專利名稱：一種基于射頻指紋的實時定位方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于射頻信號強度的實時定位技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展以及各種無線網(wǎng)絡(luò)的廣泛部署，基于無線保真 (Wireless Fidelity，簡稱 WiFi)和無線射頻識別(Radio Frequency Identification Devices，簡稱RFID)等短距離無線通信技術(shù)的定位技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。其主要原因是基于WiFi、RFID等短距離無線定位技術(shù)不僅沒有視距要求，而且還不需要另外搭建昂貴的定位基礎(chǔ)設(shè)施，目前這些短距離定位技術(shù)已成為GPS等衛(wèi)星定位的有益補充，尤其適合在室內(nèi)、地下、高樓林立的街區(qū)等封閉或半封閉場景應(yīng)用(衛(wèi)星定位在這些場景下基本失效)?？紤]到由多個接收信號強度(Received Signal Strength，簡稱RSS)構(gòu)成的信號強度矢量(也稱為射頻指紋)能較好地克服復(fù)雜室內(nèi)場景下RSS與收發(fā)距離之間不存在良好映射關(guān)系這一難題，目前基于射頻信號強度的射頻指紋定位技術(shù)已成為定位技術(shù)的研究熱點ο現(xiàn)有的射頻指紋定位過程主要包括以下的步驟(1)部署。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境地理分布情況，進行網(wǎng)絡(luò)部署(即用于定位的閱讀器的布局)，形成網(wǎng)絡(luò)分布拓撲圖，并劃分射頻指紋采樣所使用的網(wǎng)格。(2)采樣。訓(xùn)練節(jié)點主動發(fā)射掃描信號，測量接收到閱讀器的信號強度，將接收到的信號強度發(fā)送給定位服務(wù)器；(3)訓(xùn)練。定位服務(wù)器使用接收到的所有接收信號強度，計算并獲得在每個網(wǎng)格內(nèi)RSS信號的統(tǒng)計特征，構(gòu)建RSS指紋庫(也可稱為訓(xùn)練指紋庫)，并建立RSS指紋和對應(yīng)網(wǎng)格的映射關(guān)系；(4)定位。定位終端(定位標簽) 實時測量閱讀器發(fā)射的信號強度，發(fā)送到定位服務(wù)器，定位服務(wù)器使用接收到的信號強度構(gòu)建該定位終端的射頻指紋(也可稱為觀測指紋)，并在訓(xùn)練指紋庫中搜索與觀測指紋最 “像”(后驗概率最大)的指紋，該指紋對應(yīng)的網(wǎng)格位置就是對該定位標簽的位置估計?，F(xiàn)有基于射頻指紋定位技術(shù)存在如下問題(1)在訓(xùn)練階段大都采用單一高斯分布模型來表征網(wǎng)格內(nèi)接收信號強度的分布特性，不能準確反映復(fù)雜場景內(nèi)接收信號強度的分布特性。由于射頻信號受多徑傳播、陰影衰落、非視距阻擋、收發(fā)器硬件校準精度、人員活動、溫濕度變化等隨機因素影響，射頻信號具有較強的時變特性和隨機特性，一般情況下并不服從高斯分布，采用近似高斯模型，導(dǎo)致定位誤差較大。(2)在定位階段，現(xiàn)有射頻指紋定位方法在進行指紋匹配搜索時，大都選擇在整個定位區(qū)域范圍內(nèi)進行全局搜索，需要對每個網(wǎng)格進行匹配運算，定位計算開銷較大，當定位區(qū)域較大，且需要定位的節(jié)點較多時，定位實時性較差。(3)在進行射頻指紋匹配搜索時，現(xiàn)有射頻指紋定位方法大都采用基于最大后驗概率(即似然函數(shù)與先驗概率的乘積)準則確定位置估計。在計算似然函數(shù)時，現(xiàn)有射頻指紋定位方法只是簡單地選擇預(yù)定數(shù)目接收信號強度較大的閱讀器，或者使用所有能接收到信號的閱讀器進行計算。由于不同網(wǎng)格之間沒有使用公共的閱讀器集(在不同網(wǎng)格位置接收到的閱讀器集合一般不同)，導(dǎo)致不同網(wǎng)格的似然函數(shù)值不具可比性。此外，閱讀器集合中還可能包含一些距離非常遠、信號非常弱的閱讀器，這類閱讀器對于該網(wǎng)格的似然計算沒有多大的參考價值，反而會帶來誤差。(4)現(xiàn)有射頻指紋定位方法沒有有效利用歷史數(shù)據(jù)或鄰居節(jié)點信息，導(dǎo)致定位結(jié)果來回跳動，魯棒性不好。受環(huán)境各種干擾因素的影響，射頻信號接收信號強度波動性較大，即使精選定位區(qū)域和閱讀器，也難以保證每次似然計算的準確性。