指紋定位方法與服務器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種指紋定位方法與服務器，預先建立不同環(huán)境下的多套指紋庫，實際定位過程中，根據(jù)實時參考點當前的指紋信息匹配出最佳指紋庫，根據(jù)最佳指紋庫最終估計出終端當前的位置，解決了傳統(tǒng)方法在實際應用中由于功率容易受到環(huán)境的動態(tài)變化影響而導致無法有效定位的問題，減小了傳統(tǒng)方法中指紋庫僵化單一造成的定位誤差，提高了室內(nèi)指紋定位的準確性，以及指紋庫對環(huán)境的適用性。
【專利說明】指紋定位方法與服務器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信定位【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種指紋定位方法與服務器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信技術(shù)的發(fā)展，作為移動通信和個人通信服務的一部分，位置服務變得越來越重要了。
[0003]指紋定位技術(shù)是室內(nèi)位置服務中的一種常用技術(shù)，傳統(tǒng)的指紋定位技術(shù)前期需要建立指紋庫，即人為地對各參考點進行訓練以建立指紋庫，后期則將在線數(shù)據(jù)與指紋庫中的數(shù)據(jù)對比，找到匹配的數(shù)據(jù)，以此實現(xiàn)定位。
[0004]在指紋定位法使用過程中，由于人群移動、障礙物等環(huán)境因素的變化，信號指紋信息會受到很大的影響。因而當環(huán)境發(fā)生變化后，若仍然采用前期建立的指紋庫進行匹配，所得結(jié)果必然偏離真實值。換言之，傳統(tǒng)的指紋定位方法的準確性有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述情況，本發(fā)明提出了一種指紋定位方法與服務器，以提高室內(nèi)定位的準確性。
[0006]一種指紋定位方法，包括步驟:
[0007]在實時參考點與各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息；
[0008]將實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息與各種環(huán)境下的指紋庫中的指紋信息進行匹配，選出最契合的一套或多套指紋庫，所述指紋庫為已知位置的參考點在各種環(huán)境下的指紋信息的集合，所述實時參考點為所述參考點中的若干點；
[0009]在終端與各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測終端在當前位置的指紋信息；
[0010]根據(jù)終端在當前位置的指紋信息查找選出的指紋庫，找出指紋信息最相似的若干個參考點；
[0011]對指紋信息最相似的若干個參考點的位置加權(quán)平均，得到終端的位置。
[0012]一種指紋定位服務器，包括:
[0013]實時參考點指紋信息檢測單元，用于在實時參考點與各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息；
[0014]指紋庫匹配單元，用于將實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息與各種環(huán)境下的指紋庫中的指紋信息進行匹配，選出最契合的一套或多套指紋庫，所述指紋庫為已知位置的參考點在各種環(huán)境下的指紋信息的集合，所述實時參考點為所述參考點中的若干點；
[0015]終端指紋信息檢測單元，用于在終端與各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測終端在當前位置的指紋信息；
[0016]參考點選取單元，用于根據(jù)終端在當前位置的指紋信息查找選出的指紋庫，找出指紋信息最相似的若干個參考點；[0017]終端位置估計單元，用于對指紋信息最相似的若干個參考點的位置加權(quán)平均，得到終端的位置。
[0018]本發(fā)明的指紋定位方法與服務器，預先建立不同環(huán)境下的多套指紋庫，實際定位過程中，根據(jù)實時參考點當前的指紋信息匹配出最佳指紋庫，根據(jù)最佳指紋庫最終估計出終端當前的位置，減小了傳統(tǒng)方法中指紋庫僵化單一造成的定位誤差，提高了室內(nèi)指紋定位的準確性，以及指紋庫對環(huán)境的適用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明指紋定位方法的流程示意圖；
[0020]圖2為一個室內(nèi)定位場景示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明指紋定位服務器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的保護范圍。
[0023]本發(fā)明的指紋定位方法，如圖1所示，包括步驟:
[0024]步驟S101、在實時參考點與各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息，指紋信息優(yōu)選地包括時延和/或功率，信號為專門的定位信號或一般的導頻信號。
[0025]步驟S102、將實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息與各種環(huán)境下的指紋庫中的指紋信息進行匹配，選出最契合的一套或多套指紋庫，所述指紋庫為已知位置的參考點在各種環(huán)境下的指紋信息的集合，所述實時參考點為所述參考點中的若干點。所述各種環(huán)境例如各種人流量等級，所述人流量等級優(yōu)選地分為少于10人、10-100人、100-500人、500-1000人、多余1000人。可以設置一個匹配系數(shù)門限值，將實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息與各種環(huán)境下的指紋庫中的指紋信息進行匹配，選出匹配系數(shù)高于門限值的指紋庫作為最契合的指紋庫，若匹配系數(shù)均低于門限值，則更新指紋庫。
