一種移動環境下的精確定位方法及裝置製造方法
2023-12-09 03:40:16 2
一種移動環境下的精確定位方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供一種移動環境下的精確定位方法及裝置，藉助用戶運動模型，判斷無線信號指紋中過時的AP數據，並修正指紋庫中與之對應的AP數據，以消除或減小過時的AP數據對定位精度的影響，提高定位精度。所述方法包括：接收終端設備發送的指紋消息，所述指紋消息攜帶所述終端設備的接收信號強度RSS信息；確定所述RSS信息中過時的接入點AP數據及非過時的AP數據；對指紋庫裡候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到修正的AP數據，並與所述候選指紋中與非過時的AP數據對應的AP數據組成修正的候選指紋；根據所述候選指紋計算指紋相似度，確定所述終端設備的位置。本發明實施例主要用於對終端設備進行定位。
【專利說明】一種移動環境下的精確定位方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信領域，尤其涉及一種移動環境下的精確定位方法及裝置。
【背景技術】
[0002]目前大多數的室內定位方法利用環境中已有的WiFi (英文全稱為=WirelessFidelity,中文譯文為:無線保真)或GSM (英文全稱為:Global System of Mobilecommunication,中文譯文為:全球移動通訊系統)等實現定位。由於終端設備通常可以直接從無線網絡設備上直接讀取RSS(英文全稱為:Received Signal Strength,中文譯文為:接收信號強度)信息，因此採用RSS信息作為位置特徵的方法成為廣泛使用的室內定位方法。
[0003]這種採用RSS信息進行室內定位方法通常分為兩階段:訓練階段和匹配階段。在訓練階段需要對定位環境進行現場勘測，在區域中的特定位置採集RSS信息建立一個指紋庫，將指紋和與其相關的位置一起記錄在資料庫中。在匹配階段利用終端設備的RSS信息檢索指紋庫並返回最佳匹配的記錄，應用該記錄對應的位置實現定位。
[0004]由於終端設備採集無線信號過程中存在RSS信息包含過時的AP數據的問題，應用包含過時的AP數據的RSS信息進行定位易造成定位誤差增大。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種移動環境下的精確定位方法及裝置，能夠提高定位精度。
[0006]本發明採用如下技術方案:
[0007]第一方面，提供一種移動環境下的精確定位方法，包括:
[0008]接收終端設備發送的指紋消息，所述指紋消息攜帶所述終端設備的接收信號強度RSS信息；
[0009]確定所述RSS信息中過時的接入點AP數據及非過時的AP數據；
[0010]對指紋庫裡候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到修正的AP數據，並與所述候選指紋中與非過時的AP數據對應的AP數據組成修正的候選指紋；
[0011]根據所述候選指紋計算指紋相似度，確定所述終端設備的位置。
[0012]可選的，所述確定所述RSS信息中過時的AP數據及非過時的AP數據包括:
[0013]根據所述RSS信息中的時間戳，區分所述RSS信息中過時的AP數據與非過時的AP數據。
[0014]可選的，所述指紋消息攜帶位移信息，所述對指紋庫裡候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到修正的AP數據包括:
[0015]應用所述位移信息對候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到所述修正的AP數據。
[0016]可選的，所述根據所述候選指紋計算指紋相似度，確定所述終端設備的位置包括:
[0017]所述根據所述修正的AP數據及所述候選指紋中與所述非過時的AP數據對應的AP數據共同形成修正的候選指紋，記作幻影指紋；
[0018]依次把指紋庫中的所有指紋作為候選指紋，生成其修正的候選指紋，選取與所述終端設備的RSS信息匹配度最高的幻影指紋，對所述終端設備進行定位。
[0019]可選的，所述位移信息包括移動距離信息和/或移動角度信息；
[0020]所述應用所述位移信息對候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到所述修正的AP數據包括:
