[发明专利]基于张量填充的室内位置指纹定位Radio Map建立方法

说明书

本发明提供基于张量填充的室内位置指纹定位Radio Map建立方法，属于室内定位导航技术领域。本发明首先根据需要定位的室内环境，建立平面二维直角坐标系、部署无线路由器作为接入点、均匀设置参考点位置；然后构造每条采集路径对应的二维Radio Map，并将全部测量路径对应的二维Radio Map构成一个3模张量；最后基于张量填充算法对参考点进行扩充。本发明解决了现有众包建立Radio Map技术存在每个数据包覆盖参考点数量少，从而导致定位精度较低的问题。本发明可用于室内位置指纹定位。

技术领域

本发明涉及室内位置指纹定位Radio Map建立方法，属于室内定位导航技术领域。

背景技术

随着移动智能终端和互联网技术的广泛普及，高精度室内定位导航的应用需求日益增加。尤其是移动智能终端与基于位置服务的深度结合，逐渐改变了人们现有的生活方式和商业模式，并正在发挥着重要的基础支撑作用。已有的室内定位技术大多数是基于短距离无线通信的，如超宽带定位系统、红外线定位系统和蓝牙定位系统等。在通常情况下，基于短距离无线通信的定位需要在目标区域部署大量的专用传感器，通过感知携带专用信号收发器的物体进行定位，在特定范围的精度可达分米级。但是，这些系统在用户端和定位服务器端均需要额外的专用设备，硬件成本高、定位覆盖范围较小，且易受复杂室内环境和非视距传播的影响，无法推广应用。而无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLAN)定位完全基于大型室内场所普遍存在的网络基础设施和移动终端，能做到近乎纯软件实现的室内定位，非常适用于大规模推广应用。

当前，绝大多数WLAN定位系统都利用WiFi信号的接收信号强度(Received SignalStrength,RSS)值，通过位置指纹识别算法完成定位(如图1所示)。位置指纹识别算法将WIFI室内定位分为离线与在线两个阶段。离线阶段，主要完成的工作是位置指纹地图(Radio Map)的建立。在线阶段，移动用户终端采集接收信号，并采用定位算法将用户收到的RSS值与Radio Map中的RSS信号空间进行匹配，进而得出用户的实际位置。其中，RadioMap保存了信号空间到位置空间的映射，是位置指纹技术的基础。传统的Radio Map建立需要人工逐点采集以完成。首先，专业人员在定位区域内标记出大量参考点(ReferencePoint,RP)，并测量其准确的物理位置。然后，专业人员利用特定的移动终端在每个参考点上采集所有接入点(Access Point,AP)发出信标帧信号的RSS值。最后，将参考点上接收到的RSS值及其对应的位置坐标一起记录下来，从而形成Radio Map。一般来说，构建某一楼层的Radio Map所需时间是以天来计算的，而对于整栋建筑物来说，则是以周来计算的。此外，为了提高定位精度或增加定位区域面积，人们还会增加参考点的数量，提高其分布密度。加之Radio Map还会由于室内环境的变化而改变，需要被经常更新。综上所述，传统的RadioMap构建方法耗时费力、成本高昂，是阻碍基于位置指纹的WLAN室内定位系统推广的最大瓶颈。因此，如何低成本的建立定位区域的Radio Map来满足WLAN室内定位普及与推广的需要就成为现阶段室内定位领域中值得研究的问题。

近年来，由美国《Wired》杂志提出的众包(Crowdsourcing)概念逐渐被人们熟悉，并且在各领域都得到了广泛的应用。众包描述的是一种获取信息、解决问题的实践方法，其主要含义是由大量志愿者(而不是少量专业人员或雇员)以化整为零的方式合作完成一项繁琐而又枯燥的工作，从而提高效率、降低成本。然而，基于众包建立Radio Map的方法也存在着亟待解决的问题。每个志愿者上传的众包数据只包含全部参考点中的一部分，而参考点数量的减少会导致定位精度的降低；为提高定位精度，需在目标区域内设置大量的参考点，并在每个参考点上进行多次测量。然而，这种方式需要消耗大量的人力与时间成本。针对上述问题，急需一种室内位置指纹定位Radio Map建立方法，能在降低Radio Map建立成本的同时保证较高的定位精度。

发明内容