基于同信道干扰补偿和rss指纹修正的室内定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于同信道干扰补偿和接收信号强度RSS(Received Signal Strength)指纹修正的室内定位方法，属于无线通信系统中的无线定位技术领域。
【背景技术】
[0002] 由于无线网络的广泛普及和移动智能终端的迅猛发展，基于位置的服务受到越来 越多的关注，并在紧急救援、社交网络、导航和监控等领域已经获得了广泛的应用，且显示 出巨大的市场前景。由于当前已经进入互联网和大数据时代，其中的定位数据无可厚非地 将是海量数据中的非常重要的组成部分。
[0003] 在广阔的室外环境中，全球定位系统（GPS)、北斗卫星定位系统（BDS)和蜂窝网定 位系统都可以提供满足各种精度需求的室外环境定位信息。然而在室内环境中，特别是在 人流较密集的区域，如影剧场、医院、展览场馆、超市、学校、图书馆等地方，人们对室内位置 信息的需求也越来越强烈。但是，因为存在一些包括多路径干扰和缺乏普适性等因素，使得 室内定位的工作难度较之室外定位提高了许多。至今，室外定位技术仍然无法完全满足室 内定位的需求。
[0004] 在这种情况下，许多相关领域中的学术界和工程界等都对此开展了一系列广泛、 深入的专门研究，企图减少离线和在线定位阶段的负面影响。目前，比较获得广泛认可的无 线局域网（WLAN)室内定位方法被认为是当前最合适的一种定位技术，因为其所需要的RSS 值较易获得，且在多路传输中比较稳定，可以完全基于现有的WLAN基础设施和移动终端， 就能够独立地实现定位，且成本低，适应的场合也相对广泛，还能满足大多数室内定位应用 的精度需求，因此，这种方法已经成为室内定位技术的研究热点。
[0005] 在WLAN室内定位技术中，RSS指纹定位法被认为是最适宜的方法。RSS指纹定位 法是采集参考点位置的RSS样本，再构建基础RSS指纹库，然后通过对RSS样本中的RSS指 纹进行匹配来得出定位结果。
[0006] 但是，传统的误差模型只考虑了测量中的随机误差会对定位输出结果产生负影响 的情况，并相应地提出了许多解决随机误差影响的方法和算法。然而，对于检测网络系统的 误差，例如RSS指纹随着环境的改变而改变、或不同路由器的功率不稳定带来的RSS指纹变 化的情况，却都未曾被顾及与讨论，至今还没有得到很好的技术解决方案。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够克服现有技术中存在系统误差缺陷的室 内定位方法，即基于同信道干扰补偿和RSS指纹修正的室内定位方法。本发明是在传统RSS 指纹定位方法的基础上，先利用同信道干扰补偿函数对待定位的移动终端接收的RSS指纹 进行修正，然后用于定位，从而解决了传统室内定位过程中RSS指纹存在不可控的受环境 变化影响的问题。
[0008] 为了达到上述目的，本发明提供了 一种基于同信道干扰补偿和接收信号强度 RSS(Received Signal Strength)指纹修正的室内定位方法，其特征在于：所述方法包括两 个操作步骤：
[0009] 步骤A，在待定位区域采集离线RSS指纹向量，建立基础RSS指纹库；并分别对每 个信道进行干扰补偿测试，得到全部共13个信道的同信道干扰补偿函数：
[0010] 首先用传统方法测试和建立基础RSS指纹库，还在该基础RSS指纹库存储每个参 考点处当时接收到的各AP(A CCesS Point)所在的信道的负载数；并根据信道负载数的变 化与接入该信道的实验接入点AP的RSS数值间的关系，分别导出13个信道的同信道干扰 补偿函数，从而将环境变化因素中同信道内的AP总数的变化量，即信道负载的变化数量作 为提高定位精度的考虑因素，提供以信道负载为基础的、对RSS指纹进行干扰补偿修正的 室内定位方法；
[0011] 步骤B，在线读取当前待定位点能够采集到的每个AP所在信道的负载数，并计算 其与基础RSS指纹库中存储的当时对应AP所在信道的负载数之差的绝对值，再利用对应信 道的干扰补偿函数修正各AP的在线RSS值，得到修正后的在线RSS指纹向量，最后与基础 RSS指纹库进行匹配，确定室内定位结果：