[0021]依次得到用戶查詢指紋中過時的AP數據所對應的採集位置與用戶當前位置之間的相對位置關係；
[0022]依次尋找與當前候選指紋滿足上述同樣的相對位置關係的指紋庫中的指紋，將其中包含的與過時AP對應的RSS信息替換當前候選指紋中與過時的AP數據對應的RSS信息；
[0023]完成對當前候選指紋中所有與過時AP數據對應的RSS信息，得到修正的候選指紋。
[0024]第二方面，提供一種移動環境下的精確定位裝置，包括:
[0025]接收模塊，用於接收終端設備發送的指紋消息，所述指紋消息攜帶所述終端設備的接收信號強度RSS信息；
[0026]判定模塊，用於判定所述RSS信息中過時的AP數據及非過時的AP數據；
[0027]修正模塊，用於對指紋庫裡候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到修正的AP數據，並與所述候選指紋中與非過時的AP數據對應的AP數據組成修正的候選指紋；
[0028]定位模塊，用於根據所述候選指紋計算指紋相似度，確定所述終端設備的位置。
[0029]可選的，所述判定模塊具體用於，根據所述RSS信息中的時間戳，區分所述RSS信息中過時的AP數據與非過時的AP數據。
[0030]可選的，所述指紋消息攜帶位移信息，所述修正模塊具體用於，應用所述位移信息對指紋庫候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到所述修正的AP數據。
[0031]可選的，所述定位模塊具體用於，所述根據所述修正的AP數據及所述候選指紋中與所述非過時的AP數據對應的AP數據共同形成修正的候選指紋，記作幻影指紋；
[0032]依次把指紋庫中的所有指紋作為候選指紋，生成其修正的候選指紋，選取與所述終端設備的RSS信息匹配度最高的幻影指紋，對所述終端設備進行定位。
[0033]可選的，所述位移信息包括移動距離信息及移動角度信息。所述應用所述位移信息對候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到所述修正的AP數據包括:
[0034]依次得到用戶查詢指紋中過時的AP數據所對應的採集位置與用戶當前位置之間的相對位置關係；
[0035]依次尋找與當前候選指紋滿足上述同樣的相對位置關係的指紋庫中的指紋，將其中包含的與過時AP對應的RSS信息替換當前候選指紋中與過時的AP數據對應的RSS信息；
[0036]完成對當前候選指紋中所有與過時AP數據對應的RSS信息，得到修正的候選指紋。
[0037]基於上述技術方案，本發明的移動環境下的精確定位方法及裝置，通過接收指紋消息攜帶終端設備的接收信號強度RSS信息的指紋消息，確定RSS信息中過時的AP數據及非過時的AP數據，對指紋庫中與過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到修正的AP數據，根據修正的AP數據及指紋庫中與非過時的AP數據對應的AP數據確定終端設備的位置，從而實現修正指紋庫中與過時的AP數據對應的AP數據，以減小過時的AP數據對定位精度的影響提高定位精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0039]圖1為本發明實施例1提供的一種定位方法的流程圖；
[0040]圖2為本發明實施例2提供的一種定位方法的流程圖；
[0041]圖3為本發明實施例2提供的查詢指紋的示例；
[0042]圖4為本發明實施例2提供的一種構建幻影指紋的示意圖；
[0043]圖5為本發明實施例2提供的一種幻影指紋分布示意圖；
[0044]圖6為本發明實施例3提供的一種定位裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0045]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0046]實施例1
[0047]如圖1所示，本實施例提供一種移動環境下的精確定位方法，該方法可以由定位裝置實現，該方法包括:
[0048]11、接收終端設備發送的指紋消息，所述指紋消息攜帶所述終端設備的RSS信息。
[0049]本實施例中，終端設備可以為智能終端、定位裝置等具有定位功能的設備。
[0050]12、確定所述RSS信息中過時的AP (英文全稱為:access point,中文譯文為:接入點)數據及非過時的AP數據。
