技術

室內環境下的定位一直是一個很多問題未被解決的領域。由于信號的嚴重衰減和多徑效應，通用的室外定位設施(比如GPS)并不能在建筑物內有效地工作，同時，定位準確性也是一個問題。我們可以在室內搭建一套完整的基礎設施用來定位，但是這樣需要很大的代價，包括定位信號占用的頻譜資源、用于感知定位信號的嵌入在移動設備中的額外硬件、安裝在固定位置的用來發送定位信號的錨節點。在這種情況下，現在Wi-Fi和藍牙都已經大范圍地普及，大部分室內環境下都存在Wi-Fi和藍牙，因此利用Wi-Fi和藍牙進行定位無需額外部署硬件設備，是一個非常節省成本的方法。然而Wi-Fi和藍牙并不是專門為定位而設計的，傳統的基于時間和角度的定位方法并不適用于它們，位置精度也不夠高。基于RSSI的定位是目前研究和應用最為廣泛的定位方法，其定位基礎是依據移動終端無線信號監聽和掃描信標基站的RSSI信息。如在WLAN網絡中，移動終端Wi-Fi模塊通過主動掃描或者被動監聽該用戶終端接收范圍內來自各AP的信號，根據MAC地址和SSID來識別AP，并收集記錄其接收信號強度值。通過分析處理這些數據結合已知信息來估算移動終端的位置。而在定位技術領域，基于多種定位技術融合位置指紋算法來提高室內定位精度是合理可行的。如果一個移動設備能接收到來自多個發射源的信號，或者固定的多個基站都能感知到同一個移動設備，那么我們也就可以使用來自多個發射源或者多個接收器的RSSI組成一個RSSI向量，作為和位置相聯系的指紋。大多數網卡可以測得來自多種AP的RSSI(可能是依次測量)。現在在大多數室內場景，移動設備常常可以檢測到多種AP，因此使用來自多種AP的RSSI作為位置指紋是有意義的，如融合了藍牙傳感網絡和Wi-Fi傳感網絡的雙模融合定位算法。

目前的多模融合定位技術中，González J等人使用貝葉斯推斷將GPS和UWB兩種定位技術在數據級上進行融合并將其應用于連續跟蹤定位，使用戶能夠在室內和室外進行平滑切換，即室外使用GPS進行定位，室內則使用UWB進行定位，同時為了提高精度，還使用了粒子濾波器進行似然求解。但上述方法有個缺陷：UWB所占帶寬很大，用于室內定位不利于大范圍部署AP，否則很容易對室內其他無線設備造成干擾，因此定位范圍有相當的局限性；徐從富等人提出了使用D-S證據理論將多個傳感器的定位結果在決策級上進行融合，但和貝葉斯方法一樣有獨立性假設，在實際應用中并不容易滿足，同時計算復雜度太高，隨著數據量的增大，計算復雜度會呈指數級增長，并且D-S合成公式并沒有太堅實的理論基礎；王睿等人提出使用指紋算法將藍牙和Wi-Fi的定位結果在決策級上進行融合，并進行網格合并，但其使用歐氏距離作為相似度時，使用了k近鄰法的特殊情況，即k＝1，其定位結果存在一定的特殊性，應用場景更注重于實時性，而在定位精度方面效果一般。

發明內容