CN106199509A - 用于无线定位的位置指纹更新方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于无线定位的位置指纹更新方法和装置,可对位置指纹自适应地调整,保证定位的准确度。该方法包括:根据一个用户终端检测的多个接入点的接收信号强度指示,执行多轮投票,在每一轮投票中,根据所述多个接入点中的部分接入点的接收信号强度指示和预先在多个参考位置处检测的所述部分接入点的接收信号强度指示,计算所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的每一个的相似程度值;其中,在每一轮投票中的所述部分接入点不同;如果所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的一个的相似程度值大于设定阈值,则利用所述用户终端检测的所述多个接入点中除所述部分接入点之外的其它接入点的接收信号强度指示更新在该参考位置处的位置指纹。
Description
技术领域
本发明涉及无线定位领域,尤其涉及一种用于无线定位的位置指纹更新方法和装置。
背景技术
通常,使用基于全球定位***(GPS)的方案来进行定位。然而,由于来自卫星的信号太弱以至于不能穿透大部分建筑物,因此使用基于GPS的方案在室内定位准确度很差。
目前已经提出了一些用于在室内定位的技术方案,例如美国专利申请US2010134356A1所提出的室内定位***,这些用于室内定位的技术方案通常要求用户携带实现定位所需的专用设备(例如电子标签)。
文献1(卢恒惠刘兴川张超林孝廉,清华大学深圳研究生院,基于三角形与位置指纹识别算法的WiFi定位比较,移动通信,2010年10期)公开了一种利用WiFi技术和位置指纹识别算法进行定位的技术方案。利用文献1所公开的技术方案,对于用户而言,不需要挟带专用定位设备,只要使用随身携带的手机即可进行定位。
然而,考虑到WiFi信号是不稳定的,而且定位区域中的无线传播环境可能会不时地发生变化,例如,由于建筑物布局的改变使得无线信号的传播路径发生变化,如果一直使用预定的(例如通过预先的训练获得的)位置指纹进行定位,将可能影响定位的准确度。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种用于无线定位的位置指纹更新方法和装置,利用该方法和装置,能够使位置指纹反映定位区域中的无线传播环境的变化以及用于定位的接入点的变动,保证定位的准确度。
根据本发明实施例的一种用于无线定位的位置指纹更新方法,包括:
根据一个用户终端检测的多个接入点的接收信号强度指示,执行多轮投票,在每一轮投票中,根据所述多个接入点中的部分接入点的接收信号强度指示和预先在多个参考位置处检测的所述部分接入点的接收信号强度指示,计算所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的每一个的相似程度值;其中,在每一轮投票中的所述部分接入点不同;
如果所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的一个的相似程度值大于设定阈值,则利用所述用户终端检测的所述多个接入点中除所述部分接入点之外的其它接入点的接收信号强度指示更新在该参考位置处的位置指纹;其中,所述位置指纹包括预先在所述多个参考位置处检测的所述多个接入点的接收信号强度指示。
根据本发明实施例的一种用于无线定位的位置指纹更新装置,包括:
投票模块,用于根据一个用户终端检测的多个接入点的接收信号强度指示,执行多轮投票,在每一轮投票中,根据所述多个接入点中的部分接入点的接收信号强度指示和预先在多个参考位置处检测的所述部分接入点的接收信号强度指示,计算所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的每一个的相似程度值;其中,在每一轮投票中的所述部分接入点不同;
更新模块,用于如果所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的一个的相似程度值大于设定阈值,则利用所述用户终端检测的所述多个接入点中除所述部分接入点之外的其它接入点的接收信号强度指示更新在该参考位置处的位置指纹;其中,所述位置指纹包括预先在所述多个参考位置处检测的所述多个接入点的接收信号强度指示。
通过本发明实施例的技术方案,使得位置指纹可以自适应地调整,从而适应定位区域中的无线传播环境和用于定位的接入点的变动,减少不稳定的无线信号对定位准确度的影响。并且,该位置指纹的更新过程可与对用户终端的定位过程有机地整合,不会增加额外的运算量,且不需要重新进行训练,因此,降低了定位***的维护复杂度,同时也能够及时地更新位置指纹,保证定位的准确度。
