基于空間雜波信號(hào)的室內(nèi)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及室內(nèi)定位領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于空間雜波信號(hào)的室內(nèi)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)的發(fā)展與城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市大型單體建筑迅速增多，大型建筑室 內(nèi)空間面積大、布局復(fù)雜，室內(nèi)定位及導(dǎo)航需求快速增加。近年來(lái)，室內(nèi)定位技術(shù)取得了一 定進(jìn)步。室內(nèi)定位技術(shù)主要通過(guò)無(wú)線電波、超聲波、特定波長(zhǎng)的光源等信號(hào)的空間分布規(guī) 律，將空間信號(hào)與地理位置信息關(guān)聯(lián)，進(jìn)而確定出目標(biāo)位置。目前常用室內(nèi)定位技術(shù)主要 有:基于wifi網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位技術(shù)、依托藍(lán)牙信標(biāo)或iBeacon協(xié)議藍(lán)牙信標(biāo)的室內(nèi)定位技 術(shù)，基于RFID的室內(nèi)定位，W及基于Wi-Fi的RFID定位方案等類(lèi)似組合方案；W及不需要布 設(shè)設(shè)備的基于運(yùn)營(yíng)商基站信號(hào)的室內(nèi)定位方法，基于地磁的室內(nèi)定位方法。但現(xiàn)有技術(shù)硬 件設(shè)備布設(shè)造成成本高，或只分析某一種信號(hào)造成精度差。
[0003] 硬件設(shè)備布設(shè)信標(biāo)設(shè)備的室內(nèi)定位方法：需要在目標(biāo)區(qū)域預(yù)先人工布設(shè)wifi網(wǎng) 絡(luò)、藍(lán)牙基站(或iBeacon)、聲音信號(hào)源、光源等作為信標(biāo)的技術(shù)方法，為了保證定位精度， 需要布設(shè)較高密度的信標(biāo)并對(duì)信標(biāo)位置進(jìn)行精細(xì)規(guī)劃，耗費(fèi)大量的信號(hào)源設(shè)備成本、布設(shè) 人工成本W(wǎng)及時(shí)間成本，導(dǎo)致推廣和覆蓋成本高昂，且推廣極其緩慢;分析單一信號(hào)的室內(nèi) 定位方法:比如單一采用藍(lán)牙信號(hào)或地磁信號(hào)等，可供用來(lái)定位的信號(hào)差異化特性不明顯， 容易造成定位精度不高、定位靈敏度低等特點(diǎn)，通常通過(guò)增加信標(biāo)的方法解決，但同時(shí)也增 加了設(shè)備成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于空間雜波信號(hào)的室內(nèi)定位方法，它由 定位點(diǎn)空間雜波信號(hào)、空間雜波信號(hào)與位置信息關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)、室內(nèi)定位解算模塊、移動(dòng)終端 組成。所述的室內(nèi)定位解算模塊安裝在移動(dòng)終端，用于接收當(dāng)前空間雜波信號(hào)，從中過(guò)濾出 定位點(diǎn)空間雜波信號(hào)，利用定位點(diǎn)空間雜波信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)信息對(duì)比，室內(nèi)定位解算模塊分 析計(jì)算出當(dāng)前用戶室內(nèi)位置坐標(biāo)。不需要信標(biāo)設(shè)備布設(shè)和依賴單一種類(lèi)信號(hào)，降低室內(nèi)定 位覆蓋成本，提高室內(nèi)定位精度和靈敏度、產(chǎn)品覆蓋速度和推廣速度，豐富了可供分析的不 同空間位置信號(hào)差異化特征。
[0005] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0006] 基于空間雜波信號(hào)的室內(nèi)定位方法由定位點(diǎn)空間雜波信號(hào)、空間雜波信號(hào)與位置 信息關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)、室內(nèi)定位解算模塊、移動(dòng)終端組成，其特征在于:所述的空間雜波信號(hào)為 用戶處于當(dāng)前位置時(shí)，智能手機(jī)及其他移動(dòng)終端能接收到現(xiàn)有的可量化信號(hào)，由現(xiàn)有的 GPS信號(hào)、運(yùn)營(yíng)商3G/4G/5G信號(hào)、wifi信號(hào)、藍(lán)牙信號(hào)、地磁信號(hào)的單一信號(hào)或多種信號(hào)組 合;所述的空間雜波信號(hào)與位置信息關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)由室內(nèi)空間位置坐標(biāo)、室內(nèi)空間布局及路 徑信息、室內(nèi)空間雜波信號(hào)分布信息或空間雜波信號(hào)源位置及福射強(qiáng)度信息組成，該數(shù)據(jù) 