[发明专利]一种基于信号强度差值与动态线性插值的室内定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及室内无线定位领域，特别涉及一种基于信号强度差值与动态线性插值的室内无线定位方法。

背景技术

随着移动通信和无线技术的发展，基于位置的服务受到越来越广泛的关注。人们对室内定位信息的需求与日俱增，地下停车场、物流仓储、矿井、医院、监狱、考古现场、展厅、博物馆等大型的室内场所都需要对人员或物品进行实时定位，才能实现导航、监控和智能管理等功能。基于射频地图的室内定位方法由于有较高的定位精度且计算方法简单，成为近年来最主要的室内无线定位方法之一。

传统基于射频指纹的定位方法利用接收到无线网络基站(称为信标节点)发射的射频信号强度(如RSSI)作为定位参考，这些方法由于RSSI信号易室内环境噪声、与节点配置有关因素的影响，因而得到的结果往往受室内干扰因素影响较大。有研究者信号提出将信号强度差值(Signal Strength Difference,SSD)作为射频指纹，能在一定程度上消去室内环境噪声、与节点配置有关因素。然而，由于室内信号传播受多径、反射、衍射等因素的影响，信标节点测得各参考点的射频指纹往往不同，这也是基于射频指纹定位方法的主要原理依据。不同参考点的射频指纹越是不同，即对不同参考点区分越明显，会带来越明显的效果。同时，信标节点测得各参考点的射频指纹可靠性越大，表示该信标节点的稳定性越好，选择该信标节点作为基准信标节点有利于定位系统的定位效果。因此，在基于信号强度差分的定位方法中，基准信标节点的选择会影响定位的效果。

因此，针对室内无线网络定位中基于射频地图的室内定位方法的精度问题，提出一种减少消去室内环境噪声、与节点配置有关因素影响的方法已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无线网络中一种基于信号强度差分与动态线性插值的室内定位方法，该方法有利于减小RSSI室内环境噪声、与节点配置有关因素引起的定位误差，从而提高室内定位精度。

本发明采用以下方案实现：一种基于信号强度差分与动态线性插值的室内定位方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将目标区域划分成均匀网格，在各网格中心点测量接收到的各信标节点的RSSI值；

2)采用基准信标节点选择算法，选取对不同参考点区分最明显及稳定性最好的信标节点最为基准信标节点，然后基于该基准信标节点计算各参考点的SSD；

3)采用基于SSD空间相关性的线性插值法，在该相邻参考点之间的位置插入指纹,构建射频训练地图；

4)引入参考点SSD作为各参考点的权重，参与K邻居加权算法估计出未知节点的位置。

所述步骤1)中将目标区域划分成均匀网格，要使得每个网格中心点之间的间隔为1.5m，在目标区域内放置适量的校验节点，校验节点应较均匀地分布在目标区域，并在目标区域四个角落各放置一个信标节点，信标节点通过移动节点与基站通信。

所述步骤2)中基准信标节点选择算法如下：

设有N个参考点，以第i个信标节点作为基准信标节点，定义此时信标节点对不同参考点的射频指纹总区分度为，

其中表示第k个信标节点与第i个信标节点测得第j个参考点处RSSI之差，表示其余M-1个信标节点(除第i个信标节点外)与第i个信标节点测得第j个参考点处RSSI之差的均值。

定义此时各参考点的射频指纹可信度为

其中var为R_ij的方差。

定义参数β为基准信标节点的选择依据，β越大表示选该信标节点作为基准信标节点时信标节点对不同参考点的射频指纹总区分能力越强度且各参考点的射频指纹可靠性越大。在基于信号强度差值的定位方法中，通过计算每个信标节点的β，并选β最大的信标节点最为基准信标节点。

在本发明一实施例中，所述步骤3)中基于SSD空间相关性的线性插值法如下：

设T_a,b，T_a,b+1表示同一行两个相邻参考点，t_a,p表示在相邻参考点之间插入的第p个指纹，则该指纹可以用下式计算，

其中SSD_k(T_i,j)，表示T_i,j处对应第k个信标节点的射频指纹，φ为经验参数，φ＝1表示射频指纹每相差1插入一个指纹。