一种室内指纹定位数据库高密度快速采集方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于指纹定位技术领域，尤其涉及一种室内指纹定位数据库高密度快速采 集方法。
【背景技术】
[0002] 传统的基于接收信号强度信息（Received Signal Strength Indicator, RSSI)的 室内指纹定位方法在数据库建立阶段，需要将待定位区域划分为多个已知位置的网格，通 过手持设备在网格中进行数据采样，最终将采样数据和采集位置配对存入数据库中。网格 的密度很大程度影响了最终的定位精度，密度越大，定位精度越高。
[0003] 现有技术较高的网格密度却大大增加了建立数据库时间，对后期的数据库更新也 造成了困难，使得指纹定位方法在实际应用中具有很强的局限性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种室内指纹定位数据库高密度快速采集方法，旨在解决 现有技术较高的网格密度却大大增加了建立数据库时间，对后期的数据库更新也造成了困 难，使得指纹定位方法在实际应用中具有很强局限性的问题。
[0005] 本发明是这样实现的，一种室内指纹定位数据库高密度快速采集方法，所述室内 指纹定位数据库高密度快速采集方法包括：
[0006] 获取单位路径的电子地图坐标；
[0007] RSSI采集并扫描无线信号发射装置，得到RSSI值并记录；
[0008] 求出每个信号强度的扫描时刻与所有坐标产生时刻之间差的绝对值，找到绝对值 最小的那个坐标产生时刻，配对保存为数据库的一条基本数据单元；
[0009] 若数据库中同时有多条RSSI数据对应的电子地图坐标相同，将RSSI取平均值，作 为数据库中该电子地图坐标的单元数据。
[0010] 进一步，所述获取单位路径的电子地图坐标具体包括：
[0011] 利用惯导设备中的加速度计与陀螺仪进行计步运算，通过条件检测方法，计算 出行走的步数和直线长度，并计算每一步的电子地图坐标，记录第k步坐标产生的时刻 ts(k), k = 1，2,. . .，L，L表示该路径上总的行走步数，k时刻加速度计采集到的三轴加速度 值分别为ak (I)、ak (2)、ak (3)，陀螺仪采集到的三轴角速度分别为ω k (1)、ω k (2)、ω k (3)，条 件检测方法使用三个条件C1, CjP C 3来判断人的脚是否处于静止状态。
[0012] 进一步，所述条件C1, CjPC3:
[0013] 条件C1为加速度大小
满足介于两个给定门限之间：
[0015] 条件C2为局部加速度方差要大于给定的门限值，
[0019] 其中％是局部平均加速度，计算式为
s为均值的窗口长度。
[0020] 条件(：3为陀螺仪测量值的大小
满足低于给定门 限：
[0022] 条件之间是逻辑与的关系，即条件检测结果为C1M^C3，条件检测的结果再通过一 个窗口长度为11的中值滤波器，输出逻辑"1"表示停止状态，逻辑"〇"表示行走状态，从停 止状态变化到行走状态则计为行走了一步，当前路径上行走的总步数为m(k)，把人行走时 的步长近似看作固定长度1，则当前行走的直线长度d(k)计算公式为：
[0023] d(k) = m(k)*l 或 d(k) = d(k_l)+l〇
[0024] 进一步，所述RSSI采集并扫描无线信号发射装置，得到RSSI值并记录具体包括：
[0025] RSSI采集设备按照最小扫描时间对布置在周围环境中的N个无线信号发射装置 进行RSSI采集，每次采集得到N个RSSI值，同时记录第j秒扫描时刻j)，j = 1，2,. . .，T， T表示总的采集次数。
[0026] 进一步，所述求出每个信号强度的扫描时刻与所有坐标产生时刻之间差的绝对 值，找到绝对值最小的那个坐标产生时刻，配对保存为数据库的一条基本数据单元具体包 括：
[0027] 综合采集得到的RSSI与电子地图坐标，求出每个信号强度的扫描时刻仁(j)，j = 1，2, . . .，T与所有坐标产生时刻ts (k)，k = 1，2, . . .，L之间差的绝对值，找到绝对值最小的 那个坐标产生时刻tn(j):
[0029] 即认为tjj)时刻扫描到的N个信号强度的坐标位于tjj)时刻产生的电子地图 坐标，配对保存为数据库的一条基本数据单元。
[0030] 本发明的另一目的在于提供一种所述的室内指纹定位数据库高密度快速采集方 法的采集系统，其特征在于，所述采集系统包括：
[0031] 坐标获取模块，用于获取单位路径的电子地图坐标；
[0032] RSSI值获取模块，用于RSSI采集并扫描无线信号发射装置，得到RSSI值并记录；
[0033] 数据时间配对模块，用于求出每个信号强度的扫描时刻与所有坐标产生时刻之间 差的绝对值，找到绝对值最小的那个坐标产生时刻，配对保存为数据库的一条基本数据单 元；