(5)現(xiàn)有基于WiFi網(wǎng)絡(luò)的射頻指紋定位技術(shù)大都采用定位標簽主動掃描方式，需要進行多次握手通信，每次掃描過程包括在所有信道發(fā)送無線掃描信號；等待閱讀器應(yīng)答；獲得閱讀器的返回信息，并測量閱讀器發(fā)射信號的信號強度，基于測量到的所有閱讀器的信號強度構(gòu)建射頻指紋向量。這樣一次掃描過程的能耗包括在所有信道發(fā)送和接收兩次通信能耗和中間等待閱讀器應(yīng)答的能耗，造成定位能耗較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明從系統(tǒng)的角度出發(fā)，提出了一種基于射頻指紋的實時定位方法，提高定位精度和降低計算量，并降低定位標簽?zāi)芎摹１景l(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一方面，本發(fā)明提供了一種基于射頻指紋的實時定位方法，所述方法包括步驟1)由定位標簽周期性發(fā)射WiFi信號，所述WiFi信號包含該定位標簽標識和 WiFi包的序列號；步驟2)由閱讀器接收由定位標簽發(fā)送的WiFi信號并測量該信號的信號強度；步驟3)由閱讀器將定位測量信息發(fā)送到定位服務(wù)器，所述定位測量信息包含該閱讀器的標識、所接收的WiFi信號中定位標簽的標識、WiFi包的序列號和所測量的信號強度；步驟4)由定位服務(wù)器對從多個閱讀器接收的定位測量信息進行同步，以形成對于定位標簽的射頻指紋，所述定位標簽的射頻指紋為各閱讀器測量的由同一定位標簽發(fā)射的同一 WiFi信號的信號強度矢量；步驟5)由定位服務(wù)器基于定位標簽的射頻指紋來估計該定位標簽的位置。上述方法中，步驟1)包括以下步驟步驟11)定位標簽蘇醒后，使用內(nèi)部集成的加速度傳感器采集自身加速度數(shù)據(jù)， 并與最近一次采集的加速度數(shù)據(jù)進行比較；步驟12)如果兩次加速度數(shù)據(jù)差異超過閾值，則定位標簽在預(yù)定信道發(fā)射一短串包含該定位標簽標識和WiFi包序列號的WiFi信號，然后進入休眠狀態(tài)；如果兩次加速度數(shù)據(jù)差異在閾值范圍內(nèi)，則定位標簽直接進入休眠狀態(tài)；其中，所述閾值由加速度傳感器型號及精度決定，休眠周期根據(jù)應(yīng)用需求而設(shè)定。上述方法中，閱讀器通過UDP協(xié)議將定位測量信息發(fā)送到定位服務(wù)器，所使用的 UDP數(shù)據(jù)包包含閱讀器的MAC地址、WiFi包的序列號、WiFi信號強度以及發(fā)射該WiFi信號的定位標簽的MAC地址。上述方法中，步驟4)包括以下步驟由定位服務(wù)器接收來自多個閱讀器傳遞過來的定位測量信息；
由定位服務(wù)器根據(jù)定位測量信息中所包含的定位標簽的標識以及WiFi包的序列號來對信號強度值進行組合，得到各閱讀器測量的對于同一定位標簽發(fā)送的同一 WiFi信號的信號強度矢量。上述方法中，步驟5)由定位服務(wù)器基于所形成的定位標簽的射頻指紋來估計該定位標簽的位置包括以下步驟步驟51)選取與上次估計位置的距離小于d的網(wǎng)格作為定位區(qū)域Sl ；步驟52)基于步驟51)所選擇的定位區(qū)域Sl所覆蓋的閱讀器和所述定位標簽的射頻指紋對應(yīng)的閱讀器選擇公共閱讀器；步驟53)對于所選擇的定位區(qū)域Sl內(nèi)的每個網(wǎng)格進行如下操作把該網(wǎng)格內(nèi)所有選擇閱讀器的似然值相乘，得到對應(yīng)網(wǎng)格的似然函數(shù)值，再與該網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的先驗概率相乘，得到對應(yīng)網(wǎng)格的后驗概率；步驟54)選擇最大后驗概率對應(yīng)的網(wǎng)格作為對定位標簽的位置的估計。上述方法中，步驟53)還包括對于與上次估計位置的距離大于d但小于D的區(qū)域S2內(nèi)的每個網(wǎng)格計算似然概率的步驟。上述方法中，步驟54)包括以下步驟如果定位區(qū)域Sl內(nèi)的最大的似然概率小于區(qū)域S2中k個似然概率時，則計算區(qū)域S2內(nèi)的每個網(wǎng)格的后驗概率，選擇S2中最大后驗概率對應(yīng)的網(wǎng)格作為對定位標簽的位置估計；否則，選擇Sl中最大后驗概率對應(yīng)的網(wǎng)格作為對定位標簽的位置估計，其中D = 2d ；k不超過區(qū)域S2內(nèi)網(wǎng)格總數(shù)的50%。