CN107801158A - 众包更新位置指纹数据库的方法及*** - Google Patents

众包更新位置指纹数据库的方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种众包更新位置指纹数据库的方法及***,属于定位技术领域,所述方法,包括:构建定位服务器位置指纹数据库;蜂窝移动终端运动估计;蜂窝基站配置处于连接状态的蜂窝移动终端进行周期性信道测量;定位服务器对于所有空中接口记录,依据空中接口记录中坐标信息,查找与该坐标所指向的定位栅格,并将该条空中接口记录中的信号强度信息作为该定位栅格指纹更新的备选指纹;定位服务器更新相应定位栅格的特征位置指纹向量中相应分量。本***实现了进行全方位的监控。本方法提升指纹更新周期,降低信令开销并且降低更新成本。

Description

众包更新位置指纹数据库的方法及***
技术领域
本发明涉及一种众包更新位置指纹数据库的方法及***。
背景技术
在互联网和人工智能的巨大推动下,基于位置的服务在室内环境中的需求迅猛增长。无论是特殊情况下的紧急救援,还是日常生活中的定位导航、个性化推送,都需要获取人们的物理位置。目前,室内定位技术总体分为三类:几何定位方法、临近定位方法以及指纹匹配定位方法。
指纹定位法的优势在于不需多边定位法中需要建立信道参数模型来估计收发机之间的距离,不需额外开发硬件平台来估计信道参数而减少了硬件开发的成本,甚至也不需要接入点具体的位置与布局。
指纹定位算法的关键之一在于位置指纹数据库的建立和维护。实验表明,室内环境下射频信号传播非常复杂,墙壁、门窗和桌椅等设施以及人员走动会引发射频信号传播的多径和阴影效应,导致在室内固定位置处接收到的室内接入点信号时变性很强;此外,部署在室内的接入点也可能发生故障或位置变更。这些,意味着离线阶段建立的位置指纹库并需要经常维护更新,不可能一劳永逸,否则会使得定位结果不准确。但是,若采用专人定期更新指纹库的方法,非常耗费人力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种众包更新位置指纹数据库的方法及***,以提高指纹更新周期,降低信令开销最终降低更新成本。
本发明是这样实现的:
第一方面,本发明实施例提供了一种众包更新位置指纹数据库的方法,所述方法,包括:
构建定位服务器位置指纹数据库;
蜂窝移动终端运动估计;
蜂窝基站配置处于连接状态的蜂窝移动终端进行周期性信道测量;
定位服务器对于所有空中接口记录,依据空中接口记录中坐标信息,查找与该坐标所指向的定位栅格,并将该条空中接口记录中的信号强度信息作为该定位栅格指纹更新的备选指纹;
定位服务器更新相应定位栅格的特征位置指纹向量中相应分量。
进一步地,所述构建定位服务器位置指纹数据库的步骤包括:
构建二维栅格图;
将所述二维栅格图以预设比例划分为多个相同栅格,以每个栅格的几何中心作为获取特征位置指纹向量的定位参考点;
获取每个栅格的定位参考点处的特征位置指纹向量;
所有栅格的定位参考点处的特征位置指纹向量组成位置指纹数据库。
第二方面,本发明实施例提供了一种众包更新位置指纹数据库的***,所述***包括定位服务器、蜂窝基站以及移动终端,
所述定位服务器,用于构建定位服务器位置指纹数据库;
所述蜂窝基站,用于配置处于连接状态的蜂窝移动终端进行周期性信道测量;
所述定位服务器,还用于对于所有空中接口记录,依据空中接口记录中坐标信息,查找与该坐标所指向的定位栅格,并将该条空中接口记录中的信号强度信息作为该定位栅格指纹更新的备选指纹;更新相应定位栅格的特征位置指纹向量中相应分量。
进一步地,所述定位服务器,具体用于构建二维栅格图;将所述二维栅格图以预设比例划分为多个相同栅格,以每个栅格的几何中心作为获取特征位置指纹向量的定位参考点;获取每个栅格的定位参考点处的特征位置指纹向量;所有栅格的定位参考点处的特征位置指纹向量组成位置指纹数据库。
进一步地,所述蜂窝基站包括,***(4G,Four Generation)移动通信基站,第三代(3G,Three Generation)移动通信基站,第二代(2G,Two Generation)移动通信基站。
进一步地,所述特征位置指纹向量,包括,2G基站的信号强度,3G基站的信号强度,4G基站的信号强度。