[0012] 读取当前待定位点在定位时刻接收、采集到的每个AP所在信道的实时负载数，将 其与离线阶段的基础RSS指纹库中存储的当时对应AP所在信道的负载数之差的绝对值，得 到同一个AP所在的同一信道内从离线到在线的时间段的负载数变化量，再利用该信道的 同信道干扰补偿函数计算得到每个AP修正后的RSS数值，作为该待定位点修正后的在线 RSS指纹向量；最后用该待定位点修正后的在线RSS指纹向量与预先建立的基础RSS指纹 库中的每个离线RSS指纹向量进行匹配比对，依次计算两两指纹向量之间的欧氏距离，从 中选取最小值所对应的参考点所在位置，作为最终室内定位结果。
[0013] 所述实验AP是一个不计入信道负载的AP，用于在不同信道的不同负载时、将其接 收到的RSS数值与同时刻的信道负载相结合而拟合为一直线，再以该直线的斜率和截距， 连同需被修正的AP的RSS数值以及该AP所在信道的负载的变化量所构成的表达式，作为 对应信道的同信道干扰补偿函数；所述同信道干扰补偿函数的计算公式为：当前参考点接 收到的某个AP修正后的RSS值=该AP所在信道的负载变化量X斜率+截距+该AP接收 到的待修正的在线RSS值。
[0014] 所述步骤A包括下列操作内容：
[0015] 步骤A1，将待定位区域均匀划分为多个栅格，并从中选择13Xi个栅格，分别以各 栅格的几何中心作为参考点，再依次对每个参考点顺序设置其唯一的编号；其中，自然数i 应满足不等式：13 Xi <栅格总数N，且i的数值取决于WLAN室内定位用户的定位精度要 求：定位精度要求越高，则i的数值越大；
[0016] 步骤A2,分别确定每个参考点对应的一组测量参数a和b ;式中，自然数a为参考 点的编号，其最大值为13X i ;自然数b是在参考点a进行干扰补偿测试的测试信道序号， 其最大值为信道总数13 ;
[0017] 步骤A3,在每个参考点分别测量和采集所能接收到的所有AP的RSS数值，作为与 其参考点的位置相对应的离线RSS指纹向量，并读取此时对应AP所在信道内的负载数，一 起存入基础RSS指纹库中；
[0018] 步骤A4,分别给每个信道分配i个参考点，将对每个信道在所分配的i个参考点分 别进行干扰补偿测试后，分别计算其斜率和截距的平均值，再计算得到各个信道负载数的 变化量，据此得到各个信道的同信道干扰补偿函数的计算公式。
[0019] 所述步骤A4包括下列操作内容：
[0020] 步骤A41，为了顺序对每个测试信道b进行干扰补偿测试，需设置一个不计入信道 负载的实验AP和8~12个辅助AP后，先将实验AP接入测试信道b ;
[0021] 步骤A42,在分配给测试信道b的i个参考点中任选一个参考点进行测试，逐个地 将辅助AP接入测试信道b，且在每接入一个辅助AP时，分别记录、采集信道负载数及其对应 的实验AP的RSS值，直到所有8~12辅助AP全部接入测试信道b后，得到测试信道b在 当前参考点的所有不同信道负载数时与其对应的实验AP的RSS值；
[0022] 步骤A43,分别以该测试信道b的不同信道负载数作为横轴坐标，实验AP接入测试 信道后对应的干扰补偿RSS数值作为纵轴坐标，在二维平面坐标系内标出8~12组数据， 然后进行线性拟合，得到该测试信道b在各个参考点的同信道干扰补偿函数的两个参数： 斜率和截距；
[0023] 步骤A44,在分配给测试信道b的i个参考点中，任意选择另一个不同于前次测试 的参考点，返回执行步骤A42和A43,计算得到该另一个参考点的测试信道b的同信道干扰 补偿函数的两个参数：斜率和截距，直到计算得到测试信道b的全部共i个测试信道的同信 道干扰补偿函数的两个参数：斜率和截距；
[0024] 步骤A45,分别计算该i个测试信道的同信道干扰补偿函数的斜率和截距的各自 平均值，得到的平均斜率和平均截距，作为最终的测试信道b的同信道干扰补偿函数的斜 率和截距；
[0025] 步骤A46,返回执行步骤A41~A45,顺序地对全部