附图说明
以下将结合附图,通过根据本发明的具体实施例来对本发明的目的、特征和效果进行详细说明。这些说明仅用于示例,并不用以限制本发明的保护范围。其中:
图1示出了根据本发明的实施例所用于的一种无线定位***的架构示意图;
图2示出了根据本发明一个实施例的位置指纹的更新方法;
图3示出了根据本发明另一个实施例的位置指纹的更新方法;
图4示出了根据本发明一个实施例的位置指纹更新装置的示意图;
图5示出了根据本发明又一个实施例的位置指纹更新装置的示意图;
图6示出了根据本发明一个实施例的服务器的示意图。
具体实施方式
现在参考图1,其示出了根据本发明的实施例所用于的一种无线定位***的架构示意图。如图1所示,定位***10可以包括四个接入点(AP:AccessPoint)20A至20D、用于训练的智能手机30、用户携带的智能手机40和服务器50,以对区域A进行定位。
区域A可以被划分为十六个相同的网格,并且每个网格的中心点被用作定位的参考位置R,从而在区域A中具有十六个参考位置R1-R16。
接入点20A至20D可以位于区域A中或周边的不同位置处,其中,接入点20A、20B和20C为预先布置的主干接入点,其位置已知且固定;20D为区域A中存在的其它接入点,其位置在训练阶段获知。接入点20A至20D均具有WiFi发射器,在被启动后各自不断地发射包含有其标识的WiFi信号。
智能手机30具有WiFi接收器,并且仅在训练阶段工作。在训练阶段,智能手机30在室内区域A中的每一个参考位置Ri(i=1,2,…,16)处以预定的时间间隔多次检测各个接入点20A至20D的接收信号强度指示(RSSI:Received Signal Strength Indication),从而在参考位置Ri处检测到各个接入点20A至20D的多个RSSI采样值,然后智能手机30把参考位置Ri的标识和在参考位置Ri处检测的各个接入点20A至20D的多个接收信号强度指示采样值一起发送给服务器50,以便服务器50生成和存储参考位置Ri的位置指纹供定位时使用。
智能手机40是用户携带的手机。当用户携带智能手机40进入到区域A时,用户可通过智能手机40定期执行定位操作,以对其当前位置D进行定位。在每次定位操作过程中,智能手机40以预定的时间间隔多次检测各个接入点20A至20D的RSSI,从而在其当前位置D处检测到各个接入点20A至20D的多个RSSI采样值,然后智能手机40把在其当前位置D处检测到的各个接入点20A至20D的多个RSSI采样值发送给服务器50,以便服务器50对当前位置D进行定位,最后在从服务器50接收到其当前位置D的位置信息之后,智能手机40在屏幕上呈现当前位置D。
服务器50可以用于当从智能手机30接收到参考位置Ri的标识和在参考位置Ri处检测的各个接入点20A至20D的多个RSSI采样值时,首先去掉所述多个RSSI采样值中的最大采样值和最小采样值,然后计算所述多个RSSI采样值中的其余RSSI采样值的均值,作为在参考位置Ri处检测的各个接入点20A至20D的RSSI。所计算的在参考位置Ri处检测的各个接入点20A至20D的RSSI与参考位置Ri的标识被相关联地存储在一起,作为参考位置Ri的位置指纹。
在定位阶段,服务器50还可以用于当从智能手机40接收到在其当前位置D处检测的各个接入点20A至20D的多个RSSI采样值时,去掉所述多个RSSI采样值中的最大采样值和最小采样值,并计算所述多个采样值中的其余RSSI采样值的均值,作为在当前位置D处检测的各个接入点20A至20D的RSSI;然后,服务器50可以执行N轮投票,N为接入点20A至20D的总数目,在每一轮投票中,根据在当前位置D处检测的各个接入点20A至20D中的N-1个接入点的RSSI和在十六个参考位置R1-R16处检测的该N-1个接入点的RSSI来计算当前位置D与十六个参考位置R1-R16中的每一个的相似程度值,并根据所计算的相似程度值向对应的参考位置赋予指定票数;其中,每轮投票中的N-1个接入点不相同,也就是说,每轮投票中均有一个接入点不相同;最后,服务器50根据N轮投票的结果将票数最高的参考位置的位置信息作为当前位置D的位置信息发送给智能手机40。
从以上描述的无线定位***的架构示意图可以看出,定位的准确度与位置指纹的准确度密切相关。而定位区域中的无线传播环境以及用于定位的接入点(例如区域A中的接入点20D)可能会不时地发生变动,因此,现在参考图2,其示出了根据本发明一个实施例的位置指纹的更新方法,以使位置指纹能够反映定位区域中的无线传播环境的变化,保证定位的准确度。
