[发明专利]基于信号传播模型的WLAN指纹二次扫描定位方法

说明书

本发明公开了基于信号传播模型的WLAN指纹二次扫描定位方法，指纹定位的离线阶段，生成两种指纹数据库，分别为RSS指纹数据库与环境指纹数据库，RSS指纹数据库包含参考点可感知的所有信号源RSS信息，环境指纹数据库包含参考点与各信号源的路径损耗指数与离信号源的距离信息。在线阶段，使用两个数据库分别进行二次扫描，第一次扫描使用RSS指纹数据库，选出与未知点相似、地理坐标相近的一定数量候选参考点；第二次扫描使用环境指纹数据库，由未知点RSS与候选参考点的路径损耗指数计算得出离信号源的参考距离，后与候选参考点的实际距离进行比较，选出最为相似的参考点，定位坐标。本发明公开了一种新型室内指纹定位方法。该方法结合RSS指纹定位方法，采用了信号传播模型的路径损耗指数与信号传播距离进行指纹匹配，提高定位精度。

技术领域

本发明涉及一种定位方法，特别涉及一种基于信号传播模型的WLAN指纹二次扫描定位方法。

背景技术

传统的室内定位技术主要为以下几种：

1)基站定位：首先，计算目标与多数周围基站的信号传播距离；之后，以三边定位等几何计算定位目标。该定位技术的核心在于信号传播距离的计算。在大型室内环境因障碍物、反射等不规则信号传播因素的影响，使信号传播距离的计算发生较大偏差，导致定位精度下降。定位精度随周围基站数量而增加。

2)WLAN定位：定位方法与基站定位类似，首先计算目标与WLAN信号源的信号传播距离，后以几何运算定位目标。WLAN的频谱特性导致室内信号传播距离的计算误差大于基站定位，不宜在信号源数量偏少的室内环境中使用。定位精度随可感知WLAN信号源数量而增加。3)WLAN指纹定位：优点是精度高、扩展性强，存在的技术缺陷是所需成本较高，导致实用性受限。可使用信号源的数量是其重要成本之一，与指纹分辨率相互关联。如信号源数量过少，会在相距较远的多数参考点侦测出相似度较高的指纹，降低定位精度。

3)指纹定位：是通过收集特定区域的RSS(接收信号强度)分布模式，生成该区域RSS指纹数据库，据此定位未知地点相对坐标的室内定位方法，包括：

(1)离线阶段：

该阶段生成RSS指纹数据库。以人力或无人机遍历指定区域，遍历过程中选择参考点，记录该参考点坐标，并采集所有可感知信号源的RSS，以此生成该区域指纹数据库。

(2)在线阶段：

该阶段定位未知地点。采集未知地点的RSS，与RSS指纹数据库进行匹配，找出各项RSS值最为相似的参考点，将未知地点定位于该参考点。

4)信号传播模型

利用信号传播模型的路径损耗指数，可以提高指纹的可分析性，并以二次扫描方法提高信号源数量受限的室内环境定位精度。

信号传播模型如下：

RSS＝TX_PWR+Gain_TX–PL+Gain_RX

PL＝PL_REF+10log(dⁿ)+s

TX_PWR：发送方的信号强度(dB)

Gain_TX、Gain_RX：发送方、接收方的天线增益(dB)

PL：路径损耗

PL_REF：参照距离的路径损耗，参考距离一般为1米

d：信号传播距离

n：路径损耗指数，室外通常是2左右，室内通常是3.5–4.5之间

s：遮蔽衰弱(Shadow Fading)标准差，室内通常是3–7dB之间