庫(kù)存儲(chǔ)有初始預(yù)置數(shù)據(jù)，也可具備數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)能力隨著存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的提升改善數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度和 信息量;所述的室內(nèi)定位解算模塊安裝在移動(dòng)終端，用于接收當(dāng)前空間雜波信號(hào)，從中過(guò)濾 出定位點(diǎn)空間雜波信號(hào)，利用定位點(diǎn)空間雜波信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)信息對(duì)比，室內(nèi)定位解算模塊 分析計(jì)算出當(dāng)前用戶室內(nèi)位置坐標(biāo);所述的移動(dòng)終端設(shè)置有室內(nèi)定位解算模塊和接收當(dāng)前 空間雜波信號(hào)功能，也能同時(shí)存放定位點(diǎn)空間雜波信號(hào)與位置信息關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)，能更新數(shù) 據(jù)庫(kù)信息。
[0007] 其中，所述的數(shù)據(jù)庫(kù)能存放在單獨(dú)服務(wù)器中，也能存放在移動(dòng)終端中，供室內(nèi)定位 解算模塊訪問(wèn)。
[0008] 其中，所述的室內(nèi)定位解算模塊，能作為獨(dú)立的智能移動(dòng)終端程序形式，也能做為 多種智能移動(dòng)終端程序的功能模塊形式。
[0009] 其中，所述的室內(nèi)定位解算模塊同樣適用于布設(shè)信標(biāo)設(shè)備的室內(nèi)定位方法。
[0010] 其中，所述的定位點(diǎn)空間雜波信號(hào)為雜波信號(hào)的多種可量化特征，不局限于信號(hào) 強(qiáng)度。
[0011] 本發(fā)明的有益效果：
[0012] 1.本發(fā)明的數(shù)據(jù)庫(kù)能存放在單獨(dú)服務(wù)器中，也能存放在移動(dòng)終端中，供室內(nèi)定位 解算模塊訪問(wèn)，給用戶使用和數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)展提供更多選擇方式。
[0013] 2.本發(fā)明借助目標(biāo)區(qū)域現(xiàn)有空間各類(lèi)雜波信號(hào)，不需要信標(biāo)設(shè)備布設(shè)，明顯降低 了室內(nèi)定位覆蓋成本，極大提高了覆蓋速度和推廣速度。
[0014] 3.本發(fā)明不依賴單一種類(lèi)信號(hào)或信標(biāo)，豐富了可供分析的不同空間位置信號(hào)差異 化特征，明顯提高了室內(nèi)定位精度和靈敏度。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1.為基于空間雜波信號(hào)的室內(nèi)定位方法實(shí)施例示意圖；
[0016] 圖2.為基于空間雜波信號(hào)的室內(nèi)定位方法實(shí)施例詳細(xì)流程示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明的目的和技術(shù)方案W及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W對(duì)發(fā)明的解 釋，并不用于限定所述求的權(quán)利要求。
[0018] 見(jiàn)實(shí)施例圖1和圖2所示，基于空間雜波信號(hào)的室內(nèi)定位方法由定位點(diǎn)空間雜波信 號(hào)、空間雜波信號(hào)與位置信息關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)、室內(nèi)定位解算模塊、移動(dòng)終端組成。其特征在 于:所述的空間雜波信號(hào)為用戶處于當(dāng)前位置時(shí)，智能手機(jī)及其他移動(dòng)終端能接收到現(xiàn)有 的可量化信號(hào)，由現(xiàn)有的GI^信號(hào)、運(yùn)營(yíng)商3G/4G/5G信號(hào)、wifi信號(hào)、藍(lán)牙信號(hào)、地磁信號(hào)的 單一信號(hào)或多種信號(hào)組合;所述的空間雜波信號(hào)與位置信息關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)由室內(nèi)空間位置坐 標(biāo)、室內(nèi)空間布局及路徑信息、室內(nèi)空間雜波信號(hào)分布信息或空間雜波信號(hào)源位置及福射 強(qiáng)度信息組成，該數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)有初始預(yù)置數(shù)據(jù)，也可具備數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)能力隨著存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的 提升改善數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度和信息量;所述的室內(nèi)定位解算模塊安裝在移動(dòng)終端，用于接收當(dāng)前 空間雜波信號(hào)，從中過(guò)濾出定位點(diǎn)空間雜波信號(hào)，利用定位點(diǎn)空間雜波信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)信息 對(duì)比，室內(nèi)定位解算模塊分析計(jì)算出當(dāng)前用戶室內(nèi)位置坐標(biāo);所述的移動(dòng)終端設(shè)置有室內(nèi) 定位解算模塊和接收當(dāng)前空間雜波信號(hào)功能，也能同時(shí)存放定位點(diǎn)空間雜波信號(hào)與位置信 息關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)，能更新數(shù)據(jù)庫(kù)信息。
