专利名称：基于代价函数的室内无线定位与室外无线定位的无缝切换方法
技术领域：
本发明涉及一种室内无线定位与室外无线定位无缝切换方法，具体涉及一种基于代价函数的室内无线定位与室外无线定位的无缝切换方法，属于无线电技术领域。
背景技术：
目前的无线电定位技术主要根据应用环境不同而分为室内定位和室外定位两种。室外定位服务主要是由全球卫星导航系统(GNSS)提供，目前已经相当成熟。而在室内定位技术方面，经过多年发展，也已接近成熟。目前比较主流的研究方向包括在多种短距无线通信体制下，如WLAN、Bluetooth、ZigBee等,基于接收信号强度(RSS)的指纹定位技术；基于TOA的路基定位技术，比如塔康导航、Iocata系统；基于RFID的室内定位技术以及基于UWB 的室内定位技术等。近期的研究逐渐呈现出多种传感器联合，多种系统融合的趋势，可以预见，在将来的室内定位或者城市环境下的定位服务中，各种体制的定位系统将会根据不同的需求而共存甚至走向融合互用。而在未来的实际应用中，用户必然要求基于位置信息的服务(LBS)不会随着位置的变化而中断，这就要求对用户的定位服务可以在室内外两种环境下平滑的切换，以保证定位服务无缝覆盖。由于室内定位技术并未完全投入实用，定位服务尚未覆盖到室内，所以目前的研究很少关注到多种异构定位系统间的切换问题。但可以预见，当室内定位技术成熟后，形如室内、室外两种环境间的切换这样的切换问题将成为实现无缝定位服务的进程中不可回避的问题。以室内外定位系统的切换为例，目前能够区分室内外环境的物理量主要有GNSS卫星信号强度、GNSS可见星数量、室内定位节点信号强度、测试向量与指纹图的欧式距离
坐寸ο图I和图2给出了一个简单室内环境周边的室内定位节点信号强度和测试向量与指纹图的欧式距离的分布情况。图中方框表示建筑物的墙体，圆圈表示室内定位系统的发射机位置。图I中颜色越深的部分表示信号强度越弱，图2中颜色深的部分表示检测到的RSS向量与指纹图的欧式距离越小。从图中可以看出，两者虽然在室内外环境间存在一定区分度，但区分边界模糊，区分能力较差。上面给出的仅是在理想环境下的软件仿真结果，在真实的室内应用环境中，建筑物的复杂程度远高于上面的方针环境，信号的衰减情况也更为复杂，其对室内外环境的区分能力也随之降低。GNSS信号强度由于建筑物结构不同对GNSS信号的衰减也不同，故其区分度受环境影响较大。并且在楼宇边缘或拐角处，由于楼体的遮挡，接收机虽能接受到足够强的GNSS信号，但却无法接受到足够的可见星进行定位。GNSS可见星有着较好的室内外环境区分度，但在窗口、门口等室内环境下接收机仍然可以接收到GNSS信号，但此时在室内环境下并不适合使用GNSS定位。可见多数情况下，对单一物理量的观测并不能够非常可靠的确定用户采信的定位系统。
发明内容
本发明的目的是为解决现有室内无线定位与室外无线定位不能无缝切换的问题，进而提供一种基于代价函数的室内无线定位与室外无线定位的无缝切换方法。本发明为解决上述问题采取的技术方案是本发明的基于代价函数的室内无线定位与室外无线定位的无缝切换方法的具体步骤为步骤一、设置交叠区 (I)、交叠区的空间设定交叠区的设定具体是如下条件保证用户在进入定位系统信号覆盖区，就可以接收到该定位系统广播的信号，并且典型用户的运动速度穿过交叠区所需的时间要大于下载定位所需信息的时间，以使用户在进入目标定位系统时已经完整地下载了定位所需的数据；(2)、交叠区定位的建立用户在交叠区内应能够同时得到两种定位系统提供的位置信息，以保证位置信息不中断；步骤二、选择参数，根据不同定位系统选取不同的参数参与代价函数运算，由于定位切换需要在异构的定位系统间进行，对于不同的定位系统需要选择不同的参数来构成代价函数；步骤三、设定权重，将各定位系统中选中的参数代入如下代价函数中
权利要求