上述方法中，在步驟1之前還包括訓(xùn)練的步驟，所述訓(xùn)練步驟包括以下步驟訓(xùn)練節(jié)點主動發(fā)射WiFi信號，閱讀器將訓(xùn)練節(jié)點的定位測量信息發(fā)送到定位服務(wù)器；定位服務(wù)器根據(jù)從多個閱讀器所接收的定位測量信息，利用混合高斯分布對每個閱讀器獲取的在相同網(wǎng)格位置的同一個定位標簽發(fā)射的多個信號強度測量值進行統(tǒng)計分析，并建立射頻指紋和對應(yīng)網(wǎng)格的映射關(guān)系。上述方法中，步驟52)還包括以下步驟如果選出來的公共閱讀器個數(shù)太大，則選取其中信號強度最大的K個，參數(shù)K依據(jù)實際環(huán)境來調(diào)整。又一方面，本發(fā)明還提供了一種基于射頻指紋的實時定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括定位標簽，用于周期性發(fā)射WiFi信號，所述WiFi信號包含該定位標簽標識和WiFi 包的序列號；閱讀器，用于接收由定位標簽發(fā)送的WiFi信號并測量該信號的信號強度，以及將定位測量信息發(fā)送到定位服務(wù)器，所述定位測量信息包含該閱讀器的標識、所接收的WiFi 信號中定位標簽的標識、WiFi包的序列號和所測量的信號強度；定位服務(wù)器，用于對從多個閱讀器接收的定位測量信息進行同步，以形成對于定位標簽的射頻指紋，并且基于所形成的定位標簽的射頻指紋來估計該定位標簽的位置，所述定位標簽的射頻指紋為各閱讀器測量的由同一定位標簽發(fā)射的同一 WiFi信號的信號強
度矢量。
上述系統(tǒng)中，定位標簽蘇醒后，使用內(nèi)部集成的加速度傳感器采集自身加速度數(shù)據(jù)，并與最近一次采集的加速度數(shù)據(jù)進行比較；如果兩次加速度數(shù)據(jù)差異超過閾值，則定位標簽在預(yù)定信道發(fā)射一短串包含該定位標簽標識和WiFi包序列號的WiFi信號，然后進入休眠狀態(tài)；如果兩次加速度數(shù)據(jù)差異在閾值范圍內(nèi)，則定位標簽直接進入休眠狀態(tài)；其中， 所述閾值由加速度傳感器型號及精度決定，休眠周期根據(jù)應(yīng)用需求而設(shè)定。上述系統(tǒng)中，閱讀器通過UDP協(xié)議將定位測量信息發(fā)送到定位服務(wù)器，所使用的 UDP數(shù)據(jù)包包含閱讀器的MAC地址、WiFi包的序列號、WiFi信號強度以及發(fā)射該WiFi信號的定位標簽的MAC地址。上述系統(tǒng)中，定位服務(wù)器包括信息處理模塊和定位引擎，所述信息處理模塊用于接收來自多個閱讀器傳遞過來的定位測量信息并根據(jù)定位測量信息中所包含的定位標簽的標識以及WiFi包的序列號來對信號強度值進行組合，得到各閱讀器測量的對于同一定位標簽發(fā)送的同一 WiFi信號的信號強度矢量；所述定位引擎基于所形成的定位標簽的射頻指紋，采用如權(quán)利要求5、6、7、8和10 之一所述的方法來估計該定位標簽的位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用定位標簽主動發(fā)射短數(shù)據(jù)包，閱讀器測量的工作模式，盡可能地減少定位標簽發(fā)射數(shù)據(jù)量，降低定位標簽?zāi)芎模娱L標簽單次充電后的工作時間。此外，通過構(gòu)建混合高斯分布模型、基于公共閱讀器集的預(yù)定數(shù)目最大信號強度閱讀器挑選、自適應(yīng)區(qū)域搜索等機制，提高定位精度和降低計算量。


以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的基于射頻指紋實時定位系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的基于射頻指紋的實時定位方法的流程圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的定位標簽的整體架構(gòu)示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的定位標簽的工作流程示意圖；圖5為OpenWrt開源系統(tǒng)中包含mac80211模塊的CompatWireless模塊示意圖；圖6根據(jù)本發(fā)明實施例的定位服務(wù)器上信息同步模塊的示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例的定位服務(wù)器上定位引擎的工作流程圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明實施例的一個實驗環(huán)境的示意圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明實施例的定位效果示意圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明實施例的定位引擎實時定位的性能示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過具體實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明， 并不用于限定本發(fā)明。