基于电磁信号的移动终端定位方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，特别涉及一种基于电磁信号的移动终端定位技术。
【背景技术】
[0002] 智能移动设备的快速发展和普及催生了室内（或局部区域）定位技术的产生和 发展，其主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体 系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。在商业应用、公共安全和军事场景等 许多领域有着广泛的需求与应用。
[0003] 通常采用基于 RSSI (Received Signal Strength Indication,接收的信号强度指 示）的三角定位法和FingerPrint (指纹）法来实现室内定位。由于RSSI会根据环境的各 种因素受到多径效应而影响RSSI，使得RSSI的误差很大，因此RSSI的三角定位法逐渐被 指纹法所取代。指纹法分为两个步骤，第一个步骤为指纹库绘制；第二个步骤是实时定位。 所谓指纹库绘制就是在所需要室内定位的区域提取信号特征（蓝牙RSSI)，绘制"信号场强 图"（指纹库）；在实时定位的阶段，用户把接收到的信号与"信号场强图"中的信号做对比， 基于例如粒子滤波算法之类的普适算法就可以匹配出自己的位置；在绘制指纹库时，信号 采集时间越长，采集点越多，指纹库越准确，对定位精度的提高越有利，但与此同时时间成 本和费用也越高。
[0004] 在实时定位阶段，大多数基于粒子滤波算法的定位方法采用移动终端中的加速度 传感器和陀螺仪等进行步数和移动方向的测量，而对步长则采用经验值计算移动终端的位 置变化。从而由于使用者的不同和具体环境的不同，使得步长采用经验值进行定位的方法 容易产生较大的位置更新误差。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于电磁信号的移动终端定位方法及其装置，可在定 位过程中得到与被定位者实际步长最接近的移动步长，并可随被定位者步长的变化及时更 新移动步长。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种基于电磁信号的移动终端定 位方法，方法包括以下步骤：
[0007] 在定位初始时刻将移动终端接收的电磁信号的信号指纹与预先生成的信号指纹 地图中的信号指纹进行匹配，根据匹配结果生成初始粒子集，并给该初始粒子集中的每个 粒子随机分配不同的移动步长；
[0008] 重复执行以下步骤：
[0009] 根据移动终端在当前时刻检测到的移动步数、移动方向和每个粒子的移动步长， 将前一时刻粒子集中的每个粒子的位置信息进行更新以得到当前粒子集；
[0010] 根据当前粒子集中每个粒子的位置信息和当前时刻接收到的信号指纹，对每个粒 子的可用性进行评分；
[0011] 获取当前粒子集中评分高于第一评分阈值的各粒子的移动步长；
[0012] 根据所获取的移动步长，更新评分低于第一评分阈值的各粒子的移动步长。
[0013] 本发明的实施方式还公开了一种基于电磁信号的移动终端定位装置，包括：
[0014] 粒子初始化单元，用于在定位初始时刻将移动终端接收的电磁信号的信号指纹与 预先生成的信号指纹地图中的信号指纹进行匹配，根据匹配结果生成初始粒子集，并给该 初始粒子集中的每个粒子随机分配不同的移动步长；
[0015] 粒子更新单元，用于根据移动终端在当前时刻检测到的移动步数、移动方向和每 个粒子的移动步长，将前一时刻粒子集中的每个粒子的位置信息进行更新以得到当前粒子 集；
[0016] 粒子评分单元，用于根据当前粒子集中每个粒子的位置信息和当前时刻接收到的 信号指纹，对每个粒子的可用性进行评分；
[0017] 步长获取单元，用于获取当前粒子集中由粒子评分单元评出的评分高于第一评分 阈值的各粒子的移动步长；
[0018] 步长更新单元，用于根据步长获取单元所获取的移动步长，更新评分低于第一评 分阈值的各粒子的移动步长；
[0019] 更新控制单元，用于控制粒子更新单元、粒子评分单元、步长获取单元和步长更新 单元重复执行相应功能完成当前粒子集中粒子的移动步长的更新。
[0020] 本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
