[发明专利]一种基于蓝牙位置指纹的室内定位系统及定位方法有效

专利信息
申请号: 201510608578.X 申请日: 2015-09-22
公开(公告)号: CN105163282B 公开(公告)日: 2020-03-24
发明(设计)人: 阎跃鹏;齐晓光;张浩;杜占坤;车玉洁 申请(专利权)人: 济南东朔微电子有限公司
主分类号: H04W64/00 分类号: H04W64/00;H04B17/318;H04B17/309
代理公司: 济南金迪知识产权代理有限公司 37219 代理人: 吕利敏
地址: 250101 山东省济南市高新(历*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 蓝牙 位置 指纹 室内 定位 系统 方法
【权利要求书】:

1.一种基于蓝牙位置指纹的室内定位系统进行室内定位方法,其中,所述定位系统包括蓝牙移动设备、蓝牙锚节点和数据服务器;

所述蓝牙移动设备与所述蓝牙锚节点通信:向所述蓝牙锚节点发送所述蓝牙移动设备的蓝牙参数数据包,接收由蓝牙锚节点返回的位置信息;

所述蓝牙锚节点将所述蓝牙移动设备的蓝牙参数数据包通过蓝牙路由节点发送给所述数据服务器,最后把数据服务器处理后的定位信息通过一对多连接的蓝牙锚节点发送回蓝牙移动设备;

所述数据服务器接收各个蓝牙锚节点获取的蓝牙参数数据包,采用基于主成分分析法对所述蓝牙参数数据包进行处理,并建立稳健的指纹信息,计算出蓝牙移动设备的坐标位置,并将定位信息通过蓝牙锚节点发送回蓝牙移动设备并显示定位;

其特征在于,该定位方法包括步骤如下:

1)离线建库:

所述蓝牙锚节点为参考点,所述参考点接收蓝牙移动设备的蓝牙参数数据包,并建立空间谱数据库,所述蓝牙参数数据包包括RSSI、自相关函数、蓝牙信号的功率谱密度、信道状态信息CSI、链路质量值LQ、湿度和人口密度信息;

采用主成分分析法,即通过降维的思想把所述蓝牙参数数据包中的RSSI、自相关函数、蓝牙信号的功率谱密度、信道状态信息CSI、链路质量值LQ、湿度和人口密度信息转化为稳健的指纹信息,并存入空间谱指纹数据库中;

所述空间谱指纹数据库还包括参考点的坐标及其方向;

其中,所述稳健的指纹信息的提取生成步骤包括:

(1)采集n个参考点样本信息:

每个样本有p个指标变量,构成一个n×p的数据矩阵X=(xij)n×p,即

(2)将步骤(1)的参考点样本信息,即X=(xij)n×p标准化,得到标准化矩阵Z,所述标准化矩阵Z中包括元素Zij

在公式(I)中

(3)计算步骤(2)所述标准化矩阵Z的样本相关系数矩阵

其中

(4)解样本相关系数矩阵R的特征方程,得P个特征根λ1≥λ2≥…λp,求出特征贡献率并对每个特征根求出相应的单位特征向量

(5)确定主成分个数m,确定主成分个数按照累积贡献率

得到主成分Yi=UX,其中

(6)以特征值贡献率为权数,采用线性回归法,计算各参考点的综合得分,存入空间谱指纹数据库中,形成稳健指纹信息;

2)在线匹配阶段

将实时计算得到的指纹数据即采集点的样本综合得分与空间谱指纹数据库中的参考点稳健指纹信息进行匹配,利用模式匹配算法计算采集点指纹与空间谱指纹数据库中的参考点稳健指纹信息相似度,从而给出位置信息的估计。

2.如权利要求1所述的室内定位方法,其特征在于,所述步骤2)给出位置信息的估计的具体步骤如下:

首先,计算采集点指纹与空间谱指纹数据库中参考点指纹的距离:假设空间谱指纹数据库中参考点指纹数据为m个,采集得到的指纹数据包含n个来自不同蓝牙锚节点的指纹,每个指纹数据表示为sj,j=1…n选取指纹数据中最大数值对应的蓝牙锚节点为目标锚节点sk,m个参考点指纹数据对应于n个蓝牙锚节点的指纹表示为sij,i=1…m,j=1…n选取接收目标蓝牙锚节点信号的参考点指纹slk,对每个参考点,则采集得到的采集点指纹数据与空间谱指纹数据库中的参考点指纹数据的距离Llk=|sk-slk|;

其次,从采集点指纹数据与空间谱指纹数据库中的参考点指纹数据的距离选取其中最小的K个距离,由这K个参考点给出位置信息的估计假设K个参考点的位置为(xi,yi),i=1...K,则位置信息估计根据来估计,由此给出了位置信息的估计。

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