圖1所示的是基于射頻指紋實時定位系統(tǒng)的一個實施例的架構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)包括定位標簽、閱讀器(AP或無線路由器)和定位服務(wù)器。定位標簽為可發(fā)射WiFi信號的待定位終端；閱讀器為在待定位區(qū)域內(nèi)部署的與有線網(wǎng)絡(luò)連接的接入點，能夠接收并解析指定信道的WiFi信號，并把接收到的WiFi信號相關(guān)信息通過有線或無線方式傳送到定位服務(wù)器；定位服務(wù)器為處理能力較強的計算機，主要負責(zé)完成節(jié)點定位計算以及定位結(jié)果的動態(tài)展示，同時為外部用戶提供可以訪問定位結(jié)果的接口。圖2為基于射頻指紋的實時定位方法的一個實施例的流程圖，其描述了圖1所示的實時定位系統(tǒng)完成一次定位的具體過程，主要步驟如下1)定位標簽定期蘇醒后，使用內(nèi)部集成的加速度傳感器采集自身加速度數(shù)據(jù)，并與最近一次采集的加速度數(shù)據(jù)進行比較，如果兩次加速度數(shù)據(jù)差異超過閾值，則定位標簽在預(yù)定信道發(fā)射一短串包含自身標識(如MAC地址)和數(shù)據(jù)包序列號的WiFi信號，然后進入下一步；如果兩次加速度數(shù)據(jù)差異在閾值范圍內(nèi)，則定位標簽直接進入下一步。2)定位標簽進入休眠狀態(tài)，休眠周期由應(yīng)用需求決定。例如，對于定位實時性要求較高或者運動比較劇烈的人員，休眠周期小于1秒；對于靜態(tài)物品或者較少運動的物品，休眠周期可設(shè)置為1小時等。3)各閱讀器測量定位標簽發(fā)射的WiFi數(shù)據(jù)包的信號強度，并提取定位標簽發(fā)射的WiFi數(shù)據(jù)包的序列號及該標簽的MAC地址。4)閱讀器將提取的WiFi數(shù)據(jù)包信號強度值、包序列號、標簽MAC地址以及閱讀器 MAC地址進行打包，然后發(fā)送到定位服務(wù)器。5)定位服務(wù)器接收各閱讀器傳遞過來的定位測量數(shù)據(jù)。該測量數(shù)據(jù)包含了定位標簽的信號強度、MAC地址、數(shù)據(jù)包序列號以及測量閱讀器的MAC地址等信息。6)定位服務(wù)器對接收的定位測量數(shù)據(jù)進行同步處理。在對所有閱讀器采集并發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包進行解析后，先后以標簽MAC地址以及數(shù)據(jù)包序列號為標準對信號強度值進行組合，得到各閱讀器對同一定位標簽發(fā)送的同一 WiFi信號包的信號強度測量矢量，用以構(gòu)建定位射頻指紋(即觀測指紋)。7)定位服務(wù)器將經(jīng)過同步處理后形成的定位射頻指紋(各閱讀器讀取的由同一定位標簽發(fā)射的同一 WiFi數(shù)據(jù)包的信號強度矢量)提交給定位引擎，由定位引擎完成定位計算。下面參照圖3-10對上述定位系統(tǒng)和定位方法進行更詳細的討論。1定位標簽圖3所示的定位標簽的一個實施例的架構(gòu)示意圖。在本實施例中，定位標簽采用的是GainSpan公司的低功耗SoC (System on Chip)芯片GS1011，使用uVelOsity實時操作系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上編寫標簽驅(qū)動程序和應(yīng)用層程序。在本實施例中，為了降低能耗，為定位標簽(也可簡稱為標簽)設(shè)計了休眠和喚醒機制，并在GSlOll基礎(chǔ)上擴展了 ADI公司的加速度傳感器ADXL202。如表1所示，定位標簽休眠時功率只有0. 3mW，若延長單位時間內(nèi)定位標簽休眠時間百分比，將能大大地節(jié)省其能耗。此外，由于攜帶者在行走時，標簽會上下顛簸，因此，當標簽喚醒后，首先對加速度傳感器進行數(shù)據(jù)采集，若采集到的加速度數(shù)據(jù)變化較小，則說明標簽很可能沒有移動。此時，標簽將跳過信號發(fā)射階段(節(jié)點的能耗主要用于發(fā)射信號)，直接進入休眠狀態(tài)。表 權(quán)利要求