[0051]其中，所述RSS信息包含多個AP的數據，過時的AP數據為所述RSS信息中並非所述終端設備當前位置的AP數據，非過時的AP數據為所述RSS信息中所述終端設備當前位置的AP數據。
[0052]13、對指紋庫裡候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到修正的AP數據，並與所述候選指紋中與非過時的AP數據對應的AP數據組成修正的候選指紋。
[0053]本實施例中，可以預先建立指紋庫，指紋庫的建立方法請參閱後續實施例。[0054]14、根據所述候選指紋計算指紋相似度，確定所述終端設備的位置。
[0055]本實施例的定位方法，通過接收指紋消息攜帶終端設備的接收信號強度RSS信息的指紋消息，確定RSS信息中過時的AP數據及非過時的AP數據，對指紋庫中與過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到修正的AP數據，根據修正的AP數據及指紋庫中與非過時的AP數據對應的AP數據確定終端設備的位置，從而實現修正指紋庫中與過時的AP數據對應的AP數據，以減小過時的AP數據對定位精度的影響提高定位精度。
[0056]本實施例中，可選的，上述12中確定所述RSS信息中過時的AP數據及非過時的AP數據時，可以根據所述RSS信息中的時間戳，區分所述RSS信息中過時的AP數據與非過時的AP數據；也可以根據其他方法區分所述RSS信息中過時的AP數據與非過時的AP數據，本實施例不限定區分所述RSS信息中過時的AP數據與非過時的AP數據的方法。
[0057]本實施例中，可選的，所述指紋消息還可以攜帶位移信息，上述13中對指紋庫中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正時，可以應用所述位移信息對指紋庫中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到所述修正的AP數據。
[0058]其中，所述位移信息包括移動距離信息和/或移動角度信息，當然，本發明其他實施例中所述位移信息包括還可以包含其他能夠表示位移的信息，本發明實施例對此不作限定。
[0059]本實施例中，可選的，上述14中根據所述修正的AP數據及所述指紋庫中與所述非過時的AP數據對應的AP數據確定所述終端設備的位置時，根據所述修正指紋及所述指紋庫中與所述非過時的AP數據對應的指紋點確定至少一個幻影指紋；從所述至少一個幻影指紋中選取與所述終端設備的RSS信息匹配度最高的幻影指紋，對所述終端設備進行定位。
[0060]需要說明的是，本實施例中並非直接對指紋庫中的AP數據進行修訂，而是從指紋庫中選取與過時的AP數據對應的AP數據進行修正，修正後的AP數據用於本次定位，因此不會改變指紋庫存儲的AP數據，不會對後續定位產生影響。
[0061]實現上述方法的定位裝置可以為具有定位功能的計算機設備，如定位伺服器等。
[0062]本實施例的定位方法，通過接收指紋消息攜帶終端設備的接收信號強度RSS信息的指紋消息，確定RSS信息中過時的AP數據及非過時的AP數據，對指紋庫中與過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到修正的AP數據，根據修正的AP數據及指紋庫中與非過時的AP數據對應的AP數據確定終端設備的位置，從而實現修正指紋庫中與過時的AP數據對應的AP數據，以減小過時的AP數據對定位精度的影響提高定位精度。
[0063]實施例2
[0064]本實施例通過檢測查詢指紋(即RSS信息)中的過時RSS值(即過時的AP數據)，並估算每一個過時RSS值對應的採樣位置到終端設備當前位置的空間地理約束。在匹配階段，本實施例不直接將查詢指紋與指紋庫中的採樣指紋進行匹配，而是根據上述空間約束，對指紋庫中來自多個位置的採樣指紋進行重組，形成並不存在於指紋庫中的幻影指紋。通過幻影指紋與包含過時RSS的查詢指紋匹配得到更為精確的位置估計。
[0065]如圖2所示，本實施例提供一種移動環境下的精確定位方法，該方法可以由定位裝置實現，該方法包括:
[0066]21、建立指紋庫。[0067]具體地，可以在定位目標區域中進行現場勘測採集指紋數據建立指紋庫。勘測過程可以在每一個採樣位置上採集一定時長和數量的無線信號，作為該位置的無線信號指紋，存儲在指紋庫中。採樣可以按照一定的密度以網格狀方式進行(例如每2米一個採樣點)，當對整個定位目標區域完成此勘測時，即建立了指紋庫，指紋庫中每一條指紋都對應著一個準確的物理位置標籤。
