基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法技术

本发明专利技术公开了一种基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法，首先，在离线阶段将定位区域划分为网格并建立直角坐标系，并获取采样点采集的信号强度和位置坐标，进行均值化处理，生成位置指纹数据库；然后，在定位阶段，采集实际定位位置的信号强度信息，对其进行预处理；并计算实际采集数据与数指纹库数据的皮尔逊相似度，利用该相似度对数据库进行更新；最后，将预处理后的实际位置对应的信号强度信息与更新后的数据库进行匹配，选取距离较小的采样点，利用采样点位置坐标估算定位位置。本发明专利技术有效地降低了不同终端设备接收信号强度的差异对定位结果造成的不利影响，提高了室内定位的准确度，更有实际应用价值。

Terminal difference elimination method in indoor positioning technology based on signal strength

The invention discloses a method for eliminating the difference, terminal indoor positioning technology based on signal strength in the first stage, in the offline location area is divided into grid and Cartesian coordinate system was established, and obtain the signal strength and position coordinates of sampling point, average treatment, generation location fingerprint database; then, in the positioning stage signal strength information acquisition, actual location, carries on the pretreatment; and calculate the similarity of actual data and Pearson number of fingerprint data, the database is updated by the similarity; finally, by matching the information and update the signal strength of the actual position after pretreatment of the corresponding database after sampling point selection, distance small, using sampling point coordinate position estimation. The invention effectively reduces the adverse influence of the difference of the received signal strength of different terminal devices on the positioning result, improves the accuracy of indoor positioning, and has more practical application value.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及WIFI定位领域，尤其涉及一种基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法。
技术介绍
近些年，智能手机所涵盖的业务越来越广泛，基于手机终端的各种定位应用如高德地图、百度地图、腾讯地图等的用户群体急速增长，人们出行也越来越依赖于这些应用。随处可见的WIFI以及越来越高速的数据流量，让用户可以随时随地交换各种信息，其中就包括用户的位置信息，这些都给基于智能终端的室内定位应用带来了极大的用户市场。基于WLAN的室内定位系统因其实施方便以及定位精度高而备受开发人员的青睐。但由于开发人员和用户终端的天线增益、馈线损耗、射频芯片等不一样，对同一无线接入点(AP)接收的信号强度存在差异，从而导致定位结果误差提高，降低定位系统的普适性。。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法，包括如下步骤：步骤1)，构建定位区域的位置指纹数据库；步骤2)，在实际定位点按照预设的时间频率对周围无线接入点的接收信号强度指示值即RSSI值进行采集，并修正采集数据中的异常值，得到修正后的采集数据；步骤3)，根据修正后的采集数据计算实际定位点与位置指纹数据库中每一个采样点之间的皮尔逊相似度，利用其对位置指纹数据库内所有采样点采集的RSSI值进行更新；步骤4)，计算实际定位点修正后的采集数据与更新过后的位置指纹数据库中每个采样点之间的欧氏距离，将距离从小到大排序，选取前N个采样点，对其位置坐标进行平均，获得最终估计位置坐标。