一种三维立体指纹分布室内定位方法及结构技术

本发明专利技术公开了一种三维立体指纹分布室内定位结构，是对传统三维立体网格分布结构进行重构后，所得到新的三维立体网格分布结构，包括一次定位指纹点和校正定位指纹点。本发明专利技术方法为：通过构建一次定位指纹数据库、校正定位指纹数据库、二次定位指纹数据库，并根据一次定位指纹数据库和校正定位指纹数据库判断一次定位空间的准确性，得到准确一次定位空间，再根据二次定位指纹数据库在准确一次定位空间内确定二次定位空间，最后，根据二次定位空间内各定位指纹点对定位点的贡献度确定该定位点位置。本发明专利技术在确保定位精度的同时，减小约75％的指纹点，降低离线数据采集工作量，提高定位数据处理效率，本发明专利技术还通过引入校正定位指纹点，提高定位精度。

A Method and Structure for Indoor Location of Three-dimensional Fingerprint Distribution

The invention discloses an indoor positioning structure for three-dimensional fingerprint distribution. After reconstructing the traditional three-dimensional grid distribution structure, a new three-dimensional grid distribution structure is obtained, which includes one-time positioning fingerprint points and correction positioning fingerprint points. The method of the invention is as follows: by constructing a primary positioning fingerprint database, a corrected positioning fingerprint database and a secondary positioning fingerprint database, and judging the accuracy of the primary positioning space according to the primary positioning fingerprint database and the corrected positioning fingerprint database, the accurate primary positioning space can be obtained, and then the secondary positioning space can be determined within the accurate primary positioning space according to the secondary positioning fingerprint database. Finally, the location of the location point is determined according to the contribution of each location fingerprint point to the location point in the secondary location space. \u672c\u53d1\u660e\u5728\u786e\u4fdd\u5b9a\u4f4d\u7cbe\u5ea6\u7684\u540c\u65f6\uff0c\u51cf\u5c0f\u7ea675\uff05\u7684\u6307\u7eb9\u70b9\uff0c\u964d\u4f4e\u79bb\u7ebf\u6570\u636e\u91c7\u96c6\u5de5\u4f5c\u91cf\uff0c\u63d0\u9ad8\u5b9a\u4f4d\u6570\u636e\u5904\u7406\u6548\u7387\uff0c\u672c\u53d1\u660e\u8fd8\u901a\u8fc7\u5f15\u5165\u6821\u6b63\u5b9a\u4f4d\u6307\u7eb9\u70b9\uff0c\u63d0\u9ad8\u5b9a\u4f4d\u7cbe\u5ea6\u3002

【技术实现步骤摘要】
一种三维立体指纹分布室内定位方法及结构
本专利技术涉及基于指纹法的室内定位
，尤其是一种三维立体指纹分布室内定位方法及结构。
技术介绍