本发明的有益效果:
本发明通过构建定位服务器位置指纹数据库;蜂窝移动终端运动估计;蜂窝基站配置处于连接状态的蜂窝移动终端进行周期性信道测量;定位服务器对于所有空中接口记录,依据空中接口记录中坐标信息,查找与该坐标所指向的定位栅格,并将该条空中接口记录中的信号强度信息作为该定位栅格指纹更新的备选指纹;定位服务器更新相应定位栅格的特征位置指纹向量中相应分量。本***实现了进行全方位的监控。本方法提升指纹更新周期,降低信令开销并且降低更新成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例提供的一种众包更新位置指纹数据库的***的结构框图;
图2示出了本发明实施例提供的一种众包更新位置指纹数据库的方法的流程图。
图3示出了本发明实施例提供的一种众包更新位置指纹数据库的方法的中步骤S110的一种实施方式流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提出一种位置指纹数据库更新方法,该方法应用于图1所示的***10,该***10包括定位服务器11、蜂窝基站12以及移动终端13,对本发明具体实施方式进行详细说明。
该位置指纹数据库更新方法具体包括如下步骤:
步骤S110,构建定位服务器位置指纹数据库,作为一种方式步骤,步骤S110包括:步骤S111到步骤S114的内容。其中,
步骤S111,构建二维栅格图。
步骤S112,将所述二维栅格图以预设比例划分为多个相同栅格,以每个栅格的几何中心作为获取特征位置指纹向量的定位参考点。
此文件,以5m×5m(其它满足本文件设定条件的精度也可以)为精度划分室内区域,得到二位栅格,并以栅格的几何中心作为该栅格的定位参考点。
步骤S113,获取每个栅格的定位参考点处的特征位置指纹向量。
体的,该特征位置指纹向量可以为定位参考点处的多模信号强度;包括定位参考点处接收到的蜂窝基站下行参考信号接收功率(RSRP,Reference Signal ReceivedPower);其中,蜂窝基站包括,***移动通信(4G,Four Generation)基站,第三代移动通信(3G,Three Generation)基站,第二代移动通信(2G,Two Generation)基站。
步骤S114,所有栅格的定位参考点处的特征位置指纹向量组成位置指纹数据库。
其中,每一个栅格对应的特征位置指纹向量中均包含有2G、3G、4G所分别对应的信号强度之一或多种,将定位参考点处的多模信号强度作为该栅格的特征位置指纹向量,所有定位栅格的特征位置指纹向量组成定位位置指纹数据库。
其中,特征位置指纹向量,包括,2G基站的信号强度,3G基站的信号强度,4G基站的信号强度。
步骤S120,蜂窝移动终端运动估计。蜂窝移动终端的内置传感器设备对蜂窝移动终端的路径进行实时跟踪。其中,蜂窝移动终端的内置传感器设备包括:加速度计,罗盘和磁力计。其中,蜂窝移动终端的路径采样记录包括:该移动终端的国际移动用户标识码(International Mobile Subscriber Identification,IMSI),路径起始坐标点,位置采样坐标点之间的步长,前进方向。蜂窝移动终端连续轨迹跟踪。蜂窝移动终端依据路径采样记录,计算出自身的完整的连续移动轨迹。
步骤S130,蜂窝基站配置处于连接状态的蜂窝移动终端进行周期性信道测量。
处于连接状态的蜂窝移动终端检测服务小区蜂窝基站RSRP,并按照一定时间间隔周期,并携带自身坐标信息,以测量汇报(Measurement Report,MR)消息的形式,通过空口向服务小区蜂窝基站上报;蜂窝基站将蜂窝移动终端上报的MR消息中RSRP信息,该移动终端的国际移动用户标识码(International Mobile Subscriber Identification,IMSI)信息,蜂窝网络基站制式信息,坐标信息,以及该条MR消息的时间戳信息关联为一条空中接口记录;蜂窝基站将该空中接口记录转发给定位服务器。
蜂窝基站包括,4G基站,3G基站,2G基站。蜂窝移动终端,包括:4G移动终端,3G移动终端,2G移动终端。
特别地,对于4G基站,空中接口特指Uu接口,对于3G基站和2G基站,空中接口特指Um接口。