[0019] 優(yōu)選地，在圖中的數(shù)據(jù)庫(kù)能存放在單獨(dú)服務(wù)器中，也能存放在移動(dòng)終端中，供室內(nèi) 定位解算模塊訪問(wèn)。
[0020] 優(yōu)選地，在圖中的室內(nèi)定位解算模塊，能作為獨(dú)立的智能移動(dòng)終端程序形式，也能 做為多種智能移動(dòng)終端程序的功能模塊形式。
[0021] 優(yōu)選地，在圖中的室內(nèi)定位解算模塊同樣適用于布設(shè)信標(biāo)設(shè)備的室內(nèi)定位方法。
[0022] 優(yōu)選地，在圖中的定位點(diǎn)空間雜波信號(hào)為雜波信號(hào)的多種可量化特征，不局限于 信號(hào)強(qiáng)度。
[0023] 基于空間雜波信號(hào)的室內(nèi)定位的詳細(xì)流程為：
[0024] 步驟1:使用移動(dòng)終端設(shè)備采集室內(nèi)空間不同位置處的空間雜波信號(hào)列表，并記錄 對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)，即每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)空間雜波信號(hào)列表；
[0025] 步驟2:建立室內(nèi)空間位置與空間雜波信號(hào)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)至少應(yīng)包含下述兩 類(lèi)數(shù)據(jù)的一類(lèi)或全部:A類(lèi)數(shù)據(jù).空間位置坐標(biāo)及對(duì)應(yīng)的空間雜波信號(hào)列表(見(jiàn)圖2中方法 一）;B類(lèi)數(shù)據(jù).空間不同雜波信號(hào)源位置坐標(biāo)及福射強(qiáng)度，（見(jiàn)圖2中方法二）。
[0026] 步驟3:用戶使用智能手機(jī)等移動(dòng)終端請(qǐng)求進(jìn)行室內(nèi)定位時(shí)，由移動(dòng)終端接收當(dāng)前 位置處空間雜波信號(hào)；
[0027] 步驟4:室內(nèi)定位解算模塊接收并整理移動(dòng)終端獲取的當(dāng)前位置處空間雜波信號(hào) 列表；
[002引方法1:
[0029] 步驟5-1:讀取數(shù)據(jù)庫(kù)空間位置雜波信號(hào)數(shù)據(jù)列表，即讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中A類(lèi)數(shù)據(jù)，包括 空間位置坐標(biāo)及該坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的空間雜波信號(hào)列表；
[0030] 步驟6-1:找出數(shù)據(jù)庫(kù)與當(dāng)前位置處空間雜波信號(hào)列表相似度最高的空間雜波信 號(hào)列表對(duì)應(yīng)的空間位置坐標(biāo);計(jì)算兩個(gè)空間雜波信號(hào)列表相似度的方法可W是MAC地址重 合度、強(qiáng)度相似度等評(píng)價(jià)指標(biāo)，也可W是其他計(jì)算相似度的方法或改進(jìn)方法;該步驟將得出 一個(gè)或多個(gè)最相似位置坐標(biāo)；
[0031] 步驟7-1:對(duì)步驟6-1計(jì)算得出的一個(gè)或多個(gè)最相似位置坐標(biāo)作加權(quán)平均計(jì)算；該 步驟得出最相似位置坐標(biāo)的加權(quán)平均值;計(jì)算加權(quán)平均值使用的權(quán)重系數(shù)依據(jù)具體選取的 加權(quán)平均算法而定；
[0032] 步驟8-1:獲得當(dāng)前位置坐標(biāo):將步驟7-1所得最相似位置坐標(biāo)的加權(quán)平均值作為 當(dāng)前位置坐標(biāo)。
[0033] 方法 2:
[0034] 步驟5-2:讀取數(shù)據(jù)庫(kù)空間位置雜波信號(hào)源位置及福射強(qiáng)度列表，即讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中 B類(lèi)數(shù)據(jù)，包括室內(nèi)空間各位置出收到的信號(hào)源標(biāo)識(shí)、坐標(biāo)、強(qiáng)度列表；
[0035] 步驟6-2:使用當(dāng)前各雜波信號(hào)強(qiáng)度及數(shù)據(jù)庫(kù)所存相應(yīng)信號(hào)源位置和福射強(qiáng)度，估 算各雜波信號(hào)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前位置與信號(hào)源位置的距離;此步驟得到使用當(dāng)前位置各雜波信號(hào) 估算出的當(dāng)前位置與信號(hào)源位置的距離列表;當(dāng)前位置與各信號(hào)源位置的距離計(jì)算可W使 用無(wú)線信號(hào)空間傳播衰減公式；
[0036] 步驟7-2:使用信號(hào)源位置與步驟6-2所得距離列表，用最小二