1 .基于代价函数的室内无线定位与室外无线定位的无缝切换方法，其特征在于所述基于代价函数的室内无线定位与室外无线定位的无缝切换方法的具体步骤为 步骤一、设置交叠区 (1)、交叠区的空间设定交叠区的设定具体是如下条件保证用户在进入定位系统信号覆盖区，就可以接收到该定位系统广播的信号，并且典型用户的运动速度穿过交叠区所需的时间要大于下载定位所需信息的时间，以使用户在进入目标定位系统时已经完整地下载了定位所需的数据； (2)、交叠区定位的建立用户在交叠区内应能够同时得到两种定位系统提供的位置信息，以保证位置信息不中断； 步骤二、选择参数，根据不同定位系统选取不同的参数参与代价函数运算，由于定位切换需要在异构的定位系统间进行，对于不同的定位系统需要选择不同的参数来构成代价函数； 步骤三、设定权重，将各定位系统中选中的参数代入如下代价函数中 w =^wv-Vlli 其中j代表可以提供定位服务的定位系统，j = I时，代表GNSS系统；j = 2时，代表基于WLAN的指纹定位系统；j = 3时，代表基于Bluetooth的指纹定位系统；j = 4时，代表基于ZigBee的指纹定位系统；j = 5时，代表基于RFID的定位系统；j = 6时，代表基于TOA定位的路基定位系统； Scorej为定位系统j的代价函数值，i为该系统下所选取的参数的编号，Vij为定位系统j中经步骤二中所述的各相关参数，Wu为各参数对应的权重系数，并且为使各系统间的代价函数存在可比性，代价函数要满足式 Σ= 1 权重系数的确定为如下过程 (1)、在已确定的交叠区内进行实地测量，并将测量结果数据与实际位置建立映射； (2)、将实测数据代入所述代价函数中，参与运算的参数为定值，而权重系数为变量，此时，代价函数值与空间位置间建立对应关系； (3)、改变该代价函数公式中的权重系数，使代价函数值在各定位系统服务区的边缘处具有较好的区分能力，使代价函数形成一个规则且符合切换区的空间分布，该分布的建立过程通过遍历的方式来实现； 步骤四、门限或滞留时间的确定 当目标系统的代价函数值与当前系统的代价函数值之差高于某一门限时进行切换或在一定的滞留时间下，当目标系统的代价函数值在一定时间内持续高于当前系统代价函数值时进行切换； 门限或滞留时间的确定在实际应用环境下通过测试得出，测试过程如下 (1)、将接收机置于两个定位系统的分界线上； (2)、根据用户对乒乓效应的容忍程度确定一个“单位时间内的跳变次数”； (3)、测试中不断变换滞留时间或比较门限，当满足在一定时间内跳变次数小于单位时间内的跳变次数时，便可确定滞留时间或比较门限；(4)、多次测量，求均值； 步骤五 、代价函数的比较 在用户进行定位服务切换的过程中，将接收机实测得到的参数分别带入到相邻两个定位系统的代价函数中，通过比较相邻两个定位系统间代价函数值的差值的大小，如果相邻两个定位系统间代价函数值的差值高于一个门限时，此时，向代价函数值高的定位系统切换，否则继续比较相邻两个定位系统间代价函数值的差值的大小。
全文摘要
基于代价函数的室内无线定位与室外无线定位的无缝切换方法，它涉及一种室内无线定位与室外无线定位无缝切换方法，具体涉及一种基于代价函数的室内无线定位与室外无线定位的无缝切换方法，以解决现有室内无线定位与室外无线定位不能无缝切换的问题，方法的具体步骤为步骤一、设置交叠区；步骤二、选择参数根据不同定位系统选取不同的参数参与代价函数运算；步骤三、设定权重；步骤四、门限或滞留时间的确定；步骤五、代价函数的比较。本发明用于无线电定位技术中室内无线定位与室外无线定位间的无缝切换。
文档编号H04W36/00GK102781049SQ201210290358
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者于启月, 刘恩晓, 吴萌, 孟维晓, 邹德岳, 陈雷, 马琳 申请人:哈尔滨工业大学