随着计算机技术和网络技术的不断发展，基于位置服务的需求得到了越来越多的研究和应用。由于大型商场、展馆等大面积建筑物空间内的GPS信号受到遮挡，导致GPS系统无法较好的满足于室内环境，因此，基于WLAN、蓝牙、ZigBee等室内定位技术得到了广泛的研究和应用。其中，基于接收信号强度(RSS，ReceivedSignalStrength)的指纹定位方法由于其定位设备成本较低和定位精度较高从而广泛应用于室内定位。在特殊情况下，当二维平面定位效果不能满足需求时，则需要对其三维的位置进行定位，然而，传统的基于RSS的指纹室内定位法在进行三维定位时，存在以下问题：一、由于指纹分布通常采用网格分布结构导致离线工作量无法降低，并且指纹点潜在的价值信息利用率较低；二、由于网格分布法通常将定位空间划分为多个定位子网格空间，若定位点位于两个相邻的定位子网格空间的边界处的附近时，则定位点在定位过程中由于信号强度RSS的时变性导致容易选错定位子网格空间，从而导致定位精度无法提高。因此，如何提高定位精度和如何降低离线数据采集工作量是目前基于RSS的指纹室内定位法进行三维定位时需要解决的难题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种三维立体指纹分布室内定位方法，在确保定位精度的同时，减小约75％的指纹点，降低离线数据采集工作量，提高定位数据处理效率，本专利技术还通过引入校正定位指纹点，提高定位精度。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：一种三维立体指纹分布室内定位方法，包括以下步骤：S1，对传统三维立体网格分布结构进行重构，得到新的三维立体网格分布结构；所述传统三维立体网格分布结构是指：在目标定位空间中进行空间网格划分，将目标定位空间划分为多个正方体网格空间；将每个正方体网格空间的顶点作为所述传统三维立体网格分布结构中的定位指纹点；所述重构的具体方式为：将所述传统三维立体网格分布结构中的上下左右前后互为相邻的八个正方体网格空间组合为一个新的正方体网格空间，将该新的正方体网格空间作为所述新的三维立体网格分布结构中的正方体定位空间，将所述正方体定位空间的八个顶点作为所述新的三维立体网格分布结构中的一次定位指纹点，将此八个正方体网格空间的一个公共顶点作为所述新的三维立体网格分布结构中的校正定位指纹点，所述校正定位指纹点位于所述正方体定位空间的正中心；所述新的三维立体网格分布结构包括：一次定位指纹点和校正定位指纹点；所述新的三维立体网格分布结构是指：所述一次定位指纹点将所述新的三维立体网格分布结构划分为多个正方体定位空间；所述校正定位指纹点将其对应的正方体定位空间划分为若干个四面体定位空间；所述四面体定位空间由该正方体定位空间中的校正定位指纹点，以及该正方体定位空间中任意三个一次定位指纹点构成；所述新的三维立体网格分布结构中相邻的两个正方体定位空间存在重合的定位指纹点即存在公共顶点，但没有重合的空间；S2，在所述新的三维立体网格分布结构中一次定位指纹点和校正定位指纹点上分别采集指纹点的信号强度信息和位置信息；S3，根据一次定位指纹点上的信号强度信息和位置信息构建一次定位指纹数据库Rf；根据校正定位指纹点上的信号强度信息和位置信息构建校正定位指纹数据库Rc；S4，采集定位点的信号强度信息RSSx，将所述定位点的信号强度信息RSSx与一次定位指纹数据库Rf中的各指纹点的信号强度信息进行对比即进行一次定位处理，在多个正方体定位空间中选取出距离该定位点最近的正方体定位空间作为一次定位空间；所述定位点为待确定位置的点；S5，将所述定位点的信号强度信息RSSx与校正定位指纹数据库Rc中的各指纹点的信号强度信息进行对比，在多个校正定位指纹点中选取出距离该定位点最近的校正定位指纹点作为最佳校正定位指纹点，且该最佳校正定位指纹点所位于的正方体定位空间即为校正定位空间；S6，计算该最佳校正定位指纹点与所述一次定位空间内的校正定位指纹点之间的距离d，对所选取的一次定位空间和校正定位空间的位置关系进行判断，若校正定位空间与一次定位空间重合时，即d＝0时，则所采集的定位点的信号强度信息RSSx可靠，该一次定位空间可靠，即一次定位空间为准确一次定位空间，且该准确一次定位空间为六面体空间即正方体空间，包括八个一次定位指纹点和一个校正定位指纹点即该最佳校正定位指纹点；若校正定位空间与一次定位空间不重合，且0＜d≤θ时，则所采集的定位点的信号强度信息RSSx可靠，但该一次定位空间不可靠，即该一次定位空间不是准确一次定位空间，利用该两个校正定位指纹点即该最佳校正定位指纹点与该一次定位空间内的校正定位指纹点之间的位置关系重新构建出准确一次定位空间；若校正定位空间与一次定位空间不重合，且d＞θ时，则所采集的定位点的信号强度RSSx不可靠，重新采集定位点的信号强度信息RSSx，即重新执行步骤S4～S6；其中，θ表示距离阈值，所述距离阈值l表示所述正方体定位空间的边长；S7，在所述准确一次定位空间中确定所述定位点的位置。步骤S6中，所述0＜d≤θ时，其中，若d＝l时，则校正定位空间与一次定位空间之间有四个公共一次定位指纹点，由该两个校正定位指纹点，以及该四个公共一次定位指纹点作为顶点构成一个八面体空间，将该八面体空间作为准确一次定位空间；所述准确一次定位空间包括两个校正定位指纹点和四个一次定位指纹点。