[0068]22、接收終端設備發送的指紋消息，指紋消息攜帶查詢指紋(即RSS信息)及位移信息，區分查詢指紋中過時的RSS值與非過時的RSS值。
[0069]圖3為本實施例提供的一條終端設備發送的查詢指紋的示例。本實施例中，可以通過時間戳判斷出查詢指紋中過時的RSS值，如圖3所示，查詢指紋中有的RSS值的是幾秒以前的副本，因此其為過時的RSS值。
[0070]本實施例中，還可以通過計算確定出過時的RSS值。例如，指紋Fs中某個AP的出現時間為\ (該時間由時間同步函數TSF (Time Synchronization Function)記錄),則由於每一個AP出現時間不一,每一個AP對應的掃描時延為A由於終端設備單次掃描的時長大約為1.2?1.5秒,而在同一次掃描中被檢測到的AP的TSF時間戳時間差大約都在200毫秒以內，故可以通過A \的值可以判斷某個AP的RSS值是否過時，若A \超過預設閾值(例如0.5秒)，則該AP的RSS值過時。
[0071]23、應用指紋庫中與過時的RSS值對應的RSS值，以及指紋庫中與非過時的RSS值對應的RSS值，構建幻影指紋。
[0072]本實施例中，通過終端設備檢測的位移信息修正指紋庫中與過時的RSS值對應的RSS值。具體地，可以根據位移信息包括的移動距離信息Ii和移動角度信息0 i，判斷過時的RSS值RSSi所對應的採樣位置Li與終端設備當前位置Lu的相對位置關係。其中，終端設備可以通過內嵌的傳感器(如加速度傳感器和電子羅盤)得到終端設備的移動距離信息及移動方向信息。
[0073]如圖4所示，在構建幻影指紋時，當把來自終端設備當前位置Lu的查詢指紋Fu與指紋庫中的採樣指紋Fz (對應物理位置Lz)匹配時，根據移動距離信息Ii和移動角度信息
0i，將Fz中RSSi替換為其周圍滿足Ii和Qi約束的位置(稱為幻影位置，記作BLz，i)對應的採樣指紋中第i個AP的RSS值，形成幻影指紋Fz』。當查詢指紋包含多個過時的RSS值時，將每個過時的RSS值應用上述替換方法替換為幻影位置上對應AP的RSS值，得到幻影指紋F/。
[0074]例如，假設查詢指紋為F= {f1； f2, f3，...，fn}，其中f2和f3是過時的RSS。指紋資料庫中當前候選位置存儲的指紋為P=Ip1, P2, P3,...，P1J。由於和f3過時，對P進行重組生成幻影指紋，記作P』。
[0075]具體地，對P進行重組時，將P中與f2和f3分別對應的P2和P3用別的RSS替換。具體替換的方法為，根據f2和&及指紋消息中包含的位移信息，得出f2和f3的實際採集位置與當前位置之間的相對關係，例如，f2的實際採集位置在當前位置的東北角45度方向3米處，則在指紋庫中查找與當前候選位置滿足同樣約束關係的位置，即在當前候選位置的東北角45度方向3米處的位置，假設這個位置所對應的指紋為Q={qi，q2, q3，..，qn}。則將P中的P2用Q中的q2替換。同樣，對於P3也用同樣的方法處理(假設P3被替換為03)。重組之後得到修正的候選指紋P』 =Ip1, Q2, O3,...，pn}。[0076]其中，當前候選位置的確定方法為，將查詢指紋F與指紋庫中的每一個位置的指紋依次比較，當前正在計算相似度的位置即為當前候選位置。
[0077]24、應用幻影指紋及查詢指紋對終端設備進行定位。
[0078]具體地，查找與查詢指紋相似度最高的幻影指紋，將查找到的幻影指紋對應的位置信息，確定終端設備當前的位置。
[0079]例如，指紋庫中的指紋集合為F= (F1, F2,...，FN}，對應的位置集合為L= (L1, L2,..., LJ0根據Fu附帶的^和Qi,對指紋集合F中的每一條指紋Fz都進行重組得到對應於Fu的幻影指紋F' z。
[0080]最佳匹配指紋根據以下公式得出:
【權利要求】