如图2所示,在步骤200,根据一个用户终端检测的多个接入点的接收信号强度指示,执行多轮投票,在每一轮投票中,根据所述多个接入点中的部分接入点的接收信号强度指示和预先在多个参考位置处检测的所述部分接入点的接收信号强度指示,计算所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的每一个的相似程度值;其中,在每一轮投票中的所述部分接入点不同。仍以图1所示的无线定位***10为例,根据用户的智能手机40检测的各个接入点20A至20D的RSSI,执行N轮投票,每轮投票中均有一个接入点不同。在每一轮投票中,根据各个接入点20A至20D中的N-1个接入点的RSSI和在十六个参考位置R1-R16处检测的该N-1个接入点的RSSI来计算智能手机40的当前位置D与十六个参考位置R1-R16中的每一个的相似程度值。可以看出,该步骤就是用于对智能手机40的当前位置D进行定位的多轮投票步骤。
在步骤202,如果所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的一个的相似程度值大于设定阈值,则利用所述用户终端检测的所述多个接入点中除所述部分接入点之外的其它接入点的接收信号强度指示更新在该参考位置处的位置指纹。例如,在一轮投票中,根据各个接入点20A至20D中的20B至20D的RSSI和在十六个参考位置R1-R16处检测的该N-1个接入点的RSSI所计算的智能手机40的当前位置D与参考位置R5的相似程度值大于设定的阈值,则利用智能手机40在当前位置D处检测的接入点20A的RSSI,来更新在参考位置R5处的接入点20A的位置指纹。
通过图2所示的实施例,使得位置指纹可以自适应地调整,从而适应定位区域中的无线传播环境的变化,减少不稳定的无线信号对定位准确度的影响。并且,该位置指纹的更新过程与对用户终端的定位过程有机地整合,不会增加额外的运算量,特别适合用于定位的接入点及其位置没有较大的变动的情形。
在图2所示的实施例中,可以结合多种匹配算法来计算当前位置D与每一个参考位置的相似程度值,这能克服单一匹配算法的局限性对相似度计算的影响,以提高匹配的准确性。例如,所计算的当前位置D与每一个参考位置的相似程度值是欧式距离和相关系数的加权平均值,或者是欧式距离和相关系数中的每一个,其二者分别通过等式(1)中的最短距离算法和等式(2)中的Pearson相关分析算法计算得到:
在等式(1)中,Xj表示在当前位置D处检测的第j个计算用接入点的RSSI,Yj表示在参考位置Ri处检测的第j个计算用接入点的RSSI,N-1表示计算用接入点的总数。
在等式(2)中,Xj表示在当前位置D处检测的第j个计算用接入点的RSSI,Yj表示在参考位置Ri处检测的第j个计算用接入点的RSSI,N-1表示计算用接入点的总数。
在使用多种类型的相似程度值的加权平均值时,可以根据定位区域的无线传播环境的特点,为不同类型的相似程度值分别赋予各自的权值。例如,在申请人对根据本发明的方法进行试验时表明,为相关系数赋予更大的权值可以获得更好的匹配准确度。
本领域技术人员应当理解,虽然在对图2所示实施例的描述中,以每一轮投票中使用N-1个接入点的RSSI为例,来计算当前位置D与每一个参考位置的相似程度值,并对位置指纹进行更新,以及对当前位置D进行定位,但本发明并不局限于此。在根据本发明的其它实施例中,也可以采用其它数量的部分接入点的RSSI来计算所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的每一个的相似程度值。当使用的部分接入点的数量更少时,可以提高位置指纹的更新速度,但同时可能会影响匹配和定位的准确度。
现在参考图3,其示出了根据本发明另一个实施例的位置指纹的更新方法,该实施例在图2所示实施例的基础上,可以使位置指纹能够反映用于定位的接入点的变动。
如图3所示,在步骤300,针对一个新增的接入点,获取一个用户终端检测的该新增的接入点的RSSI。仍以图1所示的无线定位***10为例,主干接入点20A、20B和20C可以通过WDS功能发现区域A中新增的接入点(图1中未示出),则该新增的接入点也可用于定位。针对该新增的接入点,获取智能手机40检测的该新增的接入点的RSSI。为了改善RSSI采样值的质量,减少噪声的影响,智能手机40可以预定的时间间隔多次检测该新增的接入点的RSSI,并将所检测的该新增的接入点的多个RSSI采样值发送给服务器50。
在步骤302,如果对该用户终端进行了定位,则利用该用户终端检测的该新增的接入点的接收信号强度指示更新在该用户终端的定位位置处的位置指纹。例如,服务器50通过多轮投票的方式对智能手机40的当前位置D进行了定位,则利用智能手机40检测的该新增的接入点的多个RSSI采样值来更新在智能手机40的当前位置D(即票数最高的参考位置)处的位置指纹,其中,服务器50首先去掉所述多个RSSI采样值中的最大采样值和最小采样值,然后计算所述多个采样值中的其余RSSI采样值的均值,作为在当前位置D处的该新增的接入点的RSSI,并将该新增的接入点的标识与该新增的接入点的RSSI相关联,以更新在当前位置D处的位置指纹。如果用户的智能手机40遍历了区域A,或者通过对不同用户终端的定位结果能够覆盖整个定位区域,就可以在所有的参考位置上建立针对该新增的接入点的位置指纹。