作为本专利技术一种基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法进一步的优化方案，步骤1)的详细步骤如下：步骤1.1)，将定位区域网格化、网格的每个顶点作为采样点，并建立直角坐标系，确立采样点坐标；步骤1.2)，在每个采样点，按照预设的时间频率对其周围无线接入点的接收信号强度指示值即RSSI值进行采集；步骤1.3)，对于每个采样点，计算其采集的每个无线接入点的RSSI值的平均值，得到采样点接收到的各个无线接入点的RSSI平均值；步骤1.4)，对于每个采样点，根据接收到的每个无线接入点的RSSI平均值以及该采样点位置坐标，得到该采样点的信号强度向量；步骤1.5)，根据各个采样点的信号强度向量构建定位区域的位置指纹数据库。作为本专利技术一种基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法进一步的优化方案，步骤2)中修正采集数据的异常值的详细步骤如下：步骤2.1)，将实际定位点采集的所有周围无线接入点的RSSI值按照无线接入点进行分类，得到实际定位点关于各个无线接入点的RSSI值集合；步骤2.2)，对于每个无线接入点的RSSI值集合：步骤2.2.1)，将RSSI值集合中的RSSI值按照时间先后顺序排列，并计算RSSI值集合的RSSI平均值，得到实际定位点对该无线接入点的RSSI平均值；步骤2.2.2)，依次计算RSSI值集合中后一个RSSI值和前一个RSSI值之间的差值，得到RSSI值集合的相邻数值差集合；步骤2.2.3)，计算相邻数值差集合的置信区间；步骤2.2.4)，判断相邻数值差集合中是否存在超出置信区间的差值；步骤2.2.4.1)，如果相邻数值差集合中存在超出置信区间的差值；步骤2.2.4.1.1)，将该差值在RSSI值集合中对应的两个RSSI值分别和RSSI值集合的RSSI平均值作差后取绝对值；步骤2.2.4.1.2)，若两个绝对值相等，则将该差值在RSSI值集合中对应的两个RSSI值中得位置在后面的RSSI值修改为RSSI值集合的RSSI平均值；步骤2.2.4.1.3)，若两个绝对值不相等，则判断较大绝对值对应的RSSI值是否为RSSI值集合的第一或第二个元素；步骤2.2.4.1.3.1)，若较大绝对值对应的RSSI值是RSSI值集合的第一或第二个元素，将较大绝对值对应的RSSI值修改为较小绝对值对应的RSSI值；步骤2.2.4.1.3.2)，若较大绝对值对应的RSSI值不是RSSI值集合的第一或第二个元素，将较大绝对值对应的RSSI值修改为其在RSSI值集合中相邻前两个元素的平均值；步骤2.3)，将修正过后的各个RSSI值集合合并后，按照采集的时间进行划分，得到各次修正过后的实际定位点采集的所有周围无线接入点的RSSI值。作为本专利技术一种基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法进一步的优化方案，步骤3)的详细步骤如下：步骤3.1)，令M为实际定位点按照预设的时长和时间频率对周围无线接入点的RSSI值采集数据的次数，采集数据中包含实际定位点周围各个无线接入点的RSSI值；步骤3.2)，针对每次采集数据按照以下公式计算实际定位点与位置指纹数据库中各个采样点之间的皮尔逊相似度：其中，i为大于等于1小于等于M的自然数；j为大于等于1小于等于K的自然数，K为定位区域中采样点的个数；n大于2，为实际定位点修正后的采集数据和采集点的采集数据中共同存在的无线接入点的个数；xl为实际定位点对共同存在的无线接入点中的第l个无线接入点的RSSI值，yl为采样点对共同存在的无线接入点中的第l个无线接入点的RSSI值；l为大于等于1小于等于n的自然数；x为实际定位点第i次采集数据中所有无线接入点的RSSI值的平均值，y为位置指纹数据库中第j个采样点的所有无线接入点的RSSI平均值的均值；步骤3.3)，用以下矩阵表示实际定位点与所有采样点之间的皮尔逊相似度数值结果SIM：SIM＝(SIM1,SIM2,…,SIMi，…,SIMM)步骤3.4)，根据以下公式更新位置指纹数据库内所有采样点采集的RSSI值：Ail＝til*sij其中，til为针对位置指纹数据库中第j个采样点和实际定位点在第i次采集数据中共同存在的第l个无线接入点、第j个采样点采集的RSSI值；Ail为til的更新值。作为本专利技术一种基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法进一步的优化方案，步骤4)的详细步骤如下：步骤4.1)，根据以下公式计算实际定位点与位置指纹数据库中每个采样点之间的欧氏距离：其中，dij为第i次采集数据中实际定位点与位置指纹数据库中第j个采样点的欧氏距离；Bl为针对位置指纹数据库中第j个采样点和实际定位点在第i次采集数据中共同存在的第l个无线接入点、实际定位点采集的RSSI值；wj为位置指纹数据库中第j个采样点的权重值，wj＝sij/∑Si，ΣSi＝(si1+si2+…+sij)；步骤4.2)，将实际定位点与位置指纹数据库中各个采样点之间的欧氏距离从小到大排序，选取前N个距离较小的采样点，N为预设的大于等于1的自然数；步骤4.3)，根据以下公式计算最终估计坐标(xLP,yLP)：其中，(xm,ym)为选取的N个距离较小的采样点的位置坐标。