[发明专利]WiFi室内定位系统指纹数据库自适应动态构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于WiFi室内定位系统，尤其涉及一种基于WiFi室内定位中指纹库的构建方法。

背景技术

随着通信技术和无线网络的快速发展，人们对于位置定位的需求越来越大，尤其是在大型且复杂的室内环境，如图书馆、大型百货商场、地下停车场等环境中，常常需要确定室内位置信息以及相关服务。

在室外环境中，基于位置服务的定位技术有成熟而比较精确的GPS技术。但由于卫星信号容易受到各种障碍物遮挡，GPS等卫星定位技术并不适合室内场景。当前室内定位技术主要有：射频识别技术(RFID)、蓝牙技术、WiFi定位技术、超宽带技术，以及图像分析、计算机视觉定位技术、航位推算技术等。其中，由于WiFi定位技术不仅不需要在室内场地布置额外的硬件装置，而且WiFi传输距离远、覆盖位置宽广、无视距要求，相对于其他几种定位技术优势明显，成为当前室内定位研究热点。

通过分析基于WiFi位置指纹的室内定位技术的基本原理可知，该技术分为离线采样阶段和在线定位阶段。离线采样阶段在事先划分且具有位置信息的区域中收集多个无线网络接入点AP的接收信号强度指示值，对采集得到的接收信号强度值进行数据处理，并将每个样本参考点的位置序号、处理后的接收信号强度值、AP的MAC地址等信息存入位置指纹数据库中。在线定位阶段首先在待测点处检测并采集来自每个AP的接收信号强度信息,随后利用定位算法比较待测点与位置指纹库中每个参考点的临近性,从而实现对待测点位置坐标的估计。

这种定位方法的精确度很大程度上依赖于指纹数据库的精度。同时，位置指纹数据库的建立一般需要专人进行操作，需要消耗大量的人力成本，不利于该定位技术的进一步推广。因此，如何确保指纹信息的准确性、如何构建一个低成本、高精度、自适应的指纹数据库及如何提升指纹数据库抵抗环境等因素干扰的能力是这种室内定位系统进一步发展推广所面临的问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种WiFi室内定位系统指纹数据库自适应动态构建方法，有效地构建一个低成本、高精度、自适应的指纹数据库。

本发明的技术方案提供了一种WiFi室内定位系统指纹数据库自适应动态构建方法，根据室内定位场景，选择一种合理的AP布局方式，适当的网格大小，可以确保指纹数据信息更加全面，降低人力代价及定位算法时间复杂度。同时简化了指纹数据采集和处理过程，通过对指纹数据库周期性的更新，自动适应环境变化带来的干扰，最终使得本定位系统抵抗环境变化能力增强、定位准确度提高。

本发明通过“无用AP剔除”准则、3δ准则、时间移动窗等方法的处理，使得指纹数据库能更加准确和全面的反映出样本参考点位置的指纹信息，以实现更加准确和快速的定位。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种WiFi室内定位系统指纹数据库自适应动态构建方法，包括如下具体步骤：

(1)选择合理的AP布局方式

在保证每个样本参考点位置的指纹是唯一和使用尽可能少的AP的情况下，进行AP布局；

(2)选择合理的网格大小，其网格中心作为样本参考点位置

在保证定位精度、稳定性和降低定位算法时间复杂度及离线采集数据工作量的情况下，根据定位场景，选择网格大小；

(3)在样本采集点处，用客户端扫描周围AP信号，采集数据，传送到服务端后台数据库中；

利用服务端后台数据库建立一个原始指纹数据库，原始指纹数据通过客户端采集，并通过局域网(WLAN)，实时发送到服务端后台数据库中，按指定的数据库格式存入相应的数据库表中；

(4)对采集到的指纹数据，进行统计处理，得到统计特征量

通过服务端对客户端采集的指纹数据库中的每一个样本参考点处的每一个AP的信号强度RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication，接收信号强度指示)做统计处理，得到样本参考点处的每一个AP信号强度的均值、标准差、信号最大浮动量及有效信号缺失率；

(5)利用“无用AP剔除”准则，剔除无用AP

根据步骤(4)得到的均值、标准差、信号最大浮动量及有效信号缺失率，对每个样本参考点位置处的AP，使用“无用AP剔除”准则进行判断，如果所述样本参考点位置处的任何一个AP不能完全满足“无用AP剔除”准则中的所有条件，则认为所述样本参考点位置处的这个AP无效，将该无效AP从原始指纹数据库中清除；

(6)采用3δ准则进行粗大误差数据处理