基于最优指纹上报策略的无线室内定位方法技术

本发明专利技术提供了一种基于最优指纹上报策略的无线室内定位方法，包括如下步骤：在用户请求定位时，上传测得的信号强度指纹数据；服务器根据信号测量结果，查询指纹上报的数据库；服务器根据查询结果，判断是否要求用户继续测量；用户测量服务器指定的接入点信号强度后，将接入点的数据上传至服务器；服务器根据测量的接入点数据决定是否需要再次测量，直至测量的结果满足给定精度后，将结果返回至用户。本方法一方面有效利用额外的环境信息，提高不同位置的辨识度，另一方面解决了在不同位置信号强度指纹相同情况下的定位误差，从而有效地提高了定位精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信、导航定位
，具体地，涉及一种基于最优指纹上报策略的无线室内定位方法。
技术介绍
经过十多年的研究和发展，位置服务已经逐渐渗透到现实生活中。从社交和娱乐，到提高生产效率和实现目标，它们在生活中有着众多应用。比如，在大型的室内环境，如机场，图书馆或购物中心，位置信息可以提高这些机构的服务质量和游客的体验。传统上，位置相关的应用限于室外环境，大多采用全球定位系统(GPS)。然而由于室内环境的复杂性，采用GPS的方法是无效的。这些困难和挑战也使研究人员越来越多地投入到室内定位技术的研究中去。在室内定位中，最优指纹报告策略依赖于需要定位服务的物理空间的设定。假设AP(AccessPoint接入点)在室内空间已经布置完成，室内空间的每个位置的最好策略是确定的，并且可以由所提出的算法来导出。因此，一个位置的最优策略起着类似于存储在数据库中本地指纹的角色，可用来区分不同位置。然而，由于对周围的AP而言，两个相邻位置的距离和角度几乎是一样的，故位置最优策略应该是相同的。导致的结果就是，特别对相近点而言，最优策略不如指纹来得敏感。然而这令人沮丧的现象在室内定位中有助于减少大尺度的错误。实验表明，单纯的基于定位系统的指纹的误差可高达6至7米，这是由于在基于位置指纹的定位中，由于室内空间的复杂性，无线信号传播的反射折射、小尺度衰落、多径效应等，导致物理空间相距较远的位置可能会呈现出相似的指纹，从而引起误差。但是，之前提到的最优策略的特征提供了消除此类错误的机会。尽管多个遥远位置可能有类似的指纹，但报告指纹的最优策略可以是互不相同的，因为候选点与周围AP的相对位置是不同的。现有的处理指纹相似的方法包括P.Bahl等人在IEEEINFOCOM，2000年发表的“Radar:Anin-buildingrf-baseduserlocationandtrackingsystem”一文中提出的k最近邻居(KNN)算法，或是H.Liu等人在IEEETransactionsonMobileComputing，2014年发表的名称为“Accuratewifibasedlocalizationforsmartphonesusingpeerassistance”一文中提出的同伴智能设备间的声学测距估计。然而KNN是没有定位理论基础的机器学习方法，而声学测距需要用户之间的协作。为了避免环境干扰导致的远距离位置指纹相似性引起的误差，本专利技术中，当上报指纹所对应的地图中对应多个候选位置时，服务器通过比对候选位置的最优策略，要求用户再次测量出现频数最高的AP，以缩小候选位置。通过基于最优策略的二次核实，可以减少根据指纹来估计位置的不确定性，并最终定位用户。鉴于目前还没有科学有效的室内定位算法，本专利技术利用基于最优策略的二次核实，大大提升定位到正确位置的准确度。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于最优指纹上报策略的无线室内定位方法。根据本专利技术提供的基于最优指纹上报策略的无线室内定位方法，包括如下步骤：训练阶段步骤：步骤A：服务器对用户所在位置内各个接入点的信号强度进行测量；步骤B：服务器根据测得的信号强度进行训练，从而获得各个接入点的在线指纹数据库，即获得具体信道信息；步骤C：服务器根据获得的具体信道信息生成对应向量，根据用户给定的测量次数决定出最优测量策略；测试阶段步骤：步骤1：在用户请求定位时，用户上传测得的信号强度指纹数据至服务器；步骤2：服务器根据测得的信号强度指纹数据，查询获取的指纹信息，并上报至在线指纹数据库，得到用户的待定位置；步骤3：执行判断步骤；所述判断步骤为：服务器判断查询得到的待定位置出现的频数是否为所有测量策略中的最高频数，若为最高频数，则不需要继续测量，否则要求用户继续测量；步骤4：用户测量服务器指定的接入点信号强度后，上传测得的该接入点的信号强度至服务器；步骤5：服务器根据测得的指定的接入点的信号强度执行所述判断步骤继续确定是否需要再次测量，直至用户位置信息满足给定精度，将用户位置信息返回至用户。优选地，所述步骤2中：服务器把用户在给定位置上报的信号强度指纹数据和指纹数据库进行比对之后，得到若干个和测得信号强度在信号空间距离相同的待定位置。