1.一種基于射頻指紋的實時定位方法，所述方法包括步驟1)由定位標簽周期性發(fā)射WiFi信號，所述WiFi信號包含該定位標簽標識和WiFi 包的序列號；步驟2)由閱讀器接收由定位標簽發(fā)送的WiFi信號并測量該信號的信號強度； 步驟3)由閱讀器將定位測量信息發(fā)送到定位服務(wù)器，所述定位測量信息包含該閱讀器的標識、所接收的WiFi信號中定位標簽的標識、WiFi包的序列號和所測量的信號強度； 步驟4)由定位服務(wù)器對從多個閱讀器接收的定位測量信息進行同步，以形成對于定位標簽的射頻指紋，所述定位標簽的射頻指紋為各閱讀器測量的由同一定位標簽發(fā)射的同一 WiFi信號的信號強度矢量；步驟5)由定位服務(wù)器基于定位標簽的射頻指紋來估計該定位標簽的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟1)包括以下步驟步驟11)定位標簽蘇醒后，使用內(nèi)部集成的加速度傳感器采集自身加速度數(shù)據(jù)，并與最近一次采集的加速度數(shù)據(jù)進行比較；步驟12)如果兩次加速度數(shù)據(jù)差異超過閾值，則定位標簽在預(yù)定信道發(fā)射一短串包含該定位標簽標識和WiFi包序列號的WiFi信號，然后進入休眠狀態(tài)；如果兩次加速度數(shù)據(jù)差異在閾值范圍內(nèi)，則定位標簽直接進入休眠狀態(tài)；其中，所述閾值由加速度傳感器型號及精度決定，休眠周期根據(jù)應(yīng)用需求而設(shè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在步驟3)中閱讀器通過UDP協(xié)議將定位測量信息發(fā)送到定位服務(wù)器，所使用的UDP數(shù)據(jù)包包含閱讀器的MAC地址、WiFi包的序列號、WiFi信號強度以及發(fā)射該WiFi信號的定位標簽的MAC地址。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟4)包括以下步驟 由定位服務(wù)器接收來自多個閱讀器傳遞過來的定位測量信息；由定位服務(wù)器根據(jù)定位測量信息中所包含的定位標簽的標識以及WiFi包的序列號來對信號強度值進行組合，得到各閱讀器測量的對于同一定位標簽發(fā)送的同一 WiFi信號的信號強度矢量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟5)由定位服務(wù)器基于步驟4)所形成的定位標簽的射頻指紋來估計該定位標簽的位置包括以下步驟步驟51)選取與上次估計位置的距離小于d的網(wǎng)格作為定位區(qū)域Sl ； 步驟52)基于步驟51)所選擇的定位區(qū)域Sl所覆蓋的閱讀器和所述定位標簽的射頻指紋對應(yīng)的閱讀器選擇公共閱讀器；步驟53)對于所選擇的定位區(qū)域Sl內(nèi)的每個網(wǎng)格進行如下操作 把該網(wǎng)格內(nèi)所有選擇閱讀器的似然值相乘，得到對應(yīng)網(wǎng)格的似然函數(shù)值，再與該網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的先驗概率相乘，得到對應(yīng)網(wǎng)格的后驗概率；步驟54)選擇最大后驗概率對應(yīng)的網(wǎng)格作為對定位標簽的位置的估計。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中步驟53)還包括對于與上次估計位置的距離大于d但小于D的區(qū)域S2內(nèi)的每個網(wǎng)格計算似然概率的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中步驟54)包括以下步驟如果定位區(qū)域Sl內(nèi)的最大的似然概率小于區(qū)域S2中k個似然概率時，則計算區(qū)域S2內(nèi)的每個網(wǎng)格的后驗概率，選擇S2中最大后驗概率對應(yīng)的網(wǎng)格作為對定位標簽的位置估計；否則，選擇Sl中最大后驗概率對應(yīng)的網(wǎng)格作為對定位標簽的位置估計。