基于射频指纹定位的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于用户反馈的射频指纹定位方法，所述方法将定位区域内每个采样点的初始指纹数据作为训练指纹集合，并基于该训练指纹集合建立初始的定位模型；采集用户反馈的有效指纹数据，并将其加入到训练指纹集合中；以及基于所述训练指纹集合建立新的定位模型，并采用新的定位模型来对待定位目标进行定位。该方法保证了定位模型的定位效率和精度，还降低了系统训练指纹集合的维护开销。

【技术实现步骤摘要】
基于射频指纹定位的方法及系统
本专利技术属于无线通信
，尤其涉及基于射频指纹定位的方法。
技术介绍
随着泛在网络的迅速发展和移动计算设备的逐渐普及，室内环境下的各种基于位置服务需求日益迫切。在室内环境或高大建筑物密集城区，现有的卫星定位导航系统，由于卫星定位信号受到建筑物阻隔，难以有效定位。近年来，随着无线WiFi（WirelessFidelity）网络的大规模部署，基于WiFi的无线定位技术受到广泛关注。WiFi定位技术的主要优势是WiFi信号不仅传输距离远，无视距要求，而且无需增加额外硬件，添加软件简单易行。目前基于WiFi射频信号强度定位技术已成为室内无线定位技术的主流。基于射频信号强度的定位方法采用模式分类的思想，把定位问题转换为射频信号强度与位置之间的模式识别问题。这类方法包括离线训练和在线定位两个阶段。在离线训练阶段，在定位区域不同位置采集一定数量的射频信号强度数据，构建射频指纹（Fingerprint），基于这些采集的射频指纹数据集来训练定位模型；在在线定位阶段，基于训练好的定位模型，根据观测到的待定位目标的射频信号强度来对待定位目标进行定位。目前在离线训练阶段中，训练指纹采集是射频指纹定位方法大规模应用于实际的主要障碍之一。训练指纹采集不仅费时费力，而且随着时间的迁移，由于环境布局发生改变、无线设备老化等原因会导致先前采集的射频指纹失效，随之基于这些训练指纹所训练的定位模型的定位精度也逐渐降低。如果所有训练指纹采集和维护工作全部由专业技术人员完成，尽管射频指纹质量有保证，但运维成本过高。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于射频指纹的室内无线定位方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一方面，本专利技术提供了一种基于射频指纹定位的方法，包括：步骤1，将定位区域内每个采样点的初始指纹数据作为训练指纹集合，并基于该训练指纹集合建立初始的定位模型；步骤2，向指定位置处的用户发送采集指纹的请求，并验证用户反馈的射频指纹的有效性；步骤3，将用户反馈的有效射频指纹加入到所述训练指纹集合，并基于所述训练指纹集合重新训练定位模型；步骤4，基于训练好的定位模型来对待定位目标进行定位。上述方法中，在所述步骤2中可对指纹稀缺位置或其附近的用户发送采集指纹的请求。上述方法中，在所述步骤2中，在验证用户反馈指纹的有效性之前，可以单独保存用户反馈的射频指纹。上述方法中，所述步骤2中，可以基于用户在指定位置处反馈的射频指纹所包含的AP集合与该位置处已有训练指纹包含的AP集合的相似性来验证用户反馈的射频指纹的有效性。上述方法中，所述验证用户反馈的射频指纹的有效性可包括：a）计算用户在指定位置反馈的射频指纹相对于该指定位置处已有的训练指纹的AP集合离群度dM；b）将在该指定位置已有的训练指纹分成第一组训练指纹和第二组训练指纹，计算第一组训练指纹中每个训练指纹相对于第二组训练指纹中各个训练指纹的AP集合离群度，经计算得到的所有AP集合离群度构成该指定位置处的AP集合离群度集合Dp；c）若判定该用户反馈指纹无效；反之，若判定该用户反馈指纹有效，其中μp为在该指定位置处的AP集合离群度集合Dp的离群中心，其等于Dp中所有元素的总和与Dp中元素个数的比值；在该指定位置处的AP集合离群度阈值，其被设置为该AP集合离群度集合Dp中元素中的最大值。上述方法中，任意两个射频指纹之间的AP集合离群度可以以下面的方式进行计算：其中这两条射频指纹分别包含的AP集合为S1和S2，A＝S1-S2，B＝S1∩S2，Card(A)表示集合A的元素个数，Card(B)表示集合B的元素个数。上述方法中，所述验证用户反馈的射频指纹的有效性还可包括：当用户在指定位置反馈的射频指纹中包含的AP集合与该指定位置处已有的训练指纹的AP集合不相交时，判定该用户反馈的射频指纹为无效指纹。上述方法中，所述验证用户反馈的射频指纹的有效性还可包括步骤d）采用基于用户反馈指纹信号强度差值的离群度分析方法，对经步骤c）判定有效的用户反馈的射频指纹作进行有效性验证。上述方法中，在步骤3中在将用户反馈的有效射频指纹加入训练指纹集合之前，可以先排除训练指纹集合中过期的射频指纹。又一个方面，本专利技术提供了一种基于射频指纹定位的系统，包括：用于将定位区域内每个采样点的初始指纹数据作为训练指纹集合，并基于该训练指纹集合建立初始的定位模型的装置；用于向指定位置处的用户发送采集指纹的请求，并验证用户反馈的射频指纹的有效性的装置；用于将用户反馈的有效射频指纹加入到所述训练指纹集合，并基于所述训练指纹集合重新训练定位模型的装置；用于基于训练好的定位模型来对待定位目标进行定位的装置。