基于特征信号指纹库的室内外定位切换方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线定位技术领域，特别设及一种基于特征信号指纹库的室内外定位 切换方法。
【背景技术】
[0002] 随着人类社会的发展，智能城市的兴起，人类对定位技术的需求日益增加。全球卫 星导航系统（Global化vigationSatelliteSystem,GNS巧在室外定位中具有很高的定位 精度。然而，由于卫星导航信号在穿越建筑物过程中会出现的信号衰减和多径问题，因此， GNSS无法在室内环境中进行有效地定位。
[0003] 目前比较流行的室内定位方法，主要为特征值匹配方法。即将实时测量的特征值 (如Wifi,蓝牙，RFID等）与数据库中的特征值进行匹配，得出目标的具体位置。一般分为 离线和在线两个阶段。Wwifi为例，在离线阶段，将定位场景划分为网格，在每个网格内采 集多个Wifi接收信号强度值巧SSI值），并存入指纹数据库。在线定位阶段，将目标实时接 收到的接收信号强度值与指纹库中的数据进行对比，然后估计出当前位置。基于特征值匹 配的室内定位方法在离线阶段将生成大量的指纹数据，由于数据库容量W及算法实时性的 限制，此类定位技术仅适用于一定区域内的室内环境定位，而无法实现目标在室外大范围 移动时的定位。
[0004] 为了实现全面的位置信息服务，需要在室内和室外定位之间加上一个切换模块， 当目标所处室内外环境发生变化时，需要迅速识别目标室内外状态，并且控制定位系统平 滑地切换到适合于目标的定位方式。
【发明内容】
阳〇化]本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
[0006] 为此，本发明的目的在于提出一种基于特征信号指纹库的室内外定位切换方法， 该方法能够快速准确地实现室内定位系统和室外定位系统之间的无缝切换，为用户提供全 方位的定位。
[0007] 为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种基于特征信号指纹库的室内外定 位切换方法，包括W下步骤：S1 :在室内外切换区域中设置多个检测点，在每个检测点重复 检测多个信号发射器发射的特征信号，并根据每个信号发射器发射的多次特征信号的强度 建立特征信号数据库；S2 :根据所述特征信号数据库中每个信号发生器发射的特征信号次 数和每个检测点检测到的相应的特征信号接收次数判断是否满足预设条件，如果是，则计 算接收到的所述信号发生器发出的多次特征信号的强度的平均值；S3 :将同一检测点测得 的不同信号发生器的特征信号的强度变换到预设区间，W实现数据预处理；S4 :对预处理 后的特征信号进行训练，得到分类器，其中，所述预处理后的特征信号包括信号强度和室内 /室外标志位；S5 :将实时采样得到的目标的特征信号经过如所述步骤S2和步骤S3的处理 之后，得到第一向量，并将所述第一向量代入所述分类器并输出分类结果，如果所述分类结 果小于0,则判定所述目标处于室外，如果所述分类结果大于0,则判定所述目标处于室内。
[0008] 另外，根据本发明上述实施例的基于特征信号指纹库的室内外定位切换方法还可 W具有如下附加的技术特征：
[0009] 在一些示例中，还包括：当判定所述目标处于室内时，采用室内定位系统对所述目 标进行定位；当判定所述目标处于室外时，采用室外定位系统对所述目标进行定位。
[0010] 在一些示例中，判断所述信号发生器是否满足预设条件，具体包括：设每个检测点 对每个信号发生器的测量次数为M，实际测量到所述信号发生器的次数为N，如果N/M〉0. 8， 则判定所述信号发生器满足预设条件。
[0011] 在一些示例中，所述将同一检测点测得的不同信号发生器的特征信号的强度变换 到预设区间的变换公式为： 阳01引 value=Xi冊er+ (Xupper-Xl冊er)X(X-Xi) / (而-又1)，
