[發明專利]一種基于眾包Wi-Fi指紋定位的室內軌跡采集方法

在審

• 申請號: 201911134333.2
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110967667A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 金飛宇;劉凱;劉家萊;張浩;馮亮
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于眾包Wi?Fi指紋定位的室內軌跡采集方法，屬于移動計算領域，包括以下步驟：1、將目標區域地圖信息轉化為矩陣形式；2、利用粒子濾波綜合地圖信息和慣性傳感器計算的位移，確定用戶位置；3、在定義的粒子濾波收斂程度小于一個閾值之后，收集周圍環境的Wi?Fi指紋；4、執行Wi?Fi指紋定位，利用其定位結果加速粒子收斂，從而收集完整的用戶軌跡；5、在收集到大量的Wi?Fi指紋后，對其進行聚類處理，去除噪聲和異常值，并賦予初始權重；6、使用加權的Wi?Fi指紋定位，更加精確的定位用戶；7、評估Wi?Fi定位結果，并據此調整相應Wi?Fi指紋的權重，提高采集軌跡的精確度。

技術領域

本發明屬于移動計算領域，具體涉及一種通過眾包方式采集Wi-Fi指紋，并利用收集的Wi-Fi指紋定位室內人員，采集其軌跡的方法。

背景技術

隨著移動計算的快速發展，各式各樣的基于位置的服務(Location BasedService,LBS)的不斷涌現，比如說在醫院中或者在家中監控追蹤病人或者老人的活動軌跡，抑或是在商場為顧客提供導航服務或者分析和挖掘顧客的軌跡信息。雖然目前基于特定硬件的室內定位技術能夠提供分米甚至厘米級別的定位精度，但其部署價格昂貴，無法大規模應用。

得益于Wi-Fi技術的普及，利用Wi-Fi進行室內定位的技術快速發展，其主流技術方案為基于接收信號強度(Received String Strength Indicator，RSSI)的指紋法，主要包含兩個階段：離線階段和在線階段。在離線階段，確定若干個參考點(Reference Point，RP),測量其位置，并在每個參考點上采集周圍環境中Wi-Fi無線接入點(Access Point，AP)在該點處的接收信號強度值，形成一組獨一無二的RSSI向量來標識該位置(比喻為Wi-Fi指紋)，構建指紋數據庫；在線階段，利用用戶攜帶的移動設備掃描當前位置周圍環境中不同AP的RSSI，形成一組在線的RSSI向量。然后通過比對在線RSSI向量和離線Wi-Fi指紋的相似度，選擇最為相似的離線指紋作為當前的定位結果。該方法存在以下缺點：1、如果目標區域較大或者定位精度要求較高時，離線階段采集指紋的人力成本要求較高；2、在復雜室內環境中，Wi-Fi信號容易會受到多徑效應等因素的干擾而不穩定，最后導致定位結果誤差較大；3、無線路由設備的位置和功率可能會發生變化，需要定期更新離線指紋數據庫來保證指紋庫的可靠性。

為了解決上述問題，實現在不同場景下快速部署系統，采集用戶軌跡。本發明提出了一種基于眾包Wi-Fi指紋定位的室軌跡采集方法，通過數據眾包的方式，將繁重的采集Wi-Fi指紋的開銷分散到每個用戶。在用戶向本系統請求室內定位服務時，系統能夠自動的完成Wi-Fi指紋的采集與更新。隨著使用本系統用戶越來越多，系統能夠收集的指紋數量也會逐漸上升。同時，收集的Wi-Fi指紋能夠用來定位用戶，采集完整的用戶軌跡。

發明內容

本發明主要是針對現有的室內軌跡追蹤方法的缺陷，提出一種低開銷，便于快速部署的室內軌跡采集方法，能夠有效降低硬件成本，大幅減少系統部署的開銷，使之能夠在不同地點、場景快速部署，并且有效的收集用戶軌跡。

本發明的構思是：通過持續采集用戶移動設備的傳感器(加速度計、磁力計、陀螺儀等)的信息，利用慣性導航技術推算用戶的位移。接下來，利用粒子濾波技術綜合用戶的位移信息和地圖信息，估計用戶當前的實際位置，從而在用戶行走的過程中，便可以采集周圍環境中AP的RSSI值，標記系統估計的用戶位置，自動構建目標區域的Wi-Fi指紋庫。通過這種方式，在用戶使用該系統時，系統可以非侵入式的自動的完成Wi-Fi指紋的采集過程，并且使用本系統用戶越多，采集的Wi-Fi指紋越豐富。在收集到足夠多的Wi-Fi指紋之后，系統可以進一步結合Wi-Fi指紋法確定的用戶位置，采集完整的用戶軌跡。并且在執行Wi-Fi定位的同時，能夠綜合地圖信息和慣性導航系統提供的位移信息，對Wi-Fi定位的準確程度進行評價，并根據評估結果迭代更新Wi-Fi指紋庫，提高系統的有效性和追蹤效果。

本發明提供了一種室內行人的軌跡采集方法，包括以下步驟：