一种采用多信道矢量匹配的室内定位方法
【专利摘要】该发明公开了一种采用多信道矢量匹配的室内定位方法，该方法在建立数据库前首先在定位区域内按要求设立定位网格（格点位置分布）及信号监测器位置，然后利用多个信号监测器在各个信道、不同位置上采集的RSS数据建立含信号强度数据库、位置信息数据库在内的RSS数据库，再利用RSS数据库去建立SSD数据库；实时室内定位阶段，在定位区域内随机选取待定位点（目标），监测其RSS数据，利用这些RSS数据计算出目标SSD数据，然后利用目标SSD数据与综合SSD数据库进行匹配，挑选出数据库中最匹配的SSD数据，确定目标位置，从而具有对定位场地中的信号源进行实时、高精度的定位效果。
【专利说明】一种采用多信道矢量匹配的室内定位方法
【技术领域】
[0001]本发明属于对室内无线传播的信号源进行定位的方法，特别是利用基于SSD(SignalStrength Difference信号强度差)数据库中的多信道矢量匹配方法对信号源目标进行室内定位的方法。
【背景技术】
[0002]随着现代通信技术和无线网络的快速发展，人们对室内定位和导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如医院、机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，室内定位技术表现出十分广阔的发展前景和商业应用价值。中国专利201010028128《一种采用单站多信道的室内定位方法》，即利用RSS (Received SignalStrength接收信号强度)匹配的定位方法。该方法首先建立各格点的RSS数据库，需要定位时监测器接收到目标的RSS数据，通过将目标的RSS数据与先前建立的RSS数据库相匹配，挑选出RSS数据库中与目标最匹配的RSS数据，其对应的位置即为目标的位置。该方法虽然可以在一定程度上克服了传统的室内无线定位技术受非视距传输效应、多径传播效应、信号衰减规律复杂等因素的影响，但是实际定位时由于定位环境中大量人员走动、大体积物体移动等造成的实际定位环境与建库定位环境差异和由于实际定位与建库定位时信号源发射电线可能由不同生产商提供造成的信号源发射天线差异对RSS的影响仍然存在，影响定位精度。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对利用RSS这个信号特征的室内定位系统中各自存在的缺陷，研究设计一种基于SSD的多信道矢量匹配方法，采用样本RSS数据库建立多信道SSD数据库，克服室内定位环境差异和信号源发射天线差异等对实时定位产生的影响，从而达到对定位场地的信号源实施实时、高精度的定位。
[0004]本发明的解决方案是:建立数据库前首先在定位区域内按要求设立定位网格(格点位置分布)及信号监测器位置，然后利用多个信号监测器在各个信道、不同位置上采集的RSS数据建立含信号强度数据库、位置信息数据库在内的RSS数据库，再利用RSS数据库去建立SSD数据库；实施室内定位阶段，在定位区域内随机选取待定位点(目标)，监测其RSS数据，利用这些RSS数据计算出目标SSD数据，然后利用目标SSD数据与综合SSD数据库进行匹配，挑选出数据库中最匹配的SSD数据，确定目标位置，从而实现其发明目的。因此，本发明方法包括:
[0005]步骤1.设立定位网格(坐标)及监测器位置:首先在定位区域内根据定位精度要求设立定位网格及设立监测器的位置，并记录各(网)格点的位置参数(坐标);
[0006]步骤2.组建SSD数据库:
[0007]步骤2-1.建立RSS数据库:首先将各监测器置于设立的位置处，再将建库信号源置于网格的某一格点处并在设定的所有信道上轮流发射信号，各监测器接收该信号源在各信道上发射的信号强度、连同该格点的位置参数一并作为一个RSS单元数据存储下来?’然后将建库信号源置于定位网格中的其余格点处，采用相同的方式依次确定各格点与监测器之间的RSS单元数据并存储，上述得到的所有RSS单元数据一并组成RSS数据库；
[0008]步骤2-2.组建SSD数据库:把RSS数据库中所有监测器按照数学排列的方式进行两两组合，将所有组合中两个监测器接收到某一格点在各信道上发射的信号强度对应相减得到该格点的SSD数据，连同该格点位置参数一并作为一个SSD数据单元存储下来，然后采用相同方式得到其余各格点的SSD单元数据，上述得到的所有SSD单元数据一并组成SSD数据库；
[0009]步骤3.实时定位阶段:
[0010]步骤3-1:收集目标SSD数据库信息:在定位区域内随机放置一目标信号源，然后在设定的所有信道上轮流发射信号，监测器收到信号后将收到的该目标在各信道上发射的信号强度按照步骤2-2的方式处理，建立该目标的SSD数据。
[0011]步骤3-2.实时定位阶段:我们将步骤3中得到的目标SSD数据与在步骤2中建立好的SSD数据库做比照，利用最优矢量匹配方法筛选出SSD数据库中与之最匹配的SSD数据，该格点的位置即为目标位置。
[0012]步骤2-1中设定P个监测器，16个信道，每个监测器重复测定j次信号源在各信道的信号强度，将测得数据以16p X j的矩阵作为一个单元数据存储下来。
[0013]步骤3_2中利用公式:
【权利要求】
1.一种采用多信道矢量匹配的室内定位方法，该方法包括:步骤1.设立定位网格(坐标)及监测器位置:首先在定位区域内根据定位精度要求设立定位网格及设立监测器的位置，并记录各(网)格点的位置参数(坐标);步骤2.组建SSD数据库:步骤2-1.建立RSS数据库:首先将各监测器置于设立的位置处，再将建库信号源置于网格的某一格点处并在设定的所有信道上轮流发射信号，各监测器接收该信号源在各信道上发射的信号强度、连同该格点的位置参数一并作为一个RSS单元数据存储下来；然后将建库信号源置于定位网格中的其余格点处，采用相同的方式依次确定各格点与监测器之间的RSS单元数据并存储，上述得到的所有RSS单元数据一并组成RSS数据库；步骤2-2.组建SSD数据库:把RSS数据库中所有监测器按照数学排列的方式进行两两组合，将所有组合中两个监测器接收到某一格点在各信道上发射的信号强度对应相减得到该格点的SSD数据，连同该格点位置参数一并作为一个SSD数据单元存储下来，然后采用相同方式得到其余各格点的SSD单元数据，上述得到的所有SSD单元数据一并组成SSD数据库；步骤3.实时定位阶段:步骤3-1:收集目标SSD数据库信息:在定位区域内随机放置一目标信号源，然后在设定的所有信道上轮流发射信号，监测器收到信号后将收到的该目标在各信道上发射的信号强度按照步骤2-2的方式处理，建立该目标的SSD数据。步骤3-2.实时定位阶段:我们将步骤3中得到的目标SSD数据与在步骤2中建立好的SSD数据库做比照，利用最优矢量匹配方法筛选出SSD数据库中与之最匹配的SSD数据，该格点的位置即为目标位置。
2.如权利要求1所述的一种采用多信道矢量匹配的室内定位方法，其特征在于设定P个监测器，16个信道，每个监测器重复测定j次信号源在各信道的信号强度，将测得数据以16P Xj的矩阵作为一个单元数据存储下来。
3.如权利要求1所述的一种采用多信道矢量匹配的室内定位方法其特征在于利用公式:
【文档编号】G01S5/02GK103744053SQ201310743532
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】郭贤生, 储磊, 李葆仓, 张妍, 卢书洲 申请人:电子科技大学