1.一種移動環境下的精確定位方法，其特徵在於，包括: 接收終端設備發送的指紋消息，所述指紋消息攜帶所述終端設備的接收信號強度RSS信息； 確定所述RSS信息中過時的接入點AP數據及非過時的AP數據； 對指紋庫裡候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到修正的AP數據，並與所述候選指紋中與非過時的AP數據對應的AP數據組成修正的候選指紋；根據所述候選指紋計算指紋相似度，確定所述終端設備的位置。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述確定所述RSS信息中過時的AP數據及非過時的AP數據包括: 根據所述RSS信息中的時間戳，區分所述RSS信息中過時的AP數據與非過時的AP數據。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述指紋消息攜帶位移信息，所述對指紋庫裡候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到修正的AP數據包括: 應用所述位移信息對候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到所述修正的AP數據。
4.根據權利要求1所述`的方法，其特徵在於，所述根據所述候選指紋計算指紋相似度，確定所述終端設備的位置包括: 所述根據所述修正的AP數據及所述候選指紋中與所述非過時的AP數據對應的AP數據共同形成修正的候選指紋，記作幻影指紋； 依次把指紋庫中的所有指紋作為候選指紋，生成其修正的候選指紋，選取與所述終端設備的RSS信息匹配度最高的幻影指紋，對所述終端設備進行定位。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述位移信息包括移動距離信息和/或移動角度信息； 所述應用所述位移信息對候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到所述修正的AP數據包括: 依次得到用戶查詢指紋中過時的AP數據所對應的採集位置與用戶當前位置之間的相對位置關係； 依次尋找與當前候選指紋滿足上述同樣的相對位置關係的指紋庫中的指紋，將其中包含的與過時AP對應的RSS信息替換當前候選指紋中與過時的AP數據對應的RSS信息；完成對當前候選指紋中所有與過時AP數據對應的RSS信息，得到修正的候選指紋。
6.一種移動環境下的精確定位裝置，其特徵在於，包括: 接收模塊，用於接收終端設備發送的指紋消息，所述指紋消息攜帶所述終端設備的接收信號強度RSS信息； 判定模塊，用於判定所述RSS信息中過時的AP數據及非過時的AP數據； 修正模塊，用於對指紋庫裡候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到修正的AP數據，並與所述候選指紋中與非過時的AP數據對應的AP數據組成修正的候選指紋； 定位模塊，用於根據所述候選指紋計算指紋相似度，確定所述終端設備的位置。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述判定模塊具體用於，根據所述RSS信息中的時間戳，區分所述RSS信息中過時的AP數據與非過時的AP數據。
8.根據權利要求6或7所述的裝置，其特徵在於，所述指紋消息攜帶位移信息，所述修正模塊具體用於，應用所述位移信息對指紋庫候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到所述修正的AP數據。
9.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述定位模塊具體用於，所述根據所述修正的AP數據及所述候選指紋中與所述非過時的AP數據對應的AP數據共同形成修正的候選指紋，記作幻影指紋； 依次把指紋庫中的所有指紋作為候選指紋，生成其修正的候選指紋，選取與所述終端設備的RSS信息匹配度最高的幻影指紋，對所述終端設備進行定位。
10.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述位移信息包括移動距離信息及移動角度信息。所述應用所述位移信息對候選指紋中與所述過時的AP數據對應的AP數據進行修正，得到所述修正的AP數據包括: 依次得到用戶查詢指紋中過時的AP數據所對應的採集位置與用戶當前位置之間的相對位置關係； 依次尋找與當前候選指紋滿足上述同樣的相對位置關係的指紋庫中的指紋，將其中包含的與過時AP對應的RSS信息替換當前候選指紋中與過時的AP數據對應的RSS信息； 完成對當前候選 指紋中所有與過時AP數據對應的RSS信息，得到修正的候選指紋。
【文檔編號】G06F17/30GK103702411SQ201310535864
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月1日 優先權日:2013年11月1日
【發明者】劉雲浩, 吳陳沭, 楊錚, 孫家廣 申請人:清華大學