[发明专利]一种基于强度差分的室内定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于强度差分的室内定位方法，包括：

步骤1)、移动终端对室内的所有wifi信号进行实时扫描，得到每个wifi的信号强度，然后建立对数化“距离-损耗”模型；其中，所述“距离-损耗”模型的表达式为：

其中，P_i0表示1m时的信号强度，P_i为第i个wifi接收的信号强度，i＝1,2,…,I，I为所有wifi的总数量，ξ_i表示对于位置(x,y)处第i个wifi信标的信号传输衰减因子，(a_i,b_i,c_i)为第i个wifi的坐标；ε_i表示第i个wifi在传输过程中的其他误差；

步骤2)、建立kalman滤波强度跟踪模型，基于该模型对步骤1)中所得到的每个wifi的信号强度进行滤波，得到去除噪声后的wifi信号强度值；

步骤3)、利用多个相邻采样时刻的wifi信号强度滤波结果的差值求取移动终端的位置；

在所述步骤2)中，强度变化方程描述为：

X(k+1)＝ΦX(k)+W(k)

其中：

其中，表示速度，表示加速度；α表示一个给定的参数；T表示采样时间；

W(k)是高斯白噪声，均值为0，方差为Q(k)，具体形式为：

观测方程为：

Z(k)＝HX(k)+V(k)

其中：

H＝[1 0 0]，V(k)表示第k个采样点的观测噪声；

kalman滤波强度跟踪模型包括下列公式：

X(k|k-1)＝ΦX(k-1|k-1)

P(k|k-1)＝ΦX(k-1|k-1)Φ^T+Q(k)

K(k)＝P(k|k-1)H^T[HP(k|k-1)H^T+R]^-1

X(k|k)＝X(k|k-1)+K(k)[Z(k)-HX(k|k-1)]

P(k|k)＝[1-K(k)H]P(k|k-1)

其中：k|k-1表示k-1时刻对k时刻的预测值，R＝σ_R²为观测噪声方差；

所述步骤3)进一步包括：

步骤3-1)、为某一时刻移动终端所接收的至少5个wifi信号的滤波后结果与相邻采样时刻移动终端所接收的至少5个wifi信号的滤波后结果分别根据“距离-损耗”模型构造方程组；

步骤3-2)、采用差分方法对步骤3-1)所得到的方程组进行处理，得到多个相邻采样时刻的wifi信号强度滤波结果的差值所组成的方程组，求解该方程组，得到移动终端的位置。

2.一种基于强度差分的室内定位系统，其特征在于，包括：

实时扫描与建模模块，该模块采用移动终端对室内的所有wifi信号进行实时扫描，得到每个wifi的信号强度，然后建立对数化“距离-损耗”模型；其中，所述“距离-损耗”模型的表达式为：

其中，P_i0表示1m时的信号强度，P_i为第i个wifi接收的信号强度，i＝1,2,…,I，I为所有wifi的总数量，ξ_i表示对于位置(x,y)处第i个wifi信标的信号传输衰减因子，(a_i,b_i,c_i)为第i个wifi的坐标；ε_i表示第i个wifi在传输过程中的其他误差；

滤波模块，该模块建立kalman滤波强度跟踪模型，基于该模型对步骤1)中所得到的每个wifi的信号强度进行滤波，得到去除噪声后的wifi信号强度值；

强度变化方程描述为：

X(k+1)＝ΦX(k)+W(k)

其中：

其中，表示速度，表示加速度；α表示一个给定的参数；T表示采样时间；

W(k)是高斯白噪声，均值为0，方差为Q(k)，具体形式为：

观测方程为：

Z(k)＝HX(k)+V(k)

其中：

H＝[1 0 0]，V(k)表示第k个采样点的观测噪声；

kalman滤波强度跟踪模型包括下列公式：

X(k|k-1)＝ΦX(k-1|k-1)

P(k|k-1)＝ΦX(k-1|k-1)Φ^T+Q(k)

K(k)＝P(k|k-1)H^T[HP(k|k-1)H^T+R]^-1

X(k|k)＝X(k|k-1)+K(k)[Z(k)-HX(k|k-1)]

P(k|k)＝[1-K(k)H]P(k|k-1)

其中：k|k-1表示k-1时刻对k时刻的预测值，R＝σ_R²为观测噪声方差；

位置计算模块，该模块利用多个相邻采样时刻的wifi信号强度滤波结果的差值求取移动终端的位置；具体过程为：

为某一时刻移动终端所接收的至少5个wifi信号的滤波后结果与相邻采样时刻移动终端所接收的至少5个wifi信号的滤波后结果分别根据“距离-损耗”模型构造方程组；

采用差分方法对所得到的方程组进行处理，得到多个相邻采样时刻的wifi信号强度滤波结果的差值所组成的方程组，求解该方程组，得到移动终端的位置。