通过图3所示的实施例,不需要重新进行训练,便可以及时发现定位区域中新增的接入点,并为其建立位置指纹,从而使位置指纹能够反映可用于定位的接入点的变动,提高定位的准确度,并降低定位***的维护复杂度。
本领域技术人员应当理解,虽然在上面的实施例中,在计算在参考位置或当前位置D处检测的接入点的RSSI时不包括最大RSSI采样值和最小RSSI采样值,然而,本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例中,在计算在参考位置或当前位置D处检测的接入点的RSSI时也可以包括最大RSSI采样值和最小RSSI采样值中的其中一个或两个。
本领域技术人员应当理解,虽然在上面的实施例中,以无线定位***10为例来对根据本发明的方法进行了描述,然而,本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例中,根据本发明的方法也可以适用于其它基于位置指纹的无线定位***。此外,根据本发明的实施例不但适用于在室内区域进行定位,而且也适用于在室外区域进行定位。
以上通过具体实施例对根据本发明的方法进行了详细描述。与此相应,本发明实施例还提供一种用于无线定位的位置指纹更新装置。现在参考图4,其示出了根据本发明一个实施例的位置指纹更新装置的示意图。图4所示的装置可以利用软件、硬件或软硬件结合的方式来实现,并且可以安装在服务器50中。
如图4所示,用于无线定位的位置指纹更新装置400可以包括投票模块410和更新模块420,其中,投票模块410可以用于根据一个用户终端检测的多个接入点的接收信号强度指示,执行多轮投票,在每一轮投票中,根据所述多个接入点中的部分接入点的接收信号强度指示和预先在多个参考位置处检测的所述部分接入点的接收信号强度指示,计算所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的每一个的相似程度值;其中,在每一轮投票中的所述部分接入点不同。更新模块420可用于如果所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的一个的相似程度值大于设定阈值,则利用所述用户终端检测的所述多个接入点中除所述部分接入点之外的其它接入点的接收信号强度指示更新在该参考位置处的位置指纹;其中,所述位置指纹包括预先在所述多个参考位置处检测的所述多个接入点的接收信号强度指示。
现在参考图5,其示出了根据本发明又一个实施例的位置指纹更新装置的示意图,该实施例在图4所示实施例的基础上,可以使位置指纹能够反映用于定位的接入点的变动。图5所示的装置可以利用软件、硬件或软硬件结合的方式来实现,并且可以安装在服务器50中。
如图5所示,用于无线定位的位置指纹更新装置400还可以进一步包括获取模块430,该获取模块430可以用于针对一个新增的接入点,获取一个用户终端检测的该新增的接入点的接收信号强度指示。则所述更新模块420还可以用于如果对该用户终端进行了定位,则利用该用户终端检测的该新增的接入点的接收信号强度指示更新在该用户终端的定位位置处的位置指纹。
现在参考图6,其示出了按照本发明一个实施例的服务器的示意图。如图6所示,服务器50可以包括存储器610和处理器620。其中,存储器610可以存储可执行指令。处理器620可以根据存储器610所存储的可执行指令,实现前述装置400的各个模块所执行的操作。
此外,本发明实施例还提供一种机器可读介质,其上存储有可执行指令,当所述可执行指令被执行时,使得机器执行处理器620所实现的操作。
对于装置400的各个模块所执行的操作的详细描述可以参见前述本发明方法的具体实施例中的相应内容,在此不再赘述。
本领域技术人员应该理解,虽然本说明书是按照各个实施例描述的,但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。
本领域技术人员应当理解,上面所公开的各个实施例,可以在不偏离发明实质的情况下做出各种变形和改变。因此,本发明的保护范围应当由所附的权利要求书来限定。
Claims (16)
1.一种用于无线定位的位置指纹更新方法,包括:
根据一个用户终端检测的多个接入点的接收信号强度指示,执行多轮投票,在每一轮投票中,根据所述多个接入点中的部分接入点的接收信号强度指示和预先在多个参考位置处检测的所述部分接入点的接收信号强度指示,计算所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的每一个的相似程度值;其中,在每一轮投票中的所述部分接入点不同;