步骤S6中，所述0＜d≤θ时，其中，若时，则校正定位空间与一次定位空间之间有两个公共一次定位指纹点，由该两个校正定位指纹点，该两个公共一次定位指纹点，以及与该两个校正定位指纹点之间的中心位置相距最近的两个校正定位指纹点作为顶点构成一个八面体空间，将该八面体空间作为准确一次定位空间；所述准确一次定位空间包括四个校正定位指纹点和两个一次定位指纹点。步骤S6中，所述0＜d≤θ时，其中，若时，则校正定位空间与一次定位空间之间仅有一个公共一次定位指纹点，由与该一个公共一次定位指纹点相距最近的八个校正定位指纹点作为顶点构成一个正方体空间即六面体空间，将该正方体空间作为准确一次定位空间；所述准确一次定位空间包括八个校正定位指纹点和一个一次定位指纹点，且该一个一次定位指纹点位于所述准确一次定位空间的正中心位置。步骤S3中，还根据一次定位指纹点的信号强度信息和位置信息，以及根据校正指纹定位点的信号强度信息和位置信息构建二次定位指纹数据库步骤S7中，通过二次定位处理在准确一次定位空间内确定该定位点的位置；所述二次定位处理是利用二次定位指纹数据库将该定位点的信号强度信息RSSx与准确一次定位空间中所包含的各指纹点的信号强度信息进行对比，在准确一次定位空间中选择四个点作为二次定位空间的顶点，得到二次定位空间；所述二次定位空间为四面体空间；根据所述二次定位空间即四面体空间上的四个顶点确定该定位点的位置I，具体方式如下所示：分别计算该四面体空间上的四个顶点对定位点的贡献度即权值，分别得到该四面体空间上的四个顶点对定位点的贡献度依次为且该四面体空间上的四个顶点的位置分别为该定位点的位置所述位置均为三维坐标。若准确一次定位空间是根据d＝0的情况所得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维立体指纹分布室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，对传统三维立体网格分布结构进行重构，得到新的三维立体网格分布结构；所述传统三维立体网格分布结构是指：在目标定位空间中进行空间网格划分，将目标定位空间划分为多个正方体网格空间；将每个正方体网格空间的顶点作为所述传统三维立体网格分布结构中的定位指纹点；所述重构的具体方式为：将所述传统三维立体网格分布结构中的上下左右前后互为相邻的八个正方体网格空间组合为一个新的正方体网格空间，将该新的正方体网格空间作为所述新的三维立体网格分布结构中的正方体定位空间，将所述正方体定位空间的八个顶点作为所述新的三维立体网格分布结构中的一次定位指纹点，将此八个正方体网格空间的一个公共顶点作为所述新的三维立体网格分布结构中的校正定位指纹点，所述校正定位指纹点位于所述正方体定位空间的正中心；所述新的三维立体网格分布结构包括：一次定位指纹点和校正定位指纹点；所述新的三维立体网格分布结构是指：所述一次定位指纹点将所述新的三维立体网格分布结构划分为多个正方体定位空间；所述校正定位指纹点将其对应的正方体定位空间划分为若干个四面体定位空间；所述四面体定位空间由该正方体定位空间中的校正定位指纹点，以及该正方体定位空间中任意三个一次定位指纹点构成；所述新的三维立体网格分布结构中相邻的两个正方体定位空间存在重合的定位指纹点即存在公共顶点，但没有重合的空间；S2，在所述新的三维立体网格分布结构中一次定位指纹点和校正定位指纹点上分别采集指纹点的信号强度信息和位置信息；S3，根据一次定位指纹点上的信号强度信息和位置信息构建一次定位指纹数据库Rf；根据校正定位指纹点上的信号强度信息和位置信息构建校正定位指纹数据库Rc；S4，采集定位点的信号强度信息RSSx，将所述定位点的信号强度信息RSSx与一次定位指纹数据库Rf中的各指纹点的信号强度信息进行对比即进行一次定位处理，在多个正方体定位空间中选取出距离该定位点最近的正方体定位空间作为一次定位空间；所述定位点为待确定位置的点；S5，将所述定位点的信号强度信息RSSx与校正定位指纹数据库Rc中的各指纹点的信号强度信息进行对比，在多个校正定位指纹点中选取出距离该定位点最近的校正定位指纹点作为最佳校正定位指纹点，且该最佳校正定位指纹点所位于的正方体定位空间即为校正定位空间；S6，计算该最佳校正定位指纹点与所述一次定位空间内的校正定位指纹点之间的距离d，对所选取的一次定位空间和校正定位空间的位置关系进行判断，若校正定位空间与一次定位空间重合时，即d＝0时，则所采集的定位点的信号强度信息RSSx可靠，该一次定位空间可靠，即一次定位空间为准确一次定位空间，且该准确一次定位空间为六面体空间即正方体空间，包括八个一次定位指纹点和一个校正定位指纹点即该最佳校正定位指纹点；若校正定位空间与一次定位空间不重合，且0＜d≤θ时，则所采集的定位点的信号强度信息RSSx可靠，但该一次定位空间不可靠，即该一次定位空间不是准确一次定位空间，利用该两个校正定位指纹点即该最佳校正定位指纹点与该一次定位空间内的校正定位指纹点之间的位置关系重新构建出准确一次定位空间；若校正定位空间与一次定位空间不重合，且d＞θ时，则所采集的定位点的信号强度RSSx不可靠，重新采集定位点的信号强度信息RSSx，即重新执行步骤S4～S6；其中，θ表示距离阈值，所述距离阈值...