步骤S140,定位服务器对于所有空中接口记录,依据空中接口记录中坐标信息,查找与该坐标所指向的定位栅格,并将该条空中接口记录中的信号强度信息作为该定位栅格指纹更新的备选指纹。
步骤S150,定位服务器更新相应定位栅格的特征位置指纹向量中相应分量。
具体的,根据空中接口记录中的网络制式信息不同,在进行相应栅格的特征位置指纹向量中相应分量更新时,进行对应的更新;对于空中接口记录中网络制式信息为2G网络,提取2G移动终端上报的MR消息中RSRP信息并更新相应栅格的特征位置指纹向量中2G基站的信号强度分量;对于空中接口记录中网络制式信息为3G网络,提取3G移动终端上报的MR消息中RSRP信息并更新相应栅格的特征位置指纹向量中3G基站的信号强度分量;对于空中接口记录中网络制式信息为4G网络,提取4G移动终端上报的MR消息中RSRP信息并更新相应栅格的特征位置指纹向量中4G基站的信号强度分量。
其中,如表1所示统计结果,全北京共有600万4G移动终端,全北京市范围内4G移动终端每天上报约26亿条MR消息,其中,室内MR有约15.95亿条。进一步,如表2统计结果,在五环内室内,4G移动终端每天上报约14亿条MR消息,其中室内MR有约10.5亿条;依据表1和表2统计结果,在室内平均25m2范围,每天可以收集到11条4G MR消息。因此,每个定位栅格的特征位置指纹向量中4G基站的信号强度分量更新时间间隔可以短到2小时。考虑到4G、3G、2G移动终端的渗透率是由低到高的,5m×5m区域内的每一个定位栅格特征位置指纹向量中的所有基站强度的更新时间间隔至多为2小时。
表1全北京市MR统计数目
5m×5m栅格总数 MR总数 室内MR占比
2.98亿 25.69亿 62.1%
表2五环内MR统计数目
5m×5m栅格总数 MR总数 室内MR占比
0.89亿 14.42亿 72.8%
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种众包更新位置指纹数据库的方法,其特征在于,所述方法,包括:
构建定位服务器位置指纹数据库;
蜂窝移动终端运动估计;
蜂窝基站配置处于连接状态的蜂窝移动终端进行周期性信道测量;
定位服务器对于所有空中接口记录,依据空中接口记录中坐标信息,查找与该坐标所指向的定位栅格,并将该条空中接口记录中的信号强度信息作为该定位栅格指纹更新的备选指纹;
定位服务器更新相应定位栅格的特征位置指纹向量中相应分量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述构建定位服务器位置指纹数据库的步骤包括:
构建二维栅格图;
将所述二维栅格图以预设比例划分为多个相同栅格,以每个栅格的几何中心作为获取特征位置指纹向量的定位参考点;
获取每个栅格的定位参考点处的特征位置指纹向量;
所有栅格的定位参考点处的特征位置指纹向量组成位置指纹数据库。
3.一种众包更新位置指纹数据库的***,其特征在于,所述***包括定位服务器、蜂窝基站以及移动终端,
所述定位服务器,用于构建定位服务器位置指纹数据库;
所述蜂窝基站,用于配置处于连接状态的蜂窝移动终端进行周期性信道测量;
所述定位服务器,还用于对于所有空中接口记录,依据空中接口记录中坐标信息,查找与该坐标所指向的定位栅格,并将该条空中接口记录中的信号强度信息作为该定位栅格指纹更新的备选指纹;新相应定位栅格的特征位置指纹向量中相应分量。
4.根据权利要求3所述的***,其特征在于,所述定位服务器,具体用于构建二维栅格图;将所述二维栅格图以预设比例划分为多个相同栅格,以每个栅格的几何中心作为获取特征位置指纹向量的定位参考点;获取每个栅格的定位参考点处的特征位置指纹向量;所有栅格的定位参考点处的特征位置指纹向量组成位置指纹数据库。
5.根据权利要求4所述的***,其特征在于,所述蜂窝基站包括,***移动通信(4G,Four Generation)基站,第三代移动通信(3G,Three Generation)基站,第二代移动通信(2G,Two Generation)基站。
6.根据权利要求4所述的***,其特征在于,所述特征位置指纹向量,包括,2G基站的信号强度,3G基站的信号强度,4G基站的信号强度。
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