一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法。該方法在離線訓練階段首先收集一個場景中多個參考點及校驗節(jié)點的信號特征，建立靜態(tài)射頻地圖；然后根據(jù)該場景的靜態(tài)射頻地圖，計算每個參考點的路徑損耗參數(shù)；再根據(jù)路徑損耗參數(shù)對參考點進行分簇，將定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域；最后對每個子區(qū)域內(nèi)參考點的RSSI指紋與該子區(qū)域內(nèi)校驗點的RSSI指紋進行穩(wěn)健線性回歸。在線定位階段，利用定時獲取的校驗點RSSI與穩(wěn)健回歸系數(shù)更新射頻地圖，然后將此射頻地圖用于加權的K鄰居算法，從而實現(xiàn)定位。本方法簡單易行，定位精度高，能有效減少RSSI隨機抖動以及室內(nèi)人員走動干擾等因素引起射頻地圖過時對定位計算造成的影響。
【專利說明】一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及室內(nèi)無線定位【技術領域】，特別是一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法。
【背景技術】
[0002]隨著移動通信和無線技術的發(fā)展，基于位置的服務受到越來越廣泛的關注。人們對室內(nèi)定位信息的需求與日俱增，地下停車場、物流倉儲、礦井、醫(yī)院、監(jiān)獄、考古現(xiàn)場、展廳、博物館等大型的室內(nèi)場所都需要對人員或物品進行實時定位，才能實現(xiàn)導航、監(jiān)控和智能管理等功能?；谏漕l地圖的室內(nèi)定位方法由于具有較高的定位精度且計算方法簡單，成為近年來最主要的室內(nèi)無線定位方法之一。
[0003]基于射頻地圖的室內(nèi)定位方法主要通過將在線定位階段未知節(jié)點與離線階段建立參考點射頻地圖中的信號指紋進行匹配計算得到未知節(jié)點的位置。然而由于室內(nèi)環(huán)境受墻壁遮擋、人員走動等因素的影響，導致射頻地圖不能準確的表征實時環(huán)境信號指紋的情況，因而造成定位精度不高。為了提高室內(nèi)定位的準確性，之前建立的射頻地圖需要定時更新。以往針對射頻地圖更新的室內(nèi)定位方法只是簡單地增加校驗節(jié)點，然后通過一般的多元線性回歸方法確定回歸系數(shù)。這些算法沒有考慮到RSSI信號實際損耗特征以及更新函數(shù)受RSSI異常值的影響，因而得到的結(jié)果往往受室內(nèi)干擾因素影響較大。
[0004]因此，針對室內(nèi)無線網(wǎng)絡定位中基于射頻地圖的室內(nèi)定位方法的精度問題，提出一種減少RSSI定位精度受室內(nèi)干擾影響的方法已成為本領域技術人員亟待解決的技術課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法，該方法有利于減小RSSI受室內(nèi)多徑、繞射、障礙物、人員走動等干擾因素引起的定位誤差，從而提高室內(nèi)定位精度。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法，包括以下步驟:
(1)將目標區(qū)域劃分成均勻網(wǎng)格，并在目標區(qū)域內(nèi)放置適量的校驗節(jié)點和信標節(jié)點，分別在各網(wǎng)格中心點和校驗節(jié)點測量接收到的各信標節(jié)點的RSSI，構建靜態(tài)RSSI射頻地圖；
(2)根據(jù)所述靜態(tài)RSSI射頻地圖，計算每個參考點，即網(wǎng)格中心點的路徑損耗參數(shù)；
(3)根據(jù)路徑損耗參數(shù)對參考點進行分簇，將定位區(qū)域劃分為多個子區(qū)域；
(4)將每個子區(qū)域內(nèi)參考點的RSSI指紋與該子區(qū)域內(nèi)校驗點的RSSI指紋進行穩(wěn)健線性回歸；
(5)利用定時獲取的校驗點RSSI與穩(wěn)健回歸系數(shù)更新射頻地圖，并將此射頻地圖用于加權的K鄰居算法估計出未知節(jié)點的位置。
[0007]進一步的，所述步驟(I)中，將目標區(qū)域劃分成均勻網(wǎng)格，在目標區(qū)域內(nèi)放置的校驗節(jié)點均勻分布在目標區(qū)域內(nèi)，在目標區(qū)域四個角落各放置一個所述信標節(jié)點，信標節(jié)點通過移動節(jié)點與基站通信。
[0008]進一步的，所述靜態(tài)RSSI射頻地圖是在h時刻采用以下方式得到:在各網(wǎng)格中心點和校驗節(jié)點連續(xù)η次采集RSSI值，對接收到的各信標節(jié)點的RSSI值取平均，即:
【權利要求】
1.一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將目標區(qū)域劃分成均勻網(wǎng)格，并在目標區(qū)域內(nèi)放置適量的校驗節(jié)點和信標節(jié)點，分別在各網(wǎng)格中心點和校驗節(jié)點測量接收到的各信標節(jié)點的RSSI，構建靜態(tài)RSSI射頻地圖； (2)根據(jù)所述靜態(tài)RSSI射頻地圖，計算每個參考點，即網(wǎng)格中心點的路徑損耗參數(shù)； (3)根據(jù)路徑損耗參數(shù)對參考點進行分簇，將目標區(qū)域劃分為多個子區(qū)域； (4)將每個子區(qū)域內(nèi)參考點的RSSI指紋與該子區(qū)域內(nèi)校驗點的RSSI指紋進行穩(wěn)健線性回歸； (5)利用定時獲取的校驗點RSSI與穩(wěn)健回歸系數(shù)更新射頻地圖，并將此射頻地圖用于加權的K鄰居算法估計出未知節(jié)點的位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法，其特征在于，所述步驟(1)中，將目標區(qū)域劃分成均勻網(wǎng)格，在目標區(qū)域內(nèi)放置的校驗節(jié)點均勻分布在目標區(qū)域內(nèi)，在目標區(qū)域四個角落各放置一個所述信標節(jié)點，信標節(jié)點通過移動節(jié)點與基站通信。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法，其特征在于，所述靜態(tài)RSSI射頻地圖是在h時刻采用以下方式得到:在各網(wǎng)格中心點和校驗節(jié)點連續(xù)η次采集RSSI值，對接收到的各信標節(jié)點的RSSI值取平均，即:
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法，其特征在于，所述步驟(2)中，計算每個參考點的路徑損耗參數(shù)的方法為:利用室內(nèi)信號傳播特征模吧
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法，其特征在于，所述步驟(3)中，根據(jù)路徑損耗參數(shù)對參考點進行分簇的方法如下: 參考點Ii處各信標節(jié)點對應的路徑損耗參數(shù)用向量表示，定義路徑損耗參數(shù)相似度為:
6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法，其特征在于，所述步驟(4)中，將每個子區(qū)域內(nèi)參考點的RSSI指紋與該子區(qū)域內(nèi)校驗點的RSSI指紋進行穩(wěn)健線性回歸的方法是:在每個子區(qū)域內(nèi)根據(jù)h時刻靜態(tài)RSSI射頻地圖中的ιιυ(0和kh)，利用穩(wěn)健的多元線性回歸確定h時刻各參考點的RSS與校驗節(jié)點的Rss之間的關系:
7.根據(jù)權利要求6所述的一種基于分簇機制及穩(wěn)健回歸的射頻地圖自適應定位方法，其特征在于，所述步驟(5)中，利用定時獲取的校驗點RSSI向量
【文檔編號】G01S5/02GK103533647SQ201310505864
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權日:2013年10月24日
【發(fā)明者】葉阿勇, 楊小亮 申請人:福建師范大學