[0026]步驟S103、在終端與各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測終端在當前位置的指紋信息。
[0027]步驟S104、根據(jù)終端在當前位置的指紋信息查找選出的指紋庫，找出指紋信息最相似的若干個參考點。
[0028]步驟S105、對指紋信息最相似的若干個參考點的位置加權(quán)平均，得到終端的位置。
[0029]如上所述，本方法在離線階段根據(jù)環(huán)境因素建立多套指紋庫，在線階段則根據(jù)實時參考點測得的指紋信息選出最佳匹配指紋庫，從而實現(xiàn)定位估計，下面結(jié)合一個具體實施例詳細介紹本方法離線和在線階段的步驟。
[0030]在圖2所述的室內(nèi)定位場景中，分布了 4個接入點AP，若干個制作指紋庫的參考點(圖中黑點)，RF為實時參考點，UE為終端。
[0031]離線階段
[0032]I)把定位服務區(qū)域按環(huán)境因素進行劃分，如按人流量分為〈10人，10人一 100人，100 Λ—500人，500 Λ—1000人，>1000人等場景，也可按照每天不同時間段劃分，得到多
個環(huán)境因素不同的場景，用環(huán)境參數(shù)如人流量或時間對場景進行標記；
[0033]2)建立對應場景的指紋數(shù)據(jù)庫時，參考點在特定環(huán)境因素條件下，發(fā)送定位請求信號，所述信號可以是專用的定位信號，也可以是一般的導頻信號；
[0034]3)各接入點AP接收到上述參考點發(fā)送的信號，對參考點發(fā)送定位信號，參考點對接收到的信號進行信號處理，求解并記錄下定位信號的時延和/或功率等指紋信息，指紋信息優(yōu)選地選用時延和功率。所述信號處理可以是利用信號的相關(guān)性，將接收到的信號與本地生成的信號進行相關(guān)處理，解得相關(guān)峰值和延時位置。
[0035]4)在特定環(huán)境因素的條件下多次進行上述步驟3)，將得到的相關(guān)時延和功率結(jié)果進行運算，取出最可靠的時延和功率作為所述參考點的指紋，同時記錄下所述接入點AP的標識。由于得到的值是統(tǒng)計結(jié)果，所以可以看成得到的指紋庫排除了信道隨機因素的影響，只與建筑結(jié)構(gòu)、區(qū)域場景不同有關(guān)。
[0036]5)針對特定環(huán)境因素，重復步驟(3) (4)，分別測量其余各種場景對應環(huán)境因素條件下的指紋。
[0037]6)將所有參考點對應的位置信息記錄到指紋數(shù)據(jù)庫中。則匯總所有場景的指紋數(shù)據(jù)庫就是該定位服務區(qū)域的總指紋數(shù)據(jù)庫。
[0038]7)總指紋庫內(nèi)容包括:整個區(qū)域的不同環(huán)境因素下的多套指紋庫，每套指紋庫包含參考點的位置信息、接收到定位信號的接入點AP列表、各參考點對對應接入點AP的時延和功率等。
[0039]在線階段:
[0040]I)在定位區(qū)域內(nèi)的部分參考點配置通信模塊或接收器RF，即實時參考點RF，實時記錄對應參考點位置的指紋數(shù)據(jù)。實時參考點可以按一定原則進行分布，如分布在環(huán)境因素變化大的地點，或定位需求較高的地點。
[0041]2)依據(jù)I)中實時參考點RF記錄的指紋數(shù)據(jù)與已有的不同環(huán)境因素下的指紋數(shù)據(jù)庫匹配，選出最契合的一套或多套作為定位指紋數(shù)據(jù)庫。
[0042]3)定位過程中，終端UE發(fā)送定位請求信號。所述信號可以是專用的定位信號，也可以是一般的導頻信號等。
[0043]4)各接入點AP接收到UE發(fā)送的信號，對UE發(fā)送定位信號，UE對接收到的信號進行信號處理，求解并記錄下定位信號的時延和功率，作為測量樣本。將測量樣本與2)中選定的定位指紋數(shù)據(jù)庫中的指紋數(shù)據(jù)進行匹配。
[0044]5)所述匹配的方式可以是多樣的，可以直接對數(shù)據(jù)進行匹配，也可以經(jīng)過某些數(shù)學運算(如線性疊加)后進行匹配。
[0045]6)匹配得到與當前位置時延結(jié)構(gòu)最相似的若干個參考點，將所述參考點的位置信息進行加權(quán)和計算得出所述接收機位置的估計值，然后反饋給終端完成定位。
[0046]7)可在2)中設置匹配系數(shù)門限值，如果實時參考點RF得到的指紋信息與不同環(huán)境因素下的指紋庫的匹配系數(shù)都低于設定門限值，則提示定位系統(tǒng)對指紋數(shù)據(jù)庫進行更新。
[0047]本發(fā)明指紋定位服務器，如圖3所示，包括:
[0048]實時參考點指紋信息檢測單元，用于在實時參考點與各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息；
[0049]指紋庫匹配單元，用于將實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息與各種環(huán)境下的指紋庫中的指紋信息進行匹配，選出最契合的一套或多套指紋庫，所述指紋庫為已知位置的參考點在各種環(huán)境下的指紋信息的集合，所述實時參考點為所述參考點中的若干點；
[0050]終端指紋信息檢測單元，用于在終端與各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測終端在當前位置的指紋信息；
[0051]參考點選取單元，用于根據(jù)終端在當前位置的指紋信息查找選出的指紋庫，找出指紋信息最相似的若干個參考點；
[0052]終端位置估計單元，用于對指紋信息最相似的若干個參考點的位置加權(quán)平均，得到終端的位置。
[0053]作為一個優(yōu)選的實施例，所述指紋信息包括時延和/或功率。