[0021] 在定位初期给予粒子随机的移动步长，然后在定位过程中，将可用性评分低的粒 子具有的移动步长摒弃，保留可用性评分高的粒子具有的移动步长，可在定位过程中得到 与被定位者实际步长最接近的移动步长，并可随被定位者步长的变化及时更新移动步长。
[0022] 进一步地，进行栅格化查询，便无需将每个粒子与指纹地图中的所有信号指纹进 行对比查询，大量节省计算量，提高定位效率。
[0023] 进一步地，计算当前粒子集中粒子评分的聚合度，如果粒子评分聚合度太低则说 明定位失败，需重新初始化生成初始粒子集，再进行移动步长的更新和移动终端位置的定 位，从而避免不必要的计算量，提高定位效率。
[0024] 进一步地，在当前粒子集中粒子的评分聚合度较低，但未到达定位失败的程度时， 可将当前粒子集进行更新，删除评分低的粒子，根据评分高的粒子生成新的粒子，以提高整 个当前粒子集的评分聚合度，进而提高定位和步长更新的准确性。
[0025] 进一步地，创造性地将所有的蓝牙信标设备都设成同一 MAC地址，根据蓝牙的国 际标准，这些蓝牙信标设备会被视为同一设备，而且正常的其它蓝牙设备的MAC地址都会 与这些蓝牙信标设备不同，所以通过MAC地址的识别，可以有效地排除其它蓝牙设备的干 扰，可以防止恶意的蓝牙设备伪装成相同的信标标识，实现准确定位。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明第一实施方式中一种基于电磁信号的移动终端定位方法的流程示 意图；
[0027] 图2是本发明第一实施方式中通过检测速度的波峰和波谷的做法来检测步数的 不意图；
[0028] 图3是本发明第二实施方式中一种基于电磁信号的移动终端定位方法的流程示 意图；
[0029] 图4是本发明第六实施方式中一种基于电磁信号的移动终端定位装置的结构示 意图。
【具体实施方式】
[0030] 在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本 领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化 和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0031] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施 方式作进一步地详细描述。
[0032] 本发明第一实施方式涉及一种基于电磁信号的移动终端定位方法。图1是该基于 电磁信号的移动终端定位方法的流程示意图。
[0033] 具体地，如图1所示，该基于电磁信号的移动终端定位方法包括以下步骤：
[0034] 在定位初始时刻，执行步骤101，将移动终端接收的电磁信号的信号指纹与预先生 成的信号指纹地图中的信号指纹进行匹配，根据匹配结果生成初始粒子集，并给该初始粒 子集中的每个粒子随机分配不同的移动步长。
[0035] 可以理解，本发明中的每个粒子是一个对象或数据结构，其中包括了移动终端的 位置、方向、和步长等信息，代表了该移动终端位置、方向和步长等信息的一种可能性。
[0036] 在定位过程中，重复执行下列步骤102至步骤105,直至定位结束：
[0037] 在步骤102中，根据移动终端在当前时刻检测到的移动步数、移动方向和每个粒 子的移动步长，将前一时刻粒子集中的每个粒子的位置信息进行更新以得到当前粒子集。
[0038] 此后进入步骤103,根据当前粒子集中每个粒子的位置信息和当前时刻接收到的 信号指纹，对每个粒子的可用性进行评分。
[0039] 在本发明中，评分高的粒子可用性强，其在定位过程中的移动轨迹和待定位物体 的移动轨迹越接近，且存活时间越长。
[0040] 此后进入步骤104中，获取当前粒子集中评分高于第一评分阈值的各粒子的移动 步长。
[0041] 可以理解，在本发明中，可根据具体的评分方法和应用场景确定第一预定阈值。而 对于当前粒子集中评分等于第一预定阈值的各粒子，有多种处理方法：可以与高评分粒子 (即评分高于第一预定阈值的各粒子）一起用于更新低评分粒子（即评分低于第一预定阈 值的各粒子）的移动步长，也可以与低评分粒子一起作为更新对象根据高平分粒子更新移 步长，还可以既不更新自身移动步长也不作为更新其它粒子移动步长的依据。
[0042] 此后进入步骤105,根据所获取的移动步长，更新评分低于第一评分阈值的各粒子 的移动步长。例如，计算评分高于第一评分阈值的各粒子的移动步长的平均值，再在该平均 值的基础上加一个随机值分配给评分低于第一评分阈值的各粒子。此外，也可以计算评分 高于第一评分阈值的各粒子的移动步长的中