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中D= 2d ;k不超過區(qū)域S2內(nèi)網(wǎng)格總數(shù)的50%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在步驟1之前還包括訓(xùn)練的步驟，所述訓(xùn)練步驟包括以下步驟訓(xùn)練節(jié)點主動發(fā)射WiFi信號，閱讀器將訓(xùn)練節(jié)點的定位測量信息發(fā)送到定位服務(wù)器；定位服務(wù)器根據(jù)從多個閱讀器所接收的定位測量信息，利用混合高斯分布對每個閱讀器獲取的在相同網(wǎng)格位置的同一個定位標簽發(fā)射的多個信號強度測量值進行統(tǒng)計分析，并建立射頻指紋和對應(yīng)網(wǎng)格的映射關(guān)系。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，步驟52)還包括以下步驟如果選出來的公共閱讀器個數(shù)太大，則選取其中信號強度最大的K個，參數(shù)K依據(jù)實際環(huán)境來調(diào)整。
11.一種基于射頻指紋的實時定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括定位標簽，用于周期性發(fā)射WiFi信號，所述WiFi信號包含該定位標簽標識和WiFi包的序列號；閱讀器，用于接收由定位標簽發(fā)送的WiFi信號并測量該信號的信號強度，以及將定位測量信息發(fā)送到定位服務(wù)器，所述定位測量信息包含該閱讀器的標識、所接收的WiFi信號中定位標簽的標識、WiFi包的序列號和所測量的信號強度；定位服務(wù)器，用于對從多個閱讀器接收的定位測量信息進行同步，以形成對于定位標簽的射頻指紋，并且基于所形成的定位標簽的射頻指紋來估計該定位標簽的位置，所述定位標簽的射頻指紋為各閱讀器測量的由同一定位標簽發(fā)射的同一 WiFi信號的信號強度矢量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，定位標簽蘇醒后，使用內(nèi)部集成的加速度傳感器采集自身加速度數(shù)據(jù)，并與最近一次采集的加速度數(shù)據(jù)進行比較；如果兩次加速度數(shù)據(jù)差異超過閾值，則定位標簽在預(yù)定信道發(fā)射一短串包含該定位標簽標識和WiFi包序列號的WiFi信號，然后進入休眠狀態(tài)；如果兩次加速度數(shù)據(jù)差異在閾值范圍內(nèi)，則定位標簽直接進入休眠狀態(tài)；其中，所述閾值由加速度傳感器型號及精度決定，休眠周期根據(jù)應(yīng)用需求而設(shè)定。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，閱讀器通過UDP協(xié)議將定位測量信息發(fā)送到定位服務(wù)器，所使用的UDP數(shù)據(jù)包包含閱讀器的MAC地址、WiFi包的序列號、WiFi信號強度以及發(fā)射該WiFi信號的定位標簽的MAC地址。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，定位服務(wù)器包括信息處理模塊和定位引擎，所述信息處理模塊用于接收來自多個閱讀器傳遞過來的定位測量信息并根據(jù)定位測量信息中所包含的定位標簽的標識以及WiFi包的序列號來對信號強度值進行組合，得到各閱讀器測量的對于同一定位標簽發(fā)送的同一 WiFi信號的信號強度矢量；所述定位引擎基于所形成的定位標簽的射頻指紋，采用如權(quán)利要求5、6、7、8和10之一所述的方法來估計該定位標簽的位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于射頻指紋的實時定位系統(tǒng)，采用定位標簽主動發(fā)射短數(shù)據(jù)包，閱讀器測量相應(yīng)信號強度并發(fā)送到定位服務(wù)器，定位服務(wù)器負責(zé)數(shù)據(jù)同步并估計定位標簽的位置。該系統(tǒng)減少了定位標簽發(fā)射數(shù)據(jù)量，降低定位標簽?zāi)芎模娱L標簽單次充電后的工作時間，而且由于定位服務(wù)器采用了混合高斯分布模型、基于公共閱讀器集的預(yù)定數(shù)目最大信號強度閱讀器挑選、自適應(yīng)區(qū)域搜索等機制，提高該系統(tǒng)的定位精度并降低了計算量。
文檔編號G06K17/00GK102333372SQ20111027335
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者徐俊俊, 李慧, 羅海勇, 趙方 申請人:中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所