[OOU] 其中，value为变换后的值，Xkwr，Xupper分别为预设区间的下限和上限，X1为该组 数据中的最小值，X2为该组数据中的最大值，X为待变换特征信号的强度。
[0014] 在一些示例中，所述步骤S4具体包括：
[0015] 设训练数据集合为（Xi，yi)，
[0016] Xi=(rssiii,rssin, ."rssi化，???，rssiim)，
[0017] 其中，rssiik为第i个检测点采集到的第k个信号发射器发射的特征信号的强度经 过预处理后的值，表示预处理后的特征信号的室内外标志位，如果该特征信号位于室内， 则取值为1，否则，y1取值为-1 ; 阳018] 通过支持向量机方法求取核函数：
[0019]
[0020] 其中，x，Xi为预处理后的特征信号的强度向量，求取a准使的下面公式中W(a) 取最大值， 阳02。 w(a)二 巧…1/?'咒1玄f=i(!巧>'iyj【啦巧)，
[0022] n为检测点的个数，同时，有W下约束： 阳〇2引 SSliaiyi= 0 0 <Cti< 1(i二 1,2 ...,n)，
[0024] 采用序贯最小优化算法，并利用拉格朗日乘子法求得上述两个方程的解，并通过 训练得到分类器： 阳0巧]
[0026] 其中，
[0027] 於=1 -Sita说技皎i,Xs)，
[002引其中，X历取y,= 1的任意参与数据训练的向量。
[0029] 在一些示例中，在所述步骤S5中，所述第一向量为：
[0030] X= (rssii,rssi2, ...rssik,…，rssim)，
[0031] 其中，rssik为实时检测到的第k个信号发射器发射的特征信号的强度经过预处理 后的值。
[0032]在一些示例中，所述特征信号为WIFI信号、蓝牙信号或RFID信号。
[0033]根据本发明实施例的基于特征信号指纹库的室内外定位切换方法，利用支持向量 机强大的分类特性，能够有效地甄别室内室外的环境特征，有利于快速准确地实现室内定 位系统和室外定位系统之间的无缝切换，为用户提供全方位的定位。该方法能够在目标室 内外状态发生转换时选用正确的系统进行实时的不间断的定位，有效地提高了资源利用 率，避免了同时利用两种定位系统导致的电量消耗，W及选用不适当定位系统造成的定位 误差。
[0034]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0035]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中：
[0036] 图1是根据本发明一个实施例的基于特征信号指纹库的室内外定位切换方法的 流程图；
[0037] 图2是根据本发明一个实施例的基于特征信号指纹库的室内外定位切换方法的 启动流程图；W及
[0038] 图3是根据本发明一个实施例的室内外定位流程示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0040]W下结合附图描述根据本发明实施例的基于特征信号指纹库的室内外定位切换 方法。
[0041] 图1是根据本发明一个实施例的基于特征信号指纹库的室内外定位切换方法的 流程图。如图1所示，该方法包括W下步骤：
[0042]步骤Sl:在室内外切换区域中设置多个检测点（例如按网格进行描点），在每个检 测点重复检测并记录多个信号发射器发射的特征信号，并根据每个信号发射器发射的多次 特征信号的强度建立特征信号数据库。换言之，该步骤即数据采集的过程。其中，室内外切 换区域例如为商场入口、地铁入口等。
[0043]步骤S2 :根据特征信号数据库中每个信号发生器发射的特征信号次数和每个检 测点检测到的相应的特征信号接收次数判断信号发生器是否满足预设条件，如果是，则计 算接收到的信号发生器发出的多次特征信号的强度的平均值。换言之，该步骤即数据过滤 的过程，即对每个信号发射器产生的数据量进行统计，判断其数据质量。如果该信号发射器 产生的数据适合用于室内外切换，则计算接收到的该信号发射器的多个特征信号的强度的 平均值；如果数据质量不适合于室内外切换，则从特征信号数据库中删除该信号发射器的