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：通过引入普通用户参与射频指纹采集，可有效解决基于WiFi射频指纹定位方法中射频指纹专业维护开销过大，以及训练指纹数据随时间推移而逐渐失效的问题。针对普通用户参与射频指纹采集带来的数据不可靠和不可信问题，该方法采用基于用户反馈指纹AP集合和指纹信号强度差值的离群度分析方法，对反馈指纹的有效性进行验证，可确保用户反馈指纹不对原有训练指纹的定位模型造成不利影响。此外，该方法还综合考虑了用户参与射频指纹采集的方式、时机、采样点划分、指纹有效性验证，系统进化及模型动态更新方法等多方面的问题，既保证了定位模型的定位效率和精度，还降低了系统训练指纹集合的维护开销。附图说明以下参照附图对本专利技术实施例作进一步说明，其中：图1为根据本专利技术实施例的基于射频指纹定位的方法的流程示意图；图2为根据本专利技术一个实施例的确定用户反馈的射频指纹有效性的过程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的一个实施例中，提供一种基于用户参与的可进化的室内无线定位方法，该方法综合利用由专业指纹采集人员在室内定位系统构建之初采集的初始指纹库和该定位系统服务过程中由用户贡献的大量有效指纹来动态构建定位模型。该方法可在进化阶段根据训练指纹分布情况，对位于指纹稀缺位置及附近用户发出辅助采集请求，并对用户反馈的指纹数据进行有效性验证，对因环境变化而不再适用的定位模型进行进化和自适应调整，以保证定位的可靠性和准确性。图1为根据本专利技术实施例的基于用户反馈的射频指纹定位的方法的流程示意图。该方法包括将定位区域内每个采样点的初始指纹数据作为训练指纹集合，并基于该训练指纹集合建立初始的定位模型（步骤1）；向用户发送采集指纹的请求，并验证用户反馈的指纹数据的有效性（步骤2）；将用户反馈的有效指纹数据加入到所述训练指纹集合，并基于所述训练指纹集合重新训练定位模型（步骤3）；基于训练好的定位模型来对待定位目标进行定位（步骤4）。现参考图1，在步骤1，将定位区域内每个采样点（也可以称为网格）的初始指纹数据作为训练指纹集合，并基于该训练指纹集合建立初始的定位模型。利用该初始的定位模型可以对待定位目标进行定位。其中每个采样点的指纹数据包括在该采样点处观测到的、该定位区域内每个访问接入点（AccessPoint，AP）的射频信号强度。通常在每个采样点上可以采集多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于射频指纹定位的方法，所述方法包括：步骤1，将定位区域内每个采样点的初始指纹数据作为训练指纹集合，并基于该训练指纹集合建立初始的定位模型；步骤2，向指定位置处的用户发送采集指纹的请求，并验证用户反馈的射频指纹的有效性；步骤3，将用户反馈的有效射频指纹加入到所述训练指纹集合，并基于所述训练指纹集合重新训练定位模型；步骤4，基于训练好的定位模型来对待定位目标进行定位。

【技术特征摘要】
2013.04.09 CN 201310121782.X1.一种基于射频指纹定位的方法，所述方法包括：步骤1，将定位区域内每个采样点的初始指纹数据作为训练指纹集合，并基于该训练指纹集合建立初始的定位模型；步骤2，向指定位置处的用户发送采集指纹的请求，基于用户在指定位置处反馈的射频指纹所包含的AP集合与该位置处已有训练指纹包含的AP集合的相似性来验证用户反馈的射频指纹的有效性；步骤3，将用户反馈的有效射频指纹加入到所述训练指纹集合，并基于所述训练指纹集合重新训练定位模型；步骤4，基于训练好的定位模型来对待定位目标进行定位；其中所述验证用户反馈的射频指纹的有效性包括：a)计算用户在指定位置反馈的射频指纹相对于该指定位置处已有的训练指纹的AP集合离群度dM；b)将在该指定位置已有的训练指纹分成第一组训练指纹和第二组训练指纹，计算第一组训练指纹中每个训练指纹相对于第二组训练指纹中各个训练指纹的AP集合离群度，经计算得到的所有AP集合离群度构成该指定位置处的AP集合离群度集合Dp；c)若判定该用户反馈指纹无效；反之，若判定该用户反馈指纹有效，其中μp为在该指定位置处的AP集合离群度集合Dp的离群中心，其等于Dp中所有元素的总和与Dp中元素个数的比值；在该指定位置处的AP集合离群度阈值，其被设置为该AP集合离群度集合Dp中元素中的最大值。2.根据权利要求1所述的方法，在所述步骤2中对指纹稀缺位置或其附近的用户发送采集指纹的请求。3.根据权利要求1所述的方法，在所述步骤2中，在验证用户反馈指纹的有效性之前，单独保存用户反馈的射频指纹。4.根据权利要求1所述的方法，其中，任意两个射频指纹之间的AP集合离群度以下面的方式进行计算：其中这两条射频指纹分别包含的AP集合为S1和S2，A＝S1-S2，B＝S1∩S2，Card(A)表示集合A的元素个数，Card(B)表...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗海勇，林长海，赵方，陶睿，张玲翠，徐俊俊，林震东，
申请(专利权)人：广东美晨通讯有限公司，中国科学院计算技术研究所，河源市东方龙通讯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44