【技术特征摘要】
1.一种三维立体指纹分布室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，对传统三维立体网格分布结构进行重构，得到新的三维立体网格分布结构；所述传统三维立体网格分布结构是指：在目标定位空间中进行空间网格划分，将目标定位空间划分为多个正方体网格空间；将每个正方体网格空间的顶点作为所述传统三维立体网格分布结构中的定位指纹点；所述重构的具体方式为：将所述传统三维立体网格分布结构中的上下左右前后互为相邻的八个正方体网格空间组合为一个新的正方体网格空间，将该新的正方体网格空间作为所述新的三维立体网格分布结构中的正方体定位空间，将所述正方体定位空间的八个顶点作为所述新的三维立体网格分布结构中的一次定位指纹点，将此八个正方体网格空间的一个公共顶点作为所述新的三维立体网格分布结构中的校正定位指纹点，所述校正定位指纹点位于所述正方体定位空间的正中心；所述新的三维立体网格分布结构包括：一次定位指纹点和校正定位指纹点；所述新的三维立体网格分布结构是指：所述一次定位指纹点将所述新的三维立体网格分布结构划分为多个正方体定位空间；所述校正定位指纹点将其对应的正方体定位空间划分为若干个四面体定位空间；所述四面体定位空间由该正方体定位空间中的校正定位指纹点，以及该正方体定位空间中任意三个一次定位指纹点构成；所述新的三维立体网格分布结构中相邻的两个正方体定位空间存在重合的定位指纹点即存在公共顶点，但没有重合的空间；S2，在所述新的三维立体网格分布结构中一次定位指纹点和校正定位指纹点上分别采集指纹点的信号强度信息和位置信息；S3，根据一次定位指纹点上的信号强度信息和位置信息构建一次定位指纹数据库Rf；根据校正定位指纹点上的信号强度信息和位置信息构建校正定位指纹数据库Rc；S4，采集定位点的信号强度信息RSSx，将所述定位点的信号强度信息RSSx与一次定位指纹数据库Rf中的各指纹点的信号强度信息进行对比即进行一次定位处理，在多个正方体定位空间中选取出距离该定位点最近的正方体定位空间作为一次定位空间；所述定位点为待确定位置的点；S5，将所述定位点的信号强度信息RSSx与校正定位指纹数据库Rc中的各指纹点的信号强度信息进行对比，在多个校正定位指纹点中选取出距离该定位点最近的校正定位指纹点作为最佳校正定位指纹点，且该最佳校正定位指纹点所位于的正方体定位空间即为校正定位空间；S6，计算该最佳校正定位指纹点与所述一次定位空间内的校正定位指纹点之间的距离d，对所选取的一次定位空间和校正定位空间的位置关系进行判断，若校正定位空间与一次定位空间重合时，即d＝0时，则所采集的定位点的信号强度信息RSSx可靠，该一次定位空间可靠，即一次定位空间为准确一次定位空间，且该准确一次定位空间为六面体空间即正方体空间，包括八个一次定位指纹点和一个校正定位指纹点即该最佳校正定位指纹点；若校正定位空间与一次定位空间不重合，且0＜d≤θ时，则所采集的定位点的信号强度信息RSSx可靠，但该一次定位空间不可靠，即该一次定位空间不是准确一次定位空间，利用该两个校正定位指纹点即该最佳校正定位指纹点与该一次定位空间内的校正定位指纹点之间的位置关系重新构建出准确一次定位空间；若校正定位空间与一次定位空间不重合，且d＞θ时，则所采集的定位点的信号强度RSSx不可靠，重新采集定位点的信号强度信息RSSx，即重新执行步骤S4～S6；其中，θ表示距离阈值，所述距离阈值l表示所述正方体定位空间的边长；S7，在所述准确一次定位空间中确定所述定位点的位置。2.根据权利要求1所述的一种三维立体指纹分布室内定位方法，其特征在于，步骤S6中，所述0＜d≤θ时，其中，若d＝l时，则校正定位空间与一次定位空间之间有四个公共一次定位指纹点，由该两个校正定位指纹点，以及该四个公共一次定位指纹点作为顶点构成一个八面体空间，将该八面体空间作为准确一次定位空间；所述准确一次定位空间包括两个校正定位指纹点和四个一次定位指纹点。3.根据权利要求1所述的一种三维立体指纹分布室内定位方法，其特征在于，步骤S6中，所述0＜d≤θ时，其中，若时，则校正定位空间与一次定位空间之间有两个公共一次定位指纹点，由该两个校正定位指纹点，该两个公共一次定位指纹点，以及与该两个校正定位指纹点之间的中心位置相距最近的两个校正定位指纹点作为顶点构成一个八面体空间，将该八面体空间作为准确一次定位空间；所述准确一次定位空间包括四个校正定位指纹点和两个一次定位指纹点。4.根据权利要求1所述的一种三维立体指纹分布室内定位方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李石荣，符茂胜，何富贵，郁书好，李军杰，另大兵，
申请(专利权)人：皖西学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34