如果所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的一个的相似程度值大于设定阈值,则利用所述用户终端检测的所述多个接入点中除所述部分接入点之外的其它接入点的接收信号强度指示更新在该参考位置处的位置指纹;其中,所述位置指纹包括预先在所述多个参考位置处检测的所述多个接入点的接收信号强度指示。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
针对一个新增的接入点,获取一个用户终端检测的该新增的接入点的接收信号强度指示;
如果对该用户终端进行了定位,则利用该用户终端检测的该新增的接入点的接收信号强度指示更新在该用户终端的定位位置处的位置指纹。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述相似程度值为多种类型的相似程度值的加权平均值;其中,所述多种类型的相似程度值是分别基于不同的匹配算法计算得到的。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述相似程度值为多种类型的相似程度值中的每一个;其中,所述多种类型的相似程度值是分别基于不同的匹配算法计算得到的。
5.如权利要求3或4所述的方法,其特征在于,
所述多种类型的相似程度值包括欧式距离和相关系数。
6.如权利要求1至4任一所述的方法,其特征在于,
所述部分接入点是所述多个接入点中的N-1个接入点,其中,N表示所述多个接入点的数目。
7.如权利要求1至4任一所述的方法,其特征在于,
所述接收信号强度指示为多个接收信号强度指示采样值的均值,其中,所述均值为所述多个接收信号强度指示采样值中所有采样值的均值,或者为除了最大采样值和/或最小采样值之外的剩余采样值的均值。
8.一种用于无线定位的位置指纹更新装置,包括:
投票模块,用于根据一个用户终端检测的多个接入点的接收信号强度指示,执行多轮投票,在每一轮投票中,根据所述多个接入点中的部分接入点的接收信号强度指示和预先在多个参考位置处检测的所述部分接入点的接收信号强度指示,计算所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的每一个的相似程度值;其中,在每一轮投票中的所述部分接入点不同;
更新模块,用于如果所述用户终端的位置与所述多个参考位置中的一个的相似程度值大于设定阈值,则利用所述用户终端检测的所述多个接入点中除所述部分接入点之外的其它接入点的接收信号强度指示更新在该参考位置处的位置指纹;其中,所述位置指纹包括预先在所述多个参考位置处检测的所述多个接入点的接收信号强度指示。
9.如权利要求8所述的装置,其特征在于,还包括:
获取模块,用于针对一个新增的接入点,获取一个用户终端检测的该新增的接入点的接收信号强度指示;
所述更新模块,还用于如果对该用户终端进行了定位,则利用该用户终端检测的该新增的接入点的接收信号强度指示更新在该用户终端的定位位置处的位置指纹。
10.如权利要求8所述的装置,其特征在于,
所述相似程度值为多种类型的相似程度值的加权平均值;其中,所述多种类型的相似程度值是分别基于不同的匹配算法计算得到的。
11.如权利要求8所述的装置,其特征在于,
所述相似程度值为多种类型的相似程度值中的每一个;其中,所述多种类型的相似程度值是分别基于不同的匹配算法计算得到的。
12.如权利要求10或11所述的装置,其特征在于,
所述多种类型的相似程度值包括欧式距离和相关系数。
13.如权利要求8至11任一所述的装置,其特征在于,
所述部分接入点是所述多个接入点中的N-1个接入点,其中,N表示所述多个接入点的数目。
14.如权利要求8至11任一所述的装置,其特征在于,
所述接收信号强度指示为多个接收信号强度指示采样值的均值,其中,所述均值为所述多个接收信号强度指示采样值中所有采样值的均值,或者为除了最大采样值和/或最小采样值之外的剩余采样值的均值。
15.一种服务器,包括:
存储器,用于存储可执行指令;以及
处理器,用于根据所述存储器所存储的可执行指令,执行权利要求1至7中的任意一个权利要求所包括的操作。
16.一种机器可读介质,其上存储有可执行指令,当所述可执行指令被执行时,使得机器执行权利要求1至7中的任意一个权利要求所包括的操作。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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