[发明专利]指纹库法室内定位中终端天线差异所形成误差的解决方法

摘要

本发明公开了指纹库法室内定位中终端天线差异所形成误差的解决方法。在室内定位中，被测节点天线多采用垂直线极化天线，并且锚节点天线通常高于被测节点天线。在这种情况下，被测节点天线差异造成离线指纹和在线数据匹配误差的增大。本发明包括：采用多个定向天线围绕一个中心定向天线进行三维的共点安装，构造成室内定位的锚节点天线，实现定向天线方向图的重叠；在锚节点天线安装高度高于被测节点天线的条件下，通过锚节点中的多个定向天线接收被测节点的信号强度(Rss)，然后进行差分运算，将差分值作为指纹特征。本发明提出的这种指纹特征可以大幅度降低由于被测节点天线差异造成的离线指纹和在线数据匹配时的误差。

主权项

1.指纹库法室内定位中终端天线差异所形成误差的解决方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、采用多个定向天线进行共点安装构成锚节点天线，多个定向天线中的一个定向天线作为中心定向天线，其他定向天线以中心定向天线为中心按照圆周方向均匀分布作为非中心定向天线，多个定向天线通过射频开关连接到处理器；多个定向天线采用直角坐标绘制的辐射场强的方向图波束宽度相同且中心定向天线的方向图主轴方向与每个非中心定向天线的方向图主轴方向的夹角相同，锚节点的主轴方向设定为中心定向天线采用直角坐标绘制的辐射场强的方向图主轴方向，从极坐标角度看，各定向天线的辐射场强方向图相互重叠；步骤二、将多个锚节点天线以高于被测节点天线的方式在室内安装，每一个锚节点天线主轴方向均指向定位区域中心；步骤三、采用多个锚节点天线以相同的方法同时获取定位区域内选定的不同的参考位置点处的用于标定的被测节点的接收信号强度数据组并进行记录，具体方法如下：(1)在定位区域内设置多个参考位置点并记录每个参考位置点的空间位置；(2)将被测节点设置在第i个参考位置；(3)多个锚节点天线采用相同的方法获取来自被测节点在相同时刻的接收信号强度；其中每个锚节点天线在同一时刻获取来自被测节点接收信号强度的方法为：第一步，在一个设定的短周期内，每个锚节点天线配套的处理器通过射频开关分时切换该锚节点中不同的定向天线连接到处理器，通过每个锚节点天线中选定的定向天线获取来自被测节点在这个短周期内的接收信号强度并将同一个锚节点中所有定向天线获取的来自被测节点在这个短周期内的接收信号强度记录为一组数据；第二步，多次重复第一步,经过若干个设定的短周期达到设定的时段，锚节点天线配套的处理器对全部短周期内获取的对应各个天线的接收信号强度数据分别采用均值法进行滤波处理得到用于标定的被测节点的接收信号强度数据组；第三步，重复第二步得到同一个锚节点中所有定向天线获取的来自被测节点在不同时段的接收信号强度值数据组；步骤四、在以指纹库法开展的室内定位设计的离线阶段中，以用于标定的被测节点天线为被测目标，将采用步骤三获得的同一锚节点中各天线经过滤波处理后的同一时段的接收信号强度数据组中对应不同天线的接收信号强度数据分别两两求差得到该锚节点的信号强度差分值数组，然后将同一锚节点中各天线在不同时段的信号强度差分值采用均值化处理得到经过滤波处理后的该锚节点的信号强度差分值数组；结合每个锚节点的编号以及与该编号的锚节点对应的信号强度差分值数组和被测目标的空间位置，共同形成离线阶段的指纹数据；步骤五、在以指纹库法开展的室内定位设计的在线阶段中，以位置未知的被测节点天线为被测目标，通过步骤三的(3)中的第一步和第二步的方法获得位置未知的被测节点天线某一时刻的接收信号强度数据组，然后将该接收信号强度数据组中对应不同天线的接收信号强度两两求差得到该锚节点在这一时刻的信号强度差分值数组作为待匹配数据，同时作为待匹配数据的还有获得该信号强度差分值数组的锚节点的编号；最后将这一时刻的信号强度差分值数组以及与信号强度差分值数组对应的该锚节点的编号和步骤四所形成的指纹数据库中的锚节点编号以及信号强度差分值数组进行匹配，将最优匹配结果所对应的空间位置作为这一时刻最终的被测节点估计位置。