[发明专利]一种基于室内定位系统的RSSI卡尔曼滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及室内精确定位领域，提出一种基于室内定位系统的RSSI(Received Signal Strength Indication接收的信号强度指示)卡尔曼滤波方法。

背景技术

室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。常见的室内无线定位的技术有：Wi-Fi、蓝牙、红外线、超宽带、RFID(Radio Frequency Identification射频识别)、ZigBee(紫蜂)和超声波。然而Wi-Fi信号容易受到其他信号干扰，红外信号传输距离短容易被墙壁等障碍物干扰的特点限制了它们在传统移动终端上的应用；而超带宽、RFID、ZigBee和超声波信号在现有的移动终端中暂时难以搭载。因而综合性价比和可行性分析，北京乐高乐华有限公司开发了基于蓝牙信号的室内定位导航STARnet基础网络系统。就如同GPS导航需要向近地轨道发射几十颗信号传输卫星一样，STARnet系统也是通过铺设全面覆盖的蓝牙Beacon来实现精确定位和导航服务。用户在客户端安装了室内定位的软件后，将接收到来自于附近蓝牙Beacon发出的信号，通过对该信号的RSSI进行分析进而解算出用户在室内的精确位置。然而客户端接收到的每个Beacon的RSSI受到复杂室内电磁环境的影响，存在很大的波动，进而影响到客户端对室内精确位置的估算，使得整个定位系统稳定性下降。

发明内容

本发明的目的是为了解决室内定位客户端接收到的蓝牙信号受室内电磁环境干扰波动动态范围过大的问题，通过将客户端接收到的来自各个Beacon的RSSI进行卡尔曼滤波处理，达到减小其动态范围的目的，进而提高室内定位的稳定性。本发明首先需要搭载了一个室内定位的实验场景，并将此场景均匀划分成坐标网格；然后按照星型网与链型网混合的方式在该场景内布置N个蓝牙Beacon；首先通过设备客户端在试验场景中各个坐标位置分别接收来自N个蓝牙Beacon的信号并制作成SSMap(Signal Strength Map信号强度地图)数据库，根据SSMap数据库信息获得系统状态方差和距离与信号强度解算关系式；然后进入实测阶段，在室内任意位置通过设备客户端接收来自N个Beacon的信号，将这些信号RSSI分N个通道储存后设计卡尔曼滤波器进行滤波处理；最后将卡尔曼滤波后的RSSI通过距离与信号强度关系式解算出当前设备客户端距离各个Beacon位置，通过三点定位法实现定位。

本发明的一种基于室内定位系统的RSSI卡尔曼滤波方法，包括以下几个步骤：

步骤一、搭建室内场景的蓝牙Beacon环境并构建SSMap；

步骤二、选取实测点，获得来自N个蓝牙Beacon的RSSI数据，分N个通道储存；

步骤三、设计卡尔曼滤波器对接收到信号N个通道的RSSI进行滤波处理。

本发明的优点在于：

本发明克服了室内电磁环境影响所带来的客户端接收到各个蓝牙Beacon的RSSI波动动态范围大的缺点，通过控制各通道RSSI的动态范围，有效地提高了室内定位的精度。

附图说明

图1是本发明的系统流程图；

图2是本发明所搭建的室内场景图；

图3是本发明中minor 30Beacon在整个室内环境中的SSMap分布；

图4是本发明中网格坐标(16,9)位置处第1通道蓝牙Beacon RSSI经过卡尔曼滤波处理前后的效果图；

图5是本发明中网格坐标(16,9)位置处第2通道蓝牙Beacon RSSI经过卡尔曼滤波处理前后的效果图；

图6是本发明中网格坐标(16,9)位置处第3通道蓝牙Beacon RSSI经过卡尔曼滤波处理前后的效果图；

图7是本发明中网格坐标(16,9)位置处第4通道蓝牙Beacon RSSI经过卡尔曼滤波处理前后的效果图；

图8是本发明中网格坐标(16,9)位置处第5通道蓝牙Beacon RSSI经过卡尔曼滤波处理前后的效果图；

图9是本发明中网格坐标(16,9)位置处第6通道蓝牙Beacon RSSI经过卡尔曼滤波处理前后的效果图；

图10是本发明中网格坐标(16,9)位置处第7通道蓝牙Beacon RSSI经过卡尔曼滤波处理前后的效果图；

图11是本发明中网格坐标(16,9)位置处第8通道蓝牙Beacon RSSI经过卡尔曼滤波处理前后的效果图。

具体实施方式