[0054]作為一個優(yōu)選的實施例，所述各種環(huán)境為各種人流量等級，所述人流量等級分為少于 10 人、10-100 人、100-500 人、500-1000 人、多余 1000 人。
[0055]作為一個優(yōu)選的實施例，所述信號為定位信號或?qū)ьl信號。
[0056]作為一個優(yōu)選的實施例，所述指紋庫匹配單元還用于設置匹配系數(shù)門限值，將實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息與各種環(huán)境下的指紋庫中的指紋信息進行匹配，選出匹配系數(shù)高于門限值的指紋庫作為最契合的指紋庫。
[0057]與傳統(tǒng)方法對比，本發(fā)明的指紋定位方法與服務器的特點和有益效果如下:
[0058]I)建立不同環(huán)境因素下的多套指紋數(shù)據(jù)庫，根據(jù)在定位場景中設置的實時參考點匹配最佳指紋庫，減小了傳統(tǒng)指紋定位法的數(shù)據(jù)庫僵化帶來的定位誤差影響，提高了定位精度。
[0059]2)指紋庫的更新是指紋定位的關(guān)鍵，而更新的時機則是一個重大的難題。設置實時參考點可以實時判斷指紋數(shù)據(jù)庫的匹配程度，一旦低于一定標準就可以進行更新。也可以無須對所有指紋庫都進行更新，只須對已經(jīng)不滿足匹配系數(shù)的某些環(huán)境因素下的指紋庫進行更新，降低了更新的工作量。
[0060]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種指紋定位方法，其特征在于，包括步驟: 在實時參考點與各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息； 將實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息與各種環(huán)境下的指紋庫中的指紋信息進行匹配，選出最契合的一套或多套指紋庫，所述指紋庫為已知位置的參考點在各種環(huán)境下的指紋信息的集合，所述實時參考點為所述參考點中的若干點； 在終端與各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測終端在當前位置的指紋信息； 根據(jù)終端在當前位置的指紋信息查找選出的指紋庫，找出指紋信息最相似的若干個參考占.對指紋信息最相似的若干個參考點的位置加權(quán)平均，得到終端的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋定位方法，其特征在于， 所述指紋信息包括時延和/或功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的指紋定位方法，其特征在于， 所述各種環(huán)境為各種人流量等級，所述人流量等級分為少于10人、10-100人、100-500人、500-1000人、多余1000人。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的指紋定位方法，其特征在于， 所述信號為定位信號或?qū)ьl信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的指紋定位方法，其特征在于， 設置匹配系數(shù)門限值，將實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息與各種環(huán)境下的指紋庫中的指紋信息進行匹配，選出匹配系數(shù)高于門限值的指紋庫作為最契合的指紋庫.若匹配系數(shù)均低于門限值，則更新指紋庫。
6.一種指紋定位服務器，其特征在于，包括: 實時參考點指紋信息檢測單元，用于在實時參考點與各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息； 指紋庫匹配單元，用于將實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息與各種環(huán)境下的指紋庫中的指紋信息進行匹配，選出最契合的一套或多套指紋庫，所述指紋庫為已知位置的參考點在各種環(huán)境下的指紋信息的集合，所述實時參考點為所述參考點中的若干點； 終端指紋信息檢測單元，用于在終端與各接入點之間建立通信并傳輸信號，檢測終端在當前位置的指紋信息； 參考點選取單元，用于根據(jù)終端在當前位置的指紋信息查找選出的指紋庫，找出指紋信息最相似的若干個參考點； 終端位置估計單元，用于對指紋信息最相似的若干個參考點的位置加權(quán)平均，得到終端的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的指紋定位服務器，其特征在于， 所述指紋信息包括時延和/或功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的指紋定位服務器，其特征在于， 所述各種環(huán)境為各種人流量等級，所述人流量等級分為少于10人、10-100人、100-500人、500-1000人、多余1000人。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的指紋定位服務器，其特征在于，所述信號為定位信號或?qū)ьl信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的指紋定位服務器，其特征在于， 所述指紋庫匹配單元還用于設置匹配系數(shù)門限值，將實時參考點在當前環(huán)境下的指紋信息與各種環(huán)境下的指紋庫中的指紋信息進行匹配，選出匹配系數(shù)高于門限值的指紋庫作為最契合的指紋庫 。
【文檔編號】H04W64/00GK103442432SQ201310348095
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】付杰尉, 鄧單, 張遠見, 黃德華, 鄧曉鋒, 馮穗力, 丁躍華, 李馨, 胡應添 申請人:京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司