[0034] 配对优化模块，用于数据库中同时有多条RSSI数据对应的电子地图坐标相同，将 RSSI取平均值，作为数据库中该电子地图坐标的单元数据。
[0035] 进一步，所述坐标获取模块进一步包括：
[0036] 计步运算单元，用于利用惯导设备中的加速度计与陀螺仪进行计步运算；
[0037] 电子地图坐标计算单元，用于通过条件检测方法，计算出行走的步数和直线长度， 并计算每一步的电子地图坐标。
[0038] 进一步，所述RSSI值获取模块进一步包括：
[0039] RSSI采集单元，用于RSSI采集设备按照最小扫描时间对布置在周围环境中的N个 无线信号发射装置进行RSSI采集；
[0040] RSSI值单元，用于每次采集得到N个RSSI值，同时记录扫描时刻。
[0041] 进一步，所述数据时间配对模块进一步包括：
[0042] 绝对值单元，用于综合采集得到的RSSI与电子地图坐标，求出每个信号强度的扫 描时刻与所有坐标产生时刻之间差的绝对值，找到绝对值最小的那个坐标产生时刻；
[0043] 保存单元，用于配对保存为数据库的一条基本数据。
[0044] 本发明提供的室内指纹定位数据库高密度快速采集方法，实现了指纹数据库在移 动过程中的连贯采集，在较短的时间内便可生成较大的定位指纹数据库，简化了指纹数据 库的建立过程，还能够提高定位精度。同时，在环境变化需要重新建库时，能够降低后期重 采样和维护等步骤的工作量。提高了指纹定位方法的实用性，使其易于大规模推广。本发 明借助惯性导航设备实现了人在连续移动过程中的数据采集，与传统方法相比本发明具有 信号采集时间快，信号采集密度高的优势，在大大减少了建立数据库时间的同时，还能提高 数据库的采集密度，最终提高定位精度。并且，本发明适用于几乎所有基于RSSI的室内指 纹定位方法，是其数据库建立阶段的有效补充。本发明对于基于无线指纹定位的指纹数据 库采集具有重大意义，能够使指纹采集的时间减少为传统单点采集的五分之一左右，同时 数据大小增加一倍，大大降低了指纹定位的布置成本，便于大规模的推广应用。
【附图说明】
[0045] 图1是本发明实施例提供的室内指纹定位数据库高密度快速采集方法流程图。
[0046] 图2是本发明实施例提供的步伐检测结果示意图。
[0047] 图3是本发明实施例提供的实验环境平面示意图。
[0048] 图4是本发明实施例提供的定位误差累积分布示意图。
【具体实施方式】
[0049] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0050] 下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
[0051] 如图1所示，本发明实施例的室内指纹定位数据库高密度快速采集方法包括以下 步骤：
[0052] SlOl :在需定位区域，规划不同的数据库RSSI采集路径，以直线路径为最小单位 路径，设定各单位路径起始点，基于该起始点，采集者携带RSSI采集设备与惯导设备从起 始点开始沿着规划后的路径匀速行走，利用惯导设备中的加速度计与陀螺仪进行计步运 算，通过条件检测方法，计算出行走的步数和直线长度，并计算每一步的电子地图坐标；
[0053] S102 :RSSI采集设备按照最小扫描时间（约为0. 5秒）对布置在周围环境中的N 个无线信号发射装置进行RSSI采集，每次采集得到N个RSSI值，同时记录；
[0054] S103 :综合采集得到的RSSI与电子地图坐标，求出每个信号强度的扫描时刻与坐 标产生时刻之间差的绝对值，找到该绝对值最小的那个坐标产生时刻，配对保存为数据库 的一条基本数据单元；
[0055] Sl04 :若数据库中同时有多条RSSI数据对应的电子地图坐标相同，将这几条RSSI 取平均值，作为数据库中该电子地图坐标的单元数据。
[0056] 下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的说明。
[0057] 如图1所示，本发明实施例的室内指纹定位数据库高密度快速采集方法具体包括 以下步骤：
[0058] 1.单位路径坐标生成
[0059] 在需定位区域，规划不同的数据库RSSI采集路径，以直线路径为最小单位路径， 设定各单位路径起始点，基于该起始点，采集者携带RSSI采集设备与惯导设备从起始点开 始沿着规划后的路径匀速行走，利用惯导设备中的加速度计与陀螺仪进行计步运算，通过 条件检测方法，计算出行走的步数和直线长度，并计算每一步的电子地图坐标。记录第k步 坐标产生的时刻t s(k), k = 1，2,. . .，L，设L表示该路径上总的行走步数。设k时刻加速 度计采集到的三轴加速度值分别为ak (I)、ak (2)、ak (3)，陀螺仪采集到的三轴角速度分别为 cok(l)、cok(2)、cok(3)，条件检测方法使用三个条件（CpCjPC 3)来判断人的脚是否处于静 止状态：