作为本专利技术一种基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法进一步的优化方案，步骤4.2)中N的取值范围为3～7。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1.本专利技术充分地利用了RSSI数值以及皮尔逊相似度的特性，分别对实际定位点采样数值和位置指纹数据库进行自适应更新，从而在消除设备差异性的同时保障了定位精度；2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)，构建定位区域的位置指纹数据库；步骤2)，在实际定位点按照预设的时间频率对周围无线接入点的接收信号强度指示值即RSSI值进行采集，并修正采集数据中的异常值，得到修正后的采集数据；步骤3)，根据修正后的采集数据计算实际定位点与位置指纹数据库中每一个采样点之间的皮尔逊相似度，利用其对位置指纹数据库内所有采样点采集的RSSI值进行更新；步骤4)，计算实际定位点修正后的采集数据与更新过后的位置指纹数据库中每个采样点之间的欧氏距离，将距离从小到大排序，选取前N个采样点，对其位置坐标进行平均，获得最终估计位置坐标。

【技术特征摘要】
1.一种基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)，构建定位区域的位置指纹数据库；步骤2)，在实际定位点按照预设的时间频率对周围无线接入点的接收信号强度指示值即RSSI值进行采集，并修正采集数据中的异常值，得到修正后的采集数据；步骤3)，根据修正后的采集数据计算实际定位点与位置指纹数据库中每一个采样点之间的皮尔逊相似度，利用其对位置指纹数据库内所有采样点采集的RSSI值进行更新；步骤4)，计算实际定位点修正后的采集数据与更新过后的位置指纹数据库中每个采样点之间的欧氏距离，将距离从小到大排序，选取前N个采样点，对其位置坐标进行平均，获得最终估计位置坐标。2.根据权利要求1所述的基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法，其特征在于，步骤1)的详细步骤如下：步骤1.1)，将定位区域网格化、网格的每个顶点作为采样点，并建立直角坐标系，确立采样点坐标；步骤1.2)，在每个采样点，按照预设的时间频率对其周围无线接入点的接收信号强度指示值即RSSI值进行采集；步骤1.3)，对于每个采样点，计算其采集的每个无线接入点的RSSI值的平均值，得到采样点接收到的各个无线接入点的RSSI平均值；步骤1.4)，对于每个采样点，根据接收到的每个无线接入点的RSSI平均值以及该采样点位置坐标，得到该采样点的信号强度向量；步骤1.5)，根据各个采样点的信号强度向量构建定位区域的位置指纹数据库。3.根据权利要求2所述的基于信号强度的室内定位技术中的终端差异消除方法，其特征在于，步骤2)中修正采集数据的异常值的详细步骤如下：步骤2.1)，将实际定位点采集的所有周围无线接入点的RSSI值按照无线接入点进行分类，得到实际定位点关于各个无线接入点的RSSI值集合；步骤2.2)，对于每个无线接入点的RSSI值集合：步骤2.2.1)，将RSSI值集合中的RSSI值按照时间先后顺序排列，并计算RSSI值集合的RSSI平均值，得到实际定位点对该无线接入点的RSSI平均值；步骤2.2.2)，依次计算RSSI值集合中后一个RSSI值和前一个RSSI值之间的差值，得到RSSI值集合的相邻数值差集合；步骤2.2.3)，计算相邻数值差集合的置信区间；步骤2.2.4)，判断相邻数值差集合中是否存在超出置信区间的差值；步骤2.2.4.1)，如果相邻数值差集合中存在超出置信区间的差值；步骤2.2.4.1.1)，将该差值在RSSI值集合中对应的两个RSSI值分别和RSSI值集合的RSSI平均值作差后取绝对值；步骤2.2.4.1.2)，若两个绝对值相等，则将该差值在RSSI值集合中对应的两个RSSI值中得位置在后面的RSSI值修改为RSSI值集合的RSSI平均值；步骤2.2.4.1.3)，若两个绝对值不相等，则判断较大绝对值对应的RSSI值是否为RSSI值集合的第一或第二个元素；步骤2.2.4.1.3.1)，若较大绝对值对应的RSSI值是RSSI值集合的第一或第二个元素，将较大绝对值对应的RSSI值修改为较小绝对值对应的RSSI值；步骤2.2.4.1.3.2)，若较大绝对值对应的RSSI值不是RSSI值集合的第一或第二个元素，将较大绝对值对应的RSSI值修改为其在RSSI...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建新，施莹，鲁希若，李一帆，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32