优选地，所述步骤3中：服务器根据在线指纹数据库查询得到所述待定位置的最优指纹上报策略，即获得最高的位置准确度之后，选择所有测量策略中出现频数最高的接入点，将用户的位置信息返回至用户。优选地，用户选择的所有待定位置的最优指纹上报策中频数最高的接入点包括两种情况：一种是待定位置在物理空间上相邻，即最优上报策略相似度高，则选择的接入点是在此区域信号最强的接入点；另一种情况是待定位置在物理空间不相邻，即最优上报策略差异性大，则选择的接入点是覆盖所有待定位置中距离比较近的待定位置所在区域的接入点。优选地，所述步骤4中用户对服务器所确定的接入点进行再一次测量，测量次数由设定的初始值决定，测量次数在1次至5次之间，测量间隔为1000ms以上，用户对所测得的RSS值求均值后上传至服务器。优选地，所述步骤5中：服务器对用户测量结果是否满足给定要求的标准包括两种情况：一是迭代最后只剩下一个待定位置；另一种是迭代得到的待定位置在物理空间的距离小于初始设定的精度要求值，满足两种情况中的任意一种则结束。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术在目前还没有科学有效的室内定位方法的情况下，利用基于最优策略的二次核实，能够大大提升定位到正确位置的准确度。2、本专利技术中的方法一方面有效利用额外的环境信息，提高不同位置的辨识度，另一方面解决了在不同位置信号强度指纹相同情况下的定位误差，有效地提高了定位精度。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的基于最优指纹上报策略的无线室内定位方法的流程图；图2为本专利技术的物理空间及样本空间示意图；图3为本专利技术中的指纹比对过程的示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的基于最优指纹上报策略的无线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于最优指纹上报策略的无线室内定位方法，其特征在于，包括如下步骤：训练阶段步骤：步骤A：服务器对用户所在位置内各个接入点的信号强度进行测量；步骤B：服务器根据测得的信号强度进行训练，从而获得各个接入点的在线指纹数据库，即获得具体信道信息；步骤C：服务器根据获得的具体信道信息生成对应向量，根据用户给定的测量次数决定出最优测量策略；测试阶段步骤：步骤1：在用户请求定位时，用户上传测得的信号强度指纹数据至服务器；步骤2：服务器根据测得的信号强度指纹数据，查询获取的指纹信息，并上报至在线指纹数据库，得到用户的待定位置；步骤3：执行判断步骤；所述判断步骤为：服务器判断查询得到的待定位置出现的频数是否为所有测量策略中的最高频数，若为最高频数，则不需要继续测量，否则要求用户继续测量；步骤4：用户测量服务器指定的接入点信号强度后，上传测得的该接入点的信号强度至服务器；步骤5：服务器根据测得的指定的接入点的信号强度执行所述判断步骤继续确定是否需要再次测量，直至用户位置信息满足给定精度，将用户位置信息返回至用户。

【技术特征摘要】
1.一种基于最优指纹上报策略的无线室内定位方法，其特征在于，包括如下步
骤：
训练阶段步骤：
步骤A：服务器对用户所在位置内各个接入点的信号强度进行测量；
步骤B：服务器根据测得的信号强度进行训练，从而获得各个接入点的在线指纹数
据库，即获得具体信道信息；
步骤C：服务器根据获得的具体信道信息生成对应向量，根据用户给定的测量次数
决定出最优测量策略；
测试阶段步骤：
步骤1：在用户请求定位时，用户上传测得的信号强度指纹数据至服务器；
步骤2：服务器根据测得的信号强度指纹数据，查询获取的指纹信息，并上报至
在线指纹数据库，得到用户的待定位置；
步骤3：执行判断步骤；
所述判断步骤为：服务器判断查询得到的待定位置出现的频数是否为所有测量
策略中的最高频数，若为最高频数，则不需要继续测量，否则要求用户继续测量；
步骤4：用户测量服务器指定的接入点信号强度后，上传测得的该接入点的信号
强度至服务器；
步骤5：服务器根据测得的指定的接入点的信号强度执行所述判断步骤继续确
定是否需要再次测量，直至用户位置信息满足给定精度，将用户位置信息返回至用
户。
2.根据权利要求1所述的基于最优指纹上报策略的无线室内定位方法，其特征
在于，所述步骤2中：服务器把用户在给定位置上报的信号强度指纹数据和指纹数
据库进行比对之后，得到若干个和测得信号强度在信号空间距离相同的待定位置。
3...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟鑫宇，李一玚，